Способы получения алкенов
Низшие алкены (С2 - С5), в промышленных масштабах получают из газов, образующихся при термической переработке нефти и нефтепродуктов. Алкены можно также получить, используя лабораторные методы синтеза.
4.5.1. Дегидрогалогенирование
При обработке галогеналканов основаниями в безводных растворителях, например, спиртовым раствором едкого кали, происходит отщепление галогеноводорода.
Преобладающим продуктом реакции является наиболее устойчивый, т.е. наиболее алкилированный алкен (правило Зайцева) |
4.5.2. Дегидратация
При нагревании спиртов с серной или фосфорной кислотами происходит внутримолекулярная дегидратация (b-элиминирование).
Преобладающее направление реакции, как и в случае дегидрогалогенирования, - образование наиболее устойчивого алкена (правило Зайцева).
Дегидратацию спиртов можно провести, пропуская пары спирта над катализатором (оксиды алюминия или тория) при 300 - 350 оС.
4.5.3. Дегалогенирование вицинальных дигалогенидов
Действием цинка в спирте дибромиды, содержащие галогены у соседних атомов (вицинальные), могут быть превращены в алкены.
Гидрирование алкинов
При гидрировании алкинов в присутствии платинового или никелевого катализаторов, активность которых уменьшена добавлением небольшого количества соединений свинца (каталитический яд), образуется алкен, который не подвергается дальнейшему восстановлению.
Восстановительное сочетание альдегидов и кетонов
При обработке алюмогидридом лития и хлоридом титана(III) из двух молекул альдегида или кетона с хорошими выходами образуются ди- или соответственно тетразамещённые алкены.
АЛКИНЫ
Алкинами называются углеводороды, содержащие тройную углерод-углеродную связь –СºС–.
Общая формула простых алкинов СnH2n-2. Простейшим представителем класса алкинов является ацетилен H–СºС–H, поэтому алкины называют также ацетиленовыми углеводородами.
Строение ацетилена
Атомы углерода ацетилена находятся в sp-гибридном состоянии. Изобразим орбитальную конфигурацию такого атома. При гибридизации 2s-орбитали и 2р-орбитали образуются две равноценные sp-гибридные орбитали, расположенные на одной прямой, и остаются две негибридизованные р-орбитали.
Рис. 5.1 Схема формирования sp-гибридных орбиталей атома углерода
Направления и формы орбиталей sр-гибридизованного атома углерода: гибридизованные орбитали эквивалентны, максимально удалены друг от друга
В молекуле ацетилена простая связь (s-связь) между атомами углерода образована перекрыванием двух sp-гибридизованных орбиталей. Две взаимно перпендикулярные p-связи возникают при боковом перекрывании двух пар негибридизованных 2р-орбиталей, p-электронные облака охватывают скелет так, что электронное облако имеет симметрию, близкую к цилиндрической. Связи с атомами водорода образуются за счёт sp-гибридных орбиталей атома углерода и 1s-орбитали атома водорода, молекула ацетилена линейна.
Рис. 5.2 Молекула ацетилена
а - боковое перекрывание 2р орбиталей дает две p -связи;
б - молекула линейна, p -облако имеет цилиндрическую форму
В пропине простая связь (s-связь) Сsp-Сsp3короче аналогичной связи Сsp-Сsp2в алкенах, это объясняется тем, что sp-орбиталь ближе к ядру, чем sp2- орбиталь .
Тройная углерод-углеродная связь С º С короче двойной связи, а общая энергия тройной связи приблизительно равна сумме энергий одной простой связи С–С (347 кДж/моль) и двух p-связей (259·2 кДж/моль) (табл. 5.1).
Таблица 5.1