Ненасыщенные (непредельные ) алифатические углеводороды Алкены 12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 1 ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Лекция 3
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 2 Ненасыщенные углеводороды содержат двойные или тройные связи, которые могут насыщаться водородом C n H 2 n +2-2 k k- степень ненасыщенности состава. k равна числу молекул водорода, которые можно присоединить к одной молекуле углеводорода. В случае алкенов k = 1, в случае алкинов и алкадиенов k = 2.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 3 АЛКЕНЫ Алкены (олефины, этиленовые углеводороды, алкилены ) – непредельные алифатические углеводороды, молекулы которых содержат одну двойную связь. Общая формула гомологического ряда алкенов C n H 2n
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 4 1. Строение алкенов
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 5 2. Номенклатура алкенов эт ан → эт ен проп ан → проп ен этан → этилен пропан → пропилен Главная цепь обязательно должна включать в себя двойную связь, поэтому она может быть и не самой длинной Нумерацию начинают с того конца цепи, который ближе к двойной связи. Локант, обозначающий положение двойной связи, ставится после суффикса - ен.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 6 4-метилгексен-1 4-метил-1-гексен 4-метилгекс-1-ен (современное название)
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 7 Названия радикалов образуются путём добавления –ил к названию алкена : этен → этенил (винил) пропен → пропенил 1,3-дивинилциклогексан
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 8 3. Изомерия алкенов 3.1. Структурная изомерия алкенов 3.1.1 Изомерия углеродного скелета бутен-1 метилпропен
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 9 3.1.2 Изомерия положения кратной связи 3.1.3 Межклассовая изомерия пропен циклопропан
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 10 3.2. Пространственная изомерия алкенов цис-бутен-2 транс-бутен-2 ( E )- бутен-2 ( Z )-бутен-2 В современной номенклатуре вместо цис используется стереодескриптор (Z) – (нем. Zusammen – вместе), а вместо транс используется (E) – (нем. Entegegen – раздельно).
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 11 http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Cisleithanien_Transleithanien.png Цислейтания – наименование земель австрийской короны ; показано красным Транслейтания — наименование земель венгерской короны ; показано зелёным
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 12 4. Физические свойства Физические свойства алкенов закономерно изменяются в гомологическом ряду : С 2 Н 4 - С 4 Н 8 – газы, С 5 Н 10 - С 17 Н 34 – жидкости, с С 18 Н 36 – твердые вещества Алкены являются гидрофобными веществами. Жидкие алкены обладают очень своеобразным запахом.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 13 5. Химические свойства Для алкенов характерны реакции присоединения
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 14 5.1. Реакции присоединения к алкенам 5.1.1. Гидрирование (присоединение водорода) Алкены легко присоединяют водород при нагревании и повышенном давлении в присутствии катализаторов, например платины (Фокин, Вильштеттер ) или порошкообразного никеля ( Сабатье ) с образованием алканов : При комнатной температуре и обычном давлении алкены присоединяют водород в присутствии катализатора Уилкинсона – ((C 6 H 5 ) 3 P) 3 RhCl ( за открытие таких катализаторов Дж. Уилкинсон получил Нобелевскую премию, 1973)
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 15 5.1.2. Галогенирование (присоединение галогенов) бутен-1 1,2-дибромбутан Быстрое обесцвечивание коричневой окраски раствора брома в воде (бромной воды) служит качественной реакцией на наличие кратных углерод-углеродных связей.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 16 М е х а н и з м 1,2-дибромэтан Реакция идет по механизму электрофильного присоединения ( A E )
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 17 1. Образование p -комплекса 2. Образование циклического галогенониевого иона 3. Атака галогенониевого иона галогенид-ионом
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 18 5.1. 3. Гидрогалогенирование ( присоединение галогеноводородов ) пропен 2-хлорпропан Реакция идет по механизму электрофильного присоединения ( A E ).
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 19 М е х а н и з м этилен p -комплекс карбокатион бромэтан
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 20 правило Марковникова : При присоединении НХ к алкенам, водород присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода при двойной связи
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 21 5.1.4. Гидратация (присоединение воды) этилен этанол (этиловый спирт) Реакция идет по механизму электрофильного присоединения ( A E )
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 22 В реакциях несимметричных алкенов соблюдается правило Марковникова:
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 23 Присоединение воды к двойной связи протекает в организме и катализируется ферментами, например : фумаровая кислота яблочная кислота
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 24 5.1.5. Полимеризация алкенов Полимеризация – реакция образования полимеров, то есть соединений, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев. полиэтилен полипропилен ( ок. 16 млн. тонн в 1980 году)
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 25 Условия синтеза: 1500 атм, 200 o при использовании катализатора Циглера-Натта ( TiCl 4, Al ( C 2 H 5 ) 3 ): атмосферное давление и температура 60-70 o ( Циглер,1955, Н обелевская премия, 1963). Полиэтилен п рименяется в производстве пленок, труб, емкостей, технических волокон и многого др. Полипропилен применяется в производстве полипропиленового волокна и пленок.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 26 Полифторэтилен (фторпласт-4, фторлон-4, тефлон ), является продуктом полимеризации тетрафторэтилена: Тефлон является хорошим диэлектриком, очень устойчив к действию окислителей, щелочей, кислот, органических растворителей. Применяется в производстве изделий электротехнической, радиотехнической и химической промышленности.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 27 Поливинилхлорид (ПВХ) получают полимеризацией хлорэтилена (винилхлорида): На основе поливинилхлорида получают : пластмассы, пластизоли, поливинилхлоридное волокно.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 28 Полистирол – продукт полимеризации стирола: Применяется в производстве пенопластов, корпусов радио- и телеаппаратуры, различных деталей автомобилей и др.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 29 Полиакрилонитрил образуется при анионной полимеризации акрилонитрила: Применяется главным образом в производстве полиакрилонитрильного волокна (акрилового волокна ). Акриловое волокно – синтетическое волокно, которое по многим свойствам близко к шерсти, устойчиво к действию света, кислот, органических растворителей. Торговые названия: акрил, нитрон, орлон, акрилан, кашмилон, куртель, дралон, вольпрюла.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 30 Полиакрилаты являются полимерами сложных эфиров акриловой или метакриловой кислоты: метилакрилат полиметилакрилат метилметакрилат полиметилметакрилат Применяются для производства органического стекла, пленок, лакокрасочных материалов, клеев и пропиточных составов для бумаги, кожи, дерева, ткани и др. Полиакрилаты широко используют в медицине, в частности в стоматологии, для изготовления искусственных челюстей и зубов, для пломбирования. Из полимеров и сополимеров на основе акрилатов изготовляют протезы и контактные линзы.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 31 Из винилацетата получают полимер – поливинилацетат: винилацетат поливинилацетат Поливинилацетат применяется в производстве эмульсионных красок, клеев (клей ПВА). В инилацетат используется для получения различных сополимеров (со стиролом, этиленом, винилхлоридом), используемых в производстве эмульсионных красок, покрытий для полов, грампластинок и др.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 32 5.2. Реакции окисления алкенов этилен этиленгликоль
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 33 2-метилбутен-2 этаналь ацетон
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 34 этиленоксид Этиленоксид является важным промышленным продуктом, который является сырьем для получения ацетальдегида, акрилонитрила, этаноламинов, целлозольвов, красителей, этиленгликоля (а из него получают полиэтилентерефталат, полиуретаны, взрывчатые и душистые вещества и др ).
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 35 6. Получение алкенов 6.1. Получение из природных источников Алкены встречаются во многих нефтях, но обычно лишь в небольшом количестве. Этилен образуется в растениях и является фитогормоном. Действие этилена на растения впервые описано русским ученым Д. Н. Нелюбовым в 1901. “ одно гнилое яблоко портит целую бочку ” The rotten apple injures its neighbours
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 36 http://www.pereplet.ru/nauka/Soros/pdf/9811_078.pdf Кулаева О.Н. Соросовский образовательный журнал, 1998, № 11
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 37 6.2. Реакции элиминирования 1-бромпропан пропен пропанол-1 пропен
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 38 Реакции дегидрогалогенирования и дегидратации идут в соответствии с правилом Зайцева : Отщепление атома водорода в реакциях дегидрогалогенирования и дегидратации происходит от наименее гидрогенизированного атома углерода.
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 39 Дегидрирование алканов при 500 o С Дегалогенирование дигалогеналканов катализаторы ( Pt, Pd, Ni, Fe, Cr 2 O 3, Fe 2 O 3, ZnO ) 1,2-дибромпропан пропен
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 40 6.3. Гидрирование алкинов бутин-2 цис-бутен-2 бутин-2 транс-бутен-2
12.02.2013 Нижник Я.П. http://norgchem.professorjournal.ru 41 6.5. Другие методы Реакция Виттига, реакция Кори- Уинтера, присоединение боранов к алкинам с последующим гидролизом образующихся алкенилборанов и т.д.
