Alkenes formler og navn. Homolog serie av alkener

Alkener er en klasse av organiske forbindelser som har en dobbeltbinding mellom karbonatomer, strukturformelen er C n H 2n. Dobbeltbindingen i olefinmolekyler er en σ-binding og en π-binding. Hvis vi ser for oss to karbonatomer og plasserer dem på et plan, vil σ-bindingen være plassert på planet, og π-bindingen vil være plassert over og under planet (hvis du ikke aner hva vi snakker om, se avsnittet om kjemiske bindinger).

Hybridisering

I alkener finner sp 2 hybridisering sted, for hvilke vinkel H-C-H er 120 grader, og C=C-bindingslengden er 0,134 nm.

Struktur

Fra tilstedeværelsen av π-bindingen følger det, og bekreftes eksperimentelt, at:

I henhold til strukturen er dobbeltbindingen i alkenmolekyler mer utsatt for ytre påvirkning, i stedet for den vanlige σ-bindingen
Dobbeltbindingen gjør det umulig å rotere rundt σ-bindingen, noe som innebærer tilstedeværelse av isomerer, disse isomerene kalles cis- og trans-
π-bindingen er mindre sterk enn σ-bindingen fordi elektronene er lenger borte fra sentrene til atomene

Fysiske egenskaper

De fysiske egenskapene til alkener ligner på de fysiske egenskapene til alkaner. Alkener har opptil fem karbonatomer, er i gassform kl normale forhold. Molekyler som inneholder fra seks til 16 karbonatomer er i flytende tilstand og fra 17 karbonatomer - alkener er i fast tilstand under normale forhold.

Kokepunktet til alkener øker i gjennomsnitt med 30 grader for hver CH 2 gruppe, som alkaner, forgreninger reduserer kokepunktet til stoffet.

Tilstedeværelsen av en π-binding gjør olefiner litt løselige i vann, noe som forårsaker deres lave polaritet. Alkener er ikke-polare stoffer og løses opp i ikke-polare løsningsmidler og svakt polare løsningsmidler.

Tettheten av alkener er høyere enn for alkaner, men lavere enn for vann

Isomerisme

Karbonskjelettisomerisme: 1-buten og 2-metylpropen
Dobbeltbindingsposisjonisomerisme: 1-buten og 2-buten
Interklasse-isomerisme: 1-buten og syklobutan

Reaksjoner

De karakteristiske reaksjonene til alkener er addisjonsreaksjoner, π-bindingen brytes og de resulterende elektronene godtar lett et nytt grunnstoff. Tilstedeværelsen av en π-binding betyr stor kvantitet energi, derfor er addisjonsreaksjoner som regel eksoterme i naturen, dvs. fortsett med frigjøring av varme.

Tilleggsreaksjoner

Tilsetning av hydrogenhalogenider

Hydrogenhalogenider legger lett til dobbeltbindingen til alkener, og danner halogenider l s. Hydrogenhalogenider blandes med eddiksyre, eller direkte, i gassform, blandet med en alken. For å vurdere reaksjonsmekanismen, må du kjenne til Markovnikovs regel.

Markovnikovs styre

Når etylenhomologer interagerer med syrer, fester hydrogen seg til et mer hydrogenert karbonatom.
Et unntak fra regelen, hydroborering av alkyner, vil bli diskutert i artikkelen om alkyner.

Reaksjonsmekanismen for tilsetning av hydrogenhalogenider til alkener er som følger: en homolytisk spaltning av bindingen i hydrogenhalogenidmolekylet oppstår, et proton og et halogenanion dannes. Et proton legger til en alken for å danne et karbokation, denne reaksjonen er endoterm og har høy level aktiveringsenergi, så reaksjonen skjer sakte. Karbokationen som dannes er veldig reaktiv, så den binder seg lett til halogenet, aktiveringsenergien er lav, så dette trinnet hemmer ikke reaksjonen.

På romtemperatur alkener reagerer med klor og brom i nærvær av karbontetraklorid. Mekanismen for halogenaddisjonsreaksjonen er som følger: elektroner fra π-bindingen virker på halogenmolekylet X 2 . Når halogenet nærmer seg olefinet, flyttes elektronene i halogenmolekylet til et fjernere atom, og dermed polariseres halogenmolekylet, det nærmeste atomet har en positiv ladning, det fjernere har en negativ ladning. En heterolytisk spaltning av bindingen i halogenmolekylet oppstår, og danner et kation og et anion. Halogenkationen fester seg til to karbonatomer gjennom et π-bindingselektronpar og et fritt elektronpar i kationen. Det gjenværende halogenanionet virker på et av karbonatomene i haloalkenmolekylet, og bryter syklus C-C-X og danner et dihalogenalken.

Alkenaddisjonsreaksjoner har to hovedanvendelser, den første er kvantitativ analyse, bestemmelse av antall dobbeltbindinger ved antall absorberte molekyler X 2. Den andre er i industrien. Plastproduksjonen er basert på vinylklorid. Trikloretylen og tetrakloretylen er utmerkede løsemidler for acetylenfett og gummi.

Hydrogenering

Tilsetningen av hydrogengass til en alken skjer med Pt-, Pd- eller Ni-katalysatorer. Som et resultat av reaksjonen dannes alkaner. Hovedanvendelsen av den katalytiske hydrogenaddisjonsreaksjonen er for det første kvantitativ analyse. Basert på resten av H2-molekylene kan du bestemme antall dobbeltbindinger i stoffet. For det andre er vegetabilsk fett og fiskeoljer umettede karboner og slik hydrogenering fører til en økning smeltepunkt, omdannes til fast fett. Produksjonen av margarin er basert på denne prosessen.

Hydrering

Når alkener blandes med svovelsyre, dannes alkylhydrogensulfater. Når alkylhydrogensulfater fortynnes med vann og ledsages av oppvarming, dannes alkohol. Et eksempel på en reaksjon er å blande eten (etylen) med svovelsyre, deretter blande med vann og varme opp, resultatet er etanol.

Oksidasjon

Alkener oksideres lett ulike stoffer, slik som for eksempel KMnO 4, O 3, OsO 4, etc. Det er to typer oksidasjon av alkener: spalting av π-bindingen uten å bryte σ-bindingen og spaltning av σ- og π-bindingen. Oksidasjon uten å bryte sigmabindingen kalles myk oksidasjon, mens å bryte sigmabindingen kalles hard oksidasjon.

Oksidasjon av eten uten å bryte σ-bindingen danner epoksider (epoksider er sykliske C-C-O forbindelser) eller toverdige alkoholer. Oksidasjon med spaltning av σ-bindingen danner acetoner, aldehyder og karboksylsyrer.

Oksidasjon med kaliumpermanganat

Oksydasjonsreaksjonene til alkener under påvirkning av kaliumpermanganat kalles oppdaget av Egor Vagner og bærer hans navn. I Wagner-reaksjonen skjer oksidasjon i et organisk løsningsmiddel (aceton eller etanol) ved en temperatur på 0-10°C, i en svak løsning av kaliumpermanganat. Som et resultat av reaksjonen dannes toverdige alkoholer og kaliumpermanganat misfarges.

Polymerisasjon

De fleste enkle alkener kan gjennomgå selvaddisjonsreaksjoner, og dermed danne store molekyler fra strukturelle enheter. Slike store molekyler kalles polymerer. reaksjonen som produserer en polymer kalles polymerisasjon. De enkle strukturelle enhetene som danner polymerer kalles monomerer. En polymer er indikert ved å omslutte en repeterende gruppe i parentes med subskriptet "n" som indikerer et stort nummer av repetisjoner, for eksempel: "-(CH2-CH2)n-" - polyetylen. Polymeriseringsprosesser er grunnlaget for produksjon av plast og fiber.

Radikal polymerisasjon

Radikal polymerisering initieres ved hjelp av en katalysator - oksygen eller peroksid. Reaksjonen består av tre stadier:

Initiering
ROOR → 2RO.
CH 2 = CH-C6H5 → RO - CH2C. H-C 6 H 5

Kjedevekst
R.O. - CH2C. H-C6H5 + CH2=CH-C6H5 → RO-CH2-CH(C6H5)-CH2-C. -C5H6

Kjedeavslutning ved rekombinasjon
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C 6 H 5 → CH 2 - CH-C 6 H 5 - CH 2 - CH-C 6 H 5
Kretsbrudd ved disproporsjoner
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C 6 H 5 → CH=CH-C 6 H 5 + CH 2-CH 2-C 6 H 5

Ionisk polymerisasjon

En annen måte å polymerisere alkener på er ionisk polymerisasjon. Reaksjonen fortsetter med dannelsen av mellomprodukter - karbokasjoner og karbanioner. Dannelsen av den første karbokasjonen utføres vanligvis ved å bruke en Lewis-syre. dannelsen av et karbanion skjer følgelig ved reaksjon med en Lewis-base.

A + CH2=CH-X → A-CH2-C + H-X → ... → A-CH2-CHX-CH2-CHX-CH2C + HX ...

B + CH2 =CH-X → B-CH2-C - H-X → ... → B-CH2-CHX-CH2-CHX-CH2C - HX ...

Vanlige polymerer

De vanligste polymerene er:

Nomenklatur

Navnet på alkener, som ligner på alkaner, består av den første delen - et prefiks som indikerer antall karbonatomer i hovedkjeden, og suffikset -ene. En alken er en forbindelse med en dobbeltbinding, så alkenmolekyler starter med to karbonatomer. Den første på listen er eten, eth- - to karbonatomer, -en - tilstedeværelsen av en dobbeltbinding.

Hvis det er mer enn tre karbonatomer i molekylet, er det nødvendig å indikere posisjonen til dobbeltbindingen, for eksempel kan buten være av to typer:

CH2=CH—CH2—CH3
CH 3 —CH=CH—CH 3

For å indikere posisjonen til dobbeltbindingen, må du legge til et tall, for eksempelet ovenfor vil det være henholdsvis 1-buten og 2-buten (navnene 1-buten og 2-buten brukes også, men de er ikke systematisk).

Tilstedeværelsen av en dobbeltbinding innebærer isomerisme, når molekyler kan lokaliseres i forskjellige sider fra en dobbeltbinding, for eksempel:

Denne isomerismen kalles cis- (Z-zusammen, fra tysk sammen) og trans- (E-entgegen, motsatt fra tysk), i det første tilfellet cis-1,2-dikloreten (eller (Z)-1,2-dikloreten ), i den andre - trans-1,2-dikloreten (eller (E)-1,2-dikloreten).

Den første representanten for serien av alkener er eten (etylen) for å konstruere formelen for den neste representanten for serien, må du legge CH 2-gruppen til den opprinnelige formelen; Ved å gjenta denne prosedyren mange ganger, kan en homolog serie av alkener konstrueres.

CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2

C 2 H 4 ® C 3 H 6 ® C 4 H 8 ® C 5 H 10 ® C 6 H 12 ® C 7 H 14 ® C 8 H 16 ® C 9 H 18 ® C 10 H 20

For å konstruere navnet på en alken, er det nødvendig å endre suffikset i navnet på den tilsvarende alkanen (med samme antall karbonatomer som i alkenen) - no på - no(eller - ylen For eksempel kalles en alkan med fire karbonatomer i kjeden butan, og den tilsvarende alkenen er buten (butylen). Unntaket er decane vil ikke kalles decene, men decene (decilene). Et alken med fem karbonatomer i kjeden, i tillegg til navnet penten, kalles amylen. Tabellen nedenfor viser formlene og navnene til de ti første representantene for serien av alkener.

Fra den tredje, buten, en representant for en rekke alkener, i tillegg til det verbale navnet "buten", bør det etter skrivingen være et tall 1 eller 2, som viser plasseringen av dobbeltbindingen i karbonet kjede.

CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3

buten 1 buten 2

I tillegg til den systematiske nomenklaturen, blir rasjonelle navn for alkener ofte betraktet som derivater av etylen, i hvis molekyl hydrogenatomer er erstattet av radikaler, og navnet "etylen" er tatt som grunnlag.

For eksempel CH 3 – CH = CH – C 2 H 5 – symmetrisk metyletylen.

(CH 3) – CH = CH – C 2 H 5 – symmetrisk etylisopropyletylen.

(CH 3)C – CH = CH – CH(CH 3) 2 – symmetrisk isopropylisobutyletylen.

Umettede hydrokarbonradikaler navngis i henhold til systematisk nomenklatur ved å legge til suffikset - enyl: etenyl

CH 2 = CH -, propenyl-2 CH 2 = CH - CH 2 -. Men mye oftere brukes empiriske navn på disse radikalene – følgelig vinyl Og allyl.

Isomerisme av alkener.

Alkener er preget av store mengder forskjellige typer isomerisme.

EN) Isomerisme av karbonskjelettet.

CH 2 = C – CH 2 – CH 2 – CH 3 CH 2 = CH – CH – CH 2 – CH 3

2-metylpenten-1 3-metylpenten-1

CH 2 = CH – CH 2 – CH – CH 3

4-metylpenten-1

B) Isomerisme av posisjonen til en dobbeltbinding.

CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3

buten-1 buten-2

B) Romlig (stereoisomerisme).

Isomerer der identiske substituenter er plassert på samme side av dobbeltbindingen kalles cis-isomerer, men på forskjellige måter - trans-isomerer:

H 3 C CH 3 H 3 CH H

cis-buten transe-buten

Cis- Og transe- isomerer skiller seg ikke bare i romlig struktur, men også i mange fysiske og kjemiske (og til og med fysiologiske) egenskaper. Trans - Isomerer er mer stabile sammenlignet med cis-isomerer. Dette forklares av den større avstanden i rommet mellom grupper ved atomer forbundet med en dobbeltbinding, i tilfelle transe– isomerer.

G) Isomerisme av stoffer av forskjellige klasser av organiske forbindelser.

Isomerer av alkener er cykloparafiner, som har en lignende generell formel - C n H 2 n.

CH 3 – CH = CH – CH 3

buten -2

syklobutan

4. Plasseringen av alkener i naturen og metoder for deres fremstilling.

Akkurat som alkaner finnes alkener i naturen i olje, tilhørende petroleum og naturgasser, brune og kull oljeskifer.

EN) Fremstilling av alkener ved katalytisk dehydrogenering av alkaner.

СH 3 – CH – CH 3 ® CH 2 = C – CH 3 + H 2

CH 3 kat. (K 2 O-Cr 2 O 3 -Al 2 O 3) CH 3

B) Dehydrering av alkoholer under påvirkning av svovelsyre eller med deltakelse av Al 2 O 3(parafase dehydrering).

etanol H2SO4 (kons.) eten

C 2 H 5 OH ® CH 2 = CH 2 + H 2 O

etanol Al2O3 eten

Dehydrering av alkoholer foregår i henhold til regelen til A.M. Zaitsev, ifølge hvilken hydrogen spaltes fra det minst hydrogenerte karbonatomet, det vil si sekundært eller tertiært.

H 3 C – CH – C ® H 3 C – CH = C – CH 3

3-metylbutanol-2 2-metylbuten

I) Reaksjon av haloalkyler med alkalier(dehydrohalogenering).

H 3 C – C – CH 2 Cl + KOH ® H 3 C – C = CH 2 + H 2 O + KCl

1-klor 2-metylpropan(alkoholløsning) 2-metylpropen-1

D) Effekten av magnesium eller sink på dihalogenderivater av alkyler med halogenatomer ved tilstøtende karbonatomer (dehalogenering).

alkohol. t

CH3-CHCl-CH2Cl + Zn® CH3-CH = CH2 + ZnCl2

1,2-diklorpropanpropen-1

D) Selektiv hydrogenering av alkyner på en katalysator.

СH º CH + H 2 ® CH 2 = CH 2

eten eten

5. Fysiske egenskaper til alkener.

De tre første representantene for den homologe serien av etylen er gasser.

Starter fra C 5 H 10 til C 17 H 34 - væsker, starter fra C 18 H 36 og deretter faste stoffer. Med økning molekylær vekt smelte- og koketemperaturer øker. Alkener med normal karbonkjede koker ved mer enn høy temperatur enn deres isomerer, som har en isostruktur. Koketemperatur cis- isomerer høyere enn transe– isomerer, og smeltepunktet er motsatt. Alkener er litt polare, men polariseres lett. Alkener er dårlig løselige i vann (men bedre enn de tilsvarende alkanene). De løser seg godt i organiske løsemidler. Etylen og propylen brenner med en kokende flamme.

Tabellen nedenfor viser de viktigste fysiske egenskaper noen representanter for en rekke alkener.

Alkene	Formel	t pl. oC	t kip. oC	d 4 20
Eten (etylen)	C2H4	-169,1	-103,7	0,5700
Propen (propylen)	C3H6	-187,6	-47,7	0,6100 (kl t(kip))
Buten (butylen-1)	C4H8	-185,3	-6,3	0,5951
cis– Buten-2	C4H8	-138,9	3,7	0,6213
transe– Buten-2	C4H8	-105,5	0,9	0,6042
Isobutylen (2-metylpropen)	C4H8	-140,4	-7,0	0,6260
Penten-1 (amylen)	C5H10	-165,2	+30,1	0,6400
Heksen-1 (heksylen)	C6H12	-139,8	63,5	0,6730
Hepten-1 (heptylen)	C 7 H 14	-119	93,6	0,6970
Okten-1 (oktylen)	C 8 H 16	-101,7	121,3	0,7140
Nonen-1 (nonylen)	C 9 H 18	-81,4	146,8	0,7290
Decen-1 (decylen)	C10H20	-66,3	170,6	0,7410

6. Kjemiske egenskaper til alkener.

EN) Hydrogentilsetning(hydrogenering).

CH 2 = CH 2 + H 2 ® CH 3 – CH 3

eten etan

B) Interaksjon med halogener(halogenering).

Tilsetning av klor og brom til alkener er lettere, men jod er vanskeligere.

CH 3 – CH = CH 2 + Cl 2 ® CH 3 – CHCl – CH 2 Cl

propylen 1,2-diklorpropan

I) Tilsetning av hydrogenhalogenider ( hydrohalogenering)

Tilsetningen av hydrogenhalogenider til alkener under normale forhold fortsetter i henhold til Markovnikovs regel: under ionisk tilsetning av hydrogenhalogenider til usymmetriske alkener (under normale forhold), tilsettes hydrogen ved dobbeltbindingen til den mest hydrogenerte (assosiert med det største antallet hydrogenatomer) til karbonatomet, og halogen til det mindre hydrogenerte.

CH 2 =CH 2 + HBr ® CH 3 – CH 2 Br

eten brometan

G) Tilsetning av vann til alkener(hydrering).

Tilsetning av vann til alkener skjer også i henhold til Markovnikovs regel.

CH 3 – CH = CH 2 + H – OH ® CH 3 – CHOH – CH 3

propen-1 propanol-2

E) Alkylering av alkaner med alkener.

Alkylering er en reaksjon der forskjellige hydrokarbonradikaler (alkyl) kan introduseres i molekylene til organiske forbindelser. Haloalkyler, umettede hydrokarboner, alkoholer og andre organiske stoffer brukes som alkyleringsmidler. For eksempel, i nærvær av konsentrert svovelsyre, oppstår alkyleringsreaksjonen av isobutan med isobutylen aktivt:

3CH 2 = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O ® 3CH 2 OH – CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH

eten etylenglykol

(etandiol-1,2)

Spaltning av et alkenmolekyl på stedet for en dobbeltbinding kan føre til dannelsen av tilsvarende karboksylsyre, hvis et kraftig oksidasjonsmiddel (nitrogen) brukes konsentrert syre eller kromblanding).

HNO3 (kons.)

CH 3 – CH = CH – CH 3 ® 2CH 3 COOH

buten-2 etansyre (eddiksyre)

Oksidasjon av etylen med atmosfærisk oksygen i nærvær av metallisk sølv fører til dannelse av etylenoksid.

2CH 2 = CH 2 + O 2 ® 2CH 2 – CH 2

OG) Alkenpolymerisasjonsreaksjon.

n CH 2 = CH 2 ® [–CH 2 – CH 2 –] n

etylen katt. polyetylen

7.Anvendelse av alkener.

A) Skjæring og sveising av metaller.

B) Produksjon av fargestoffer, løsemidler, lakk, nytt organisk materiale.

B) Produksjon av plast og andre syntetiske materialer.

D) Syntese av alkoholer, polymerer, gummier

D) Syntese av narkotika.

IV. Diene hydrokarboner(alkadiener eller diolefiner) er umettede komplekser organiske forbindelser Med generell formel C n H 2 n -2, som inneholder to dobbeltbindinger mellom karbonatomer i kjeden og er i stand til å feste molekyler av hydrogen, halogener og andre forbindelser på grunn av valensumettetheten til karbonatomet.

Den første representanten for dienhydrokarbonserien er propadien (allen). Strukturen til dienhydrokarboner ligner strukturen til alkener, den eneste forskjellen er at molekylene til dienhydrokarboner har to dobbeltbindinger, ikke én.

Alkenes- umettede hydrokarboner, som inneholder én dobbeltbinding. Eksempler på alkener:

Metoder for å oppnå alkener.

1. Sprekking av alkaner ved 400-700°C. Reaksjonen skjer via en frie radikalmekanisme:

2. Dehydrogenering av alkaner:

3. Eliminasjonsreaksjon (eliminering): 2 atomer eller 2 grupper av atomer elimineres fra nabokarbonatomer, og det dannes en dobbeltbinding. Slike reaksjoner inkluderer:

A) Dehydrering av alkoholer (oppvarming over 150 °C, med deltakelse av svovelsyre som vannfjernende reagens):

B) Eliminering av hydrogenhalogenider når de utsettes for en alkoholisk alkaliløsning:

Hydrogenatomet spaltes fortrinnsvis fra karbonatomet som er bundet til færre hydrogenatomer (det minst hydrogenerte atomet) - Zaitsevs styre.

B) Dehalogenering:

Kjemiske egenskaper til alkener.

Egenskapene til alkener bestemmes av tilstedeværelsen av en multippelbinding, derfor går alkener inn i elektrofile addisjonsreaksjoner, som skjer i flere stadier (H-X - reagens):

1. trinn:

2. trinn:

Hydrogenionet i denne typen reaksjoner tilhører karbonatomet som har en mer negativ ladning. Tetthetsfordelingen er:

Hvis substituenten er en donor, som manifesterer +I-effekten, skifter elektrontettheten mot det mest hydrogenerte karbonatomet, og skaper en delvis negativ ladning på det. Reaksjoner går etter Markovnikovs styre: ved sammenføyning av polare molekyler som NH (HCl, HCN, HOH etc.) til usymmetriske alkener, binder hydrogen seg fortrinnsvis til det mer hydrogenerte karbonatomet ved dobbeltbindingen.

A) Tilleggsreaksjoner:
1) Hydrohalogenering:

Reaksjonen følger Markovnikovs regel. Men hvis peroksid er til stede i reaksjonen, tas ikke regelen i betraktning:

2) Hydrering. Reaksjonen følger Markovnikovs regel i nærvær av fosfor- eller svovelsyre:

3) Halogenering. Som et resultat blir bromvann misfarget - dette er en kvalitativ reaksjon på en multippelbinding:

4) Hydrogenering. Reaksjonen skjer i nærvær av katalysatorer.

Nedre alkener (C 2 - C 5), in industriell skala hentet fra gasser dannet under termisk behandling av olje og petroleumsprodukter. Alkener kan også fremstilles ved bruk av laboratoriesyntesemetoder.

4.5.1. Dehydrohalogenering

Når haloalkaner behandles med baser i vannfrie løsningsmidler, for eksempel en alkoholisk løsning av kaliumhydroksid, elimineres hydrogenhalogenid.

4.5.2. Dehydrering

Når alkoholer varmes opp med svovelsyre eller fosforsyre, oppstår intramolekylær dehydrering (  - eliminering).

Den dominerende reaksjonsretningen, som i tilfellet med dehydrohalogenering, er dannelsen av det mest stabile alkenet (Zaitsevs regel).

Dehydrering av alkoholer kan utføres ved å føre alkoholdamp over en katalysator (aluminium- eller thoriumoksider) ved 300 - 350 oC.

4.5.3. Dehalogenering av vicinale dihalogenider

Ved påvirkning av sink i alkohol kan dibromider som inneholder halogener ved naboatomer (vicinal) omdannes til alkener.

4.5.4. Hydrogenering av alkyner

Når alkyner hydrogeneres i nærvær av platina- eller nikkelkatalysatorer, hvis aktivitet reduseres ved tilsetning av en liten mengde blyforbindelser (katalytisk gift), dannes det et alken som ikke gjennomgår ytterligere reduksjon.

4.5.5. Reduktiv kombinasjon av aldehyder og ketoner

Ved behandling med litiumaluminiumhydrid og titan(III)klorid fra to molekyler aldehyd eller keton med gode utganger Det dannes henholdsvis di- eller tetrasubstituerte alkener.

5. ALKYNE

Alkyner er hydrokarboner som inneholder en trippel karbon-karbonbinding –Сі.

Den generelle formelen for enkle alkyner er C n H 2n-2. Den enkleste representanten for klassen av alkyner er acetylen H–СіH, derfor kalles alkyner også acetylenhydrokarboner.

5.1. Strukturen til acetylen

Karbonatomene til acetylen er i sp- hybrid tilstand. La oss skildre orbitalkonfigurasjonen til et slikt atom. Under hybridisering 2s-orbitaler og 2p-orbitaler dannes til to like sp-hybride orbitaler plassert på samme rette linje, og etterlater to uhybridiserte R-orbitaler.

Ris. 5.1 Oppleggformasjonsp -hybride orbitaler til karbonatomet

Retninger og former for orbitaler sR-hybridisert karbonatom: hybridiserte orbitaler er ekvivalente, maksimalt fjernt fra hverandre

I acetylenmolekylet er det en enkeltbinding (  - binding) mellom karbonatomer dannes ved overlapping av to sp-hybridiserte orbitaler. To innbyrdes vinkelrette  - bindinger oppstår når to par uhybridiserte par overlapper lateralt 2p- orbitaler,  - elektronskyer dekker skjelettet slik at elektronskyen har symmetri nær sylindrisk. Bindinger med hydrogenatomer dannes pga sp-hybride orbitaler av karbonatomet og 1 s-orbitaler av hydrogenatomet, er acetylenmolekylet lineært.

Ris. 5.2 Acetylenmolekyl

a - sideoverlapping 2p gir to orbitaler  - kommunikasjon;

b - molekylet er lineært,  -skyen har en sylindrisk form

I propyn er det en enkel forbindelse (  - kommunikasjon med sp-MED sp3 kortere enn en lignende tilkobling C sp-MED sp2 i alkener forklares dette med at sp- orbitalen er nærmere kjernen enn sp 2 - orbital .

Karbon-karbon trippelbindingen C  C er kortere enn dobbeltbindingen, og den totale energien til trippelbindingen er omtrent lik summen av energiene til én enkelt C–C-binding (347 kJ/mol) og to -bindinger (259 2 kJ/mol) (Tabell 5.1).

Alkener er en mer aktiv klasse av stoffer enn alkaner. De kjemiske egenskapene til alkener bestemmes av strukturen til molekylene deres.

Struktur

Umettede hydrokarboner - alkener eller olefiner - skiller seg fra andre klasser av organiske stoffer ved tilstedeværelsen av en dobbelt- eller π-binding mellom karbonatomer. En dobbeltbinding kan være lokalisert hvor som helst i et molekyl.

En pi-binding dannes av overlappende p-orbitaler. På grunn av at p-orbitalen har forlengelser i begge retninger fra aksen og ligner en manual, oppstår pi-bindingen to steder. I motsetning til σ-bindingen, som oppstår når s orbitaler overlapper i form av en kule, er π-bindingen mindre sterk og blir lett ødelagt av andre forbindelser. Dette bestemmer aktiviteten til alkener.

Ris. 1. π-binding og σ-binding.

Dobbeltbindingen fungerer som en elektrondonor i tilleggsreaksjoner. Derfor er alkener preget av elektrofile addisjonsreaksjoner.

Fysiske egenskaper

Generelle fysiske egenskaper til alkener:

smelte- og kokepunkt øker med økende molekylvekt i den homologe serien;
ikke oppløses i vann;
holde seg til vannoverflaten fordi deres tetthet er mange ganger mindre enn tettheten til vann;
oppløses i organiske løsemidler - alkoholer, etere.

Tilstanden for aggregering av stoffer varierer avhengig av antall karbonatomer i den homologe serien. Alkener med 2-4 karbonatomer er gasser. Fra pepten (C 5 H 10) til heptadecen (C 17 H3 4) er stoffer i flytende tilstand. Alkener som inneholder mer enn 17 karbonatomer er faste stoffer.

Ris. 2. Homolog serie av alkener.

Kjemiske egenskaper

Funksjoner og eksempler på de kjemiske egenskapene til alkener er gitt i tabellen.

Reaksjon	Beskrivelse	Reaksjonsligninger
Hydrogenering - tilsetning av hydrogen	Oppstår kl høyt blodtrykk i nærvær av en katalysator - nikkel, palladium eller platina. Det dannes alkaner - mettede hydrokarboner	CH2=CH-CH3 + H2 → CH3-CH2-CH3
Halogenering - tilsetning av halogener	Oppstår under normale forhold. Halogener tilføyes via en dobbeltbinding. Dihaloalkaner dannes	CH2=CH2 + Cl2 → Cl-CH2-CH2-Cl (1,2-dikloretan); CH3-CH=CH-CH3 + Br2 → CH3-CH-Br-CH-Br-CH3 (2,3-dibrombutan)
Hydrohalogenering - tilsetning av hydrogenhalogenider	Elektrofil addisjonsreaksjon. En elektrofil er et hydrogenproton i et halogen. Haloalkaner dannes	CH 2 =CH 2 + HCl → CH 3-CH 2-Cl (kloretan)
Hydrering - tilsetning av vann	Reaksjonen finner sted i nærvær av uorganiske syrer - svovelsyre og fosforsyre. De fungerer som en katalysator og er kilder til hydrogen. Enverdige alkoholer dannes	CH2=CH2 + H20 → CH3-CH2OH
Polymerisering - økning i antall atomer	Oppstår i nærvær av en katalysator ved forhøyet trykk og temperatur. Polyetylen, polyvinylklorid, polypropylen produseres på denne måten	nCH2=CH2-> (-CH2-CH2-)n
	Oppstår når det er overflødig oksygen	CH 2 = CH 2 + 3O 2 → 2CO 2 + H 2 O
Ufullstendig oksidasjon	Oppstår i nærvær av en katalysator. Alkenet blandet med oksygen føres over oppvarmet sølv. Det dannes et epoksid - et alkenoksid	2CH2=CH2 + O2 → 2CH2-O-CH2
Wagner reaksjon	Oksidasjon med kaliumpermanganat i et alkalisk eller nøytralt miljø. Det dannes alkoholer	3CH 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3CH 2 OH-CH 2 OH + 2KOH + 2MnO 2
Oksidasjon med kokende kaliumpermanganat i surt medium	Det dannes karboksylsyrer	CH3-CH=CH-CH3 + 4[O] → 2CH3COOH

Når de oppvarmes i nærvær av en katalysator, gjennomgår alkener en isomeriseringsreaksjon. Plasseringen av dobbeltbindingen eller strukturen til karbonskjelettet endres. For eksempel blir buten-1 (posisjonen til dobbeltbindingen mellom det første og andre atomet) buten-2 (dobbeltbindingen "forskyves" til det andre atomet).

Ris. 3. Isomerisering av alkener.

Hva har vi lært?

Fra en kjemitime i 10. klasse lærte vi om de kjemiske egenskapene til alkener. Dobbeltbindingen gjør disse stoffene mer aktive enn alkaner. Alkener interagerer med halogener, oksygen, vann, hydrogen og hydrogenhalogenider. De fleste reaksjoner skjer i nærvær av en katalysator ved høy temperatur eller ved høyt blodtrykk. Alkener lager polymerer. Også, under påvirkning av katalysatorer, dannes isomerer.