Правило Морковникова: « Присоединение атома водорода происходит всегда к наиболее гидрогенизированному атому углерода »

I. Общая характеристика алкенов.

Алкены __ это непредельные углеводороды, молекулы которых имеют одну двой-ную связь.

Общая формула: CnH2n.

Атомы углерода находятся в состоянии sp2 – гибридизации, валентный угол равен 120˚.

Длина двойной связи 0,133 нм. Двойная связь состоит из π и δ связей.

Энергия = 606 кДж/моль ( энергия π-связи 259 кДж/моль, δ-связи 347 кДж/ моль ).

Суффикс, характерный для алкенов, ен.

Гомологический ряд

CnH2n радикалы

1. C2H4 этен ( этилен ) H2C ═ CH –

2. C3H6 пропен ( пропилен ) винил ( этенил )

3. C4H8 бутен ( бутилен ) СH2 ═ CH— CH2 –

4. C5H10 пентен аллил ( пропенил )

5. C6H12 гексен

6. C7H14 гептен

7. C8H16 октен

8. C9H18 нонен

9. C10H20 декен

II. Номенклатура алкенов.

По международной систематической номенклатуре названия алкенам дают следующим образом:

1. Выбирают наиболее длинную углеродную цепь ( в нее должна обязательно входить двойная связь ).

2. Нумеруют атомы углерода в основной цепи с того конца. к которому ближе двойная связь.

3. Цифры впереди показывают местоположение боковых цепей. затем называют сами боковые цепи в алфавитном порядке.

4. Называют основную цепь с суффиксом -ен на конце.

5. Цифра в конце названия показывает местоположение двойной связи.

CH3 C2H5

6 5 4│ 3│ 2 1

CH3 — CH — CH — C = C — CH2 — CH3

7,8│ │

C2H5 CH3

4.5.6 – триметил – 3 – этилоктен – 3

III. Изомерия.

Для алкенов характерны следующие виды изомерии:

Пространственная ( стериоизомерия, цис-. транс- изомерия )

H3C — CH ═ CH — CH3

бутен-2

H3C CH3 H3C H

\ / \ /

C ═ C C ═ C

/ \ / \

H H H CH3

цис – изомер бутена – 2 транс – изомер бутена – 2

Цис-изомер — изомер, в котором два одинаковых заместителя у двух атомов углерода, связанных двойной связью, расположены по одну сторону плоскости

π-связи.

Транс-изомер— изомер, в котором два одинаковых заместителя расположены по разные стороны плоскости π-связи. Транс-изомеры всегда более устойчивы, чем цис--изомеры.

1. Изомеры углеродной цепи ( структурная изомерия ).

H2 C ═ CH ― CH2 ― CH2 ― CH3 H2C ═ C ― CH2 ― CH3

пентен – 1 │

CH3

2- метилбутен – 1

2. Изомеры положения двойной связи:

CH2 ═ CH ― CH2 ― CH2 ― CH3 H3C ― CH ═ CH ― CH2 ― CH3

пентен – 1 пентен – 2

3. Межклассовая изомерия:

Алканы изомерны циклоалканам.

С3H6

—————————

↓ ↓

CH2

/

CH3 ―CH═CH2 H2С ― CH2

пропен циклопропан

IV Физические свойства:

с С2 по С4 ― газы

с С5 по С16 ― жидкости

с С17 ― твердые вещества

Этилен ― бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, легче воздуха. Обладает

наркотическими свойствами.

V. Получение алкенов.

Алкены можно получить:

1.Пиролизом алканов ( расщепление при высокой температуре)

t=700˚C ————→ CH2 ═ CH2 этилен

H3C ― CH2 ― CH2 ― CH2 ― CH3 ――――――――|

————→СH3 ─ CH2 ― CH3 пропан

2.Реакциями элиминирования:

Элиминирование (отщепление двух атомов или групп атомов от соседних атомов углерода с образованием между ними π – связи ).

а) дегидрогалогенирование:

H3C ― CH ― CH2 + KOH ———→ H3C — CH = CH2 + KBr + H2O

| | спирт. р-р.

Br H

2 – бромпропан пропен – 1

б) дегидратация:

H2SO4 ( k ), t = 170˚C

H2C ― CH2 ———————————————→ H2O + H2C = CH2

│ │ этен

H OH

этиловый спирт

в) дегалогенирование:

CH3 CH3

│ t │

H3C — C — CH — CH3 + Zn ————→ H2C — C ═ CH — CH₃ + ZnBr₂

│ │

Br Br 2 – метилбутен – 2

2,3 – дибром – 2 - метилбутан

г) дегидрирование алканов:

t

CnH2n+2 ——→ CnH2n + H2↑

к , t= 500˚C ———→ H3C — CH = CH ─ CH3 + H2↑

2H3C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 ———————│ бутен – 2

бутан ———→ H2C = CH— CH2 — CH3 + H2↑

бутен – 1

3 При разложении нефтепродуктов.

4.Гидрированием алкинов:

t; к Ni, Pt

CnH2n-2 + H2 —————→ CnH2n

VI. Химические свойства.

Способность к реакциям присоединения характерна для всех алкенов, которые идут по механизму электрофильного присоединения, т.е. присоединения положительно-

-заряженной частицы к электронному облаку π – связи.

1. Присоединение водорода (гидрирование,гидрогенизация ).

↓ t = 100˚C, к = Ni (Pt, Pd)

CH2 = CH2 + H2 ———————————————→ CH3 — CH3

↑

этен (этилен) этан

2. Присоединение галогенов ( реакция галогенирования ).

↓ t=20˚C, к=FeCl3 1 2

СH2 = CH2 + Cl2 ————————————→ Cl — H2C — CH2 — Cl

↑

этен 1,2-дихлорэтан

Дихлорэтан — жидкость, которая хорошо растворяет органические вещества.

Механизм реакции электрофильного присоединения.

Реакции присоединения идут в четыре стадии:

а) Поляризуемость молекулы:

δ+ δ- δ+ δ-

Сl : Cl —————→ Cl - : Cl + FeCl3 —————→ Cl — FeCl4

б) Образование π – комплекса:

δ+ δ-

H2C = CH2 + Cl — FeCl4 —————→ CH2 ═ CH2

π ↑ δ+ δ-

Cl — Fe Cl4

в) Образование карбокатиона ( карбокатион— это частица с положительным зарядом на атоме углерода.)

+ - 0

СH2 ═ CH2 ———————→ CH2 — CH2 + Cl +FeCl3

↑ δ+ δ- │

Cl — FeCl4 Cl

г) Стабилизация молекул.

+ – 0

СH2 — CH2 + Cl ————→ CH2 — CH2

│ │ │

Cl Cl Cl

3.Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование).

↓ t

а) СH2 = CH2 + HCl ————→ CH3 — CH2Cl

этен ↑ 1- хлорэтан

t

б) СH3 — CH ═ CH2 + HBr ————→ CH3 — CH — CH3

│

. Br

пропен 2 – бромпропан

Правило Морковникова: « Присоединение атома водорода происходит всегда к наиболее гидрогенизированному атому углерода ».

4.Присоединение воды (реакция гидратации).

K=H2SO4

↓ │ t

CH2 = CH2 + H2O —————→ CH3 — CH2OH

↑ (HOH) этиловый спирт

│

T,k

а) CH2 = CH2 + HO — SO2 — OH ———→ CH3 — CH2 — O — SO2 — OH

серная кислота этилсерная кислота

t,k

б) СH3 — CH2 — O — SO2 — OH + HOH ———→ CH3CH2OH + HO — SO2 —OH

этилсерная кислота этиловый серная

спирт кислота

5.Реакции окисления.

t=300˚C, k=Ag

а) 2СH2 = CH2 + O2 ———————→ 2CH2 — CH2

O

этоксиэтан

6.Горение.

Этилен горит светящися пламенем с образованием СО2 и Н2О, слегка коптящим пламенем.

t

а) С2Н4 + 3О2 ————→ 2СО2↑ + 2Н2О ( в струе кислорода )

избыток

t

б) С2Н4 + 2О2 ————→ СО2↑ + 2Н2О + С ( горение на воздухе )

недостаток

7.Разложение.

t

С2Н4 —————→ 2С + 2Н2↑

8.Реакция полимеризации.

H H

t,k │ │

а) n H2C = CH2 ——————→ ( — C — C— ) n

│ │

H H

полиэтилен

t,k

б) n CH2 = CH —————→ ( —CH2—CH— ) n

│ │

CN CN

акрилонитрил полиакрилонитрил

9.Реакция Гарриуса.

t менее 20˚С

Н3С—СН = СН2 + О3 ———————→ Н3С — СН — О — СН2 + Н2О →

│ │

О———— О озонид

О О

// // / ——→ СН3 — С + Н — С + Н2О2

\ \

Н Н

этаналь метаналь пероксид водорода

Озониды — сильно взрывчатые вещества.

Качественные реакции на непредельные углеводороды (реакции на двойную связь).

1. Реакция окисления ( реакция Вагнера ,обесцвечивание раствора КMnО4)

а) в нейтральной среде:

3СН2 = СН2 + 2КмnO4 + 4H2O——→3CH2OH — CH2OH + 2MnO2↓ + 2KOH

этилен фиолетовый этиленгликоль буров. цв.

раствор

б) в щелочной среде:

С2Н4 + 2KOH + 2KМnO4 ———→ C2H6O2 + 2K2MnO4

перманганат этиленгликоль манганат калия

калия (р-р. зелёного цвета)

2. Обесцвечивание избытка брома в бромной воде

Н2С = СН2 + Br2 ———→ CH2 — CH2

│ │

Br Br

1,2 дибромэтан

VII.ПРИМЕНЕНИЕ АЛКЕНОВ.

1. С2Н4-этилен – газ, малорастворимый в воде. Широко используется в орг. синтезе. Обладает слабым наркотическим действием. В обогащенной этиленом атмосфере происходит ускоренное созревание плодов и овощей.

2. Пропен используют для получения спиртов, ацетона, полипропилена.

3. Озониды используют для получения альдегидов и карбоновых кислот, взрывчатых веществ.

4. В медицине используют смесь этилена и ацетилена – «нарцилен» для ингаляционного наркоза.

ЗАДАНИЕ НА САМОПОДГОТОВКУ.

1. Записать все возможные изомеры бутена, пентена, гексена. Дать им название по международной номенклатуре.

2. Укажите, какие вещества, формулы которых представлены ниже, являются:

а) гомологами; б) изомерами:

а) CH₂═CH―CH₂―CH₃; б) СН₃―СН═СН―СН₃;

в)СН₃―СН═СН―СН₂―СН₃; г) СН₃ СН₂―СН₃; д) СН₃―С═СН―СН₃

│ │ │

СН ═ СН СН₃

е) СН₃―СН═СН₂; ж) СН₃―С ══ С―СН₃ .

│ │

СН₃ СН₃

3. Сколько веществ представлено следующими формулами:

СН₃ б) СН₂―СН―СН₃; в) СН₃ СН₂

/ │ │ │ ║

а) СН₃―С―СН СН₂— СН— СН₃ СН ― С ― СН₃;

║ \ │

СН₂ СН₃ СН₃

г) СН₃―С══ СН₂ ; д) СН₃―СН₂ е) СН₃―С―СН₃ ;

│ \ ║

СН₃―СН―СН₃ С═СН₂; СН₃―С―СН₃

/

СН₃― СН₂

ж) СН₃―С═СН₂ ; з) СН₂═С ― СН―СН₃; и) СН₂═СН―СН₂―СН₂―СН₃

│ │ │

СН₃ СН₃ СН₃

4. Назовите по систематической номенклатуре соединения:

а) СН₃─С─СН₂─СН₃ ; б) С₂Н₅ СН₃ в) СН₃

║ \ / │

СН₂ С═С ; СН₂═СН―С―СН₃ .

/ \ │

СН₃ С₂Н₅ СН₃

5. Напишите структурные формулы соединений: а) 3,3-диметилпентен-1,

б) 3-метил-4-этилгексен-2, в) 2,3-диметилпентен-2.