Резюме ненаситен, или ненаситен, етилен серия въглеводороди (алкени или олефини)
Ненаситен, или ненаситен, етилен серия въглеводороди (алкени или олефини)
Алкени или олефини (лат olefiant -. Oil -. Old име, но се използва широко в химическата литература Причината за това име служи като етилен хлорид, получен в XVIII век, -. Течна маслена субстанция) - алифатни ненаситени въглеводороди, чиито молекули между въглероден атом има една двойна връзка.
Алкени съдържат в молекулата си минимален брой водородни атоми от техните съответни алкани (със същия брой въглеродни атоми), и те се наричат ненаситени въглеводороди или ненаситен.
Алкени образуват хомоложна серия с обща формула CnH2 п.
1. Структура на алкени
Най-простият представителни етиленови въглеводороди от своя предшественик е етилен (етен) С2 Н4. Структурата на молекулата може да бъде изразена от тези формули:
От името на първия представител на тази серия - етилен - такива въглеводороди, наречени етилен.
етилен въглеводороди (алкени) въглеродни атоми са във втората валентно състояние (sp2 -gibridizapiya). Припомнете си, че в този случай е налице двойна връзка, състояща се от един S- и р-аудио комуникации между въглеродни атоми. Дължината на енергия двойна връзка равна съответно 0.134 пМ и 610 кДж / мол. Разликата в енергиите на S- и р-връзки (610 - 350 = 260) е приблизително мярка за силата на р-връзки. Като слаби, е изложена предимно на разяждащото въздействие на химически реагента.
2. номенклатура и изомерия
Номенклатура. Алкени проста структура често място чрез заместване на наставката -ен в алкани да -ilen етан - етилен, пропан - пропилей, и т.н.
Чрез систематични имена номенклатура етиленови въглеводороди, получени чрез заместване на наставката -ен в съответните алкани в наставка -ен (алкан - алкен, етан - етен, пропан - пропен и т.н.). Избор на главната верига и реда на имената е същата като тази за алкани. Въпреки това, във веригата трябва непременно да е двойна връзка. Номериране на веригата започва от грешната страна, която се намира по-близо до тези отношения. Например:
Понякога се използва името и рационално. В този случай, всички алкенови въглеводороди се считат заместен етилен:
Ненаситените (алкенови) радикали, посочени от тривиални имена или системна номенклатура:
Н2 C == CH - винил (етенил)
За алкен характеризира с два вида структурни изомери. В допълнение към изомери с структурата на въглеродния скелет (като алкани), изглежда изомери в зависимост от позицията на двойната връзка във веригата. Това увеличава броя на изомери сред алкени.
Първите две членовете на хомоложна серия от алкени - етилен и пропилей) - изомери не са и тяхната структура могат да бъдат изразени като:
За въглеводород С4 H8 три възможни изомери:
бутен-1, бутен-2 2-метилпроп-1
Първите две различават в позицията на двойната връзка на въглеродната верига, а третият - естеството на веригата (разклонена верига).
Въпреки това, броят на етиленови въглеводороди може в допълнение до структурни изомери с друг тип изомерия - цис, транс изомери (геометрични изомери). Това изомерия е характеристика на съединения с двойна връзка. Ако прост S-връзка позволява свободното въртене на отделните звена на въглеродната верига около оста си, след това около двойната връзка на въртене не се случи. Това е причината за геометрични (цис, транс) изомери.
Геометрични изомери - тип пространствен изомерия.
Изомери, в които заместителите са еднакви (при различни въглеродни атоми) са разположени от едната страна на двойната връзка се нарича цис изомери, и обратното - транс изомери:
Цис и транс-изомери се различават не само в пространствената структура, но също така и от много физични и химични свойства. Транс изомери са по-стабилни от цис-изомери.
3. Получаване на Алкени
В природата, алкени са рядкост. Обикновено, газообразни алкени (етилен, пропилей, бутилен) се извлича от рафинерии газове (крекинг) или свободни газове и газове от въглища коксуване. В промишлеността, получено чрез дехидриране на алкани алкени в присъствието на катализатор (CR2 О3). Например:
От лабораторни методи за подготовка, са следните:
1. разцепването на халогеноводород от алкилови халиди под действието на алкохолен разтвор на алкален:
Алкени ниска полярност, но лесно поляризирани.
Алкени притежават значителен реактивност. Техните химични свойства се определят главно въглерод-въглеродна двойна връзка. р-комуникация, най-трайни и по-достъпни, а действието на реактива е счупен и освободените валентност въглеродните атоми са похарчени за свързване на атомите, които изграждат молекулата на реагент. Това може да бъде представляван от схемата:
По този начин, когато реакцията на свързване на двойната връзка е счупен, така да се каже половината (задържане на S-връзка).
За алкени с изключение на присъединяване характеризира допълнително окисление и полимеризация.
Освен реакция. Най-често срещаните реакции се присъединяват за хетеролитично тип, като електрофилно присъединяване.
1. хидрогениране (допълнение водород). Алкени свързани водород в присъствието на катализатори (Pt, Pd, Ni), преминават в наситени въглеводороди - алкани:
2. Халогени (присъединяване халогени). Халогени лесно да се присъединят в място скъсване на двойната връзка, за да се образува digalogenoproizvodnyh:
Това е по-лесно прикрепване на хлор и бром, по-трудно - йод. Флуоро с алкени с алкани като взаимодействат с експлозията.
Сравнете: в халогениране реакция на алкени - присъединяване процес, а не за подмяна (като алкани).
Реакцията на халогениране се провежда обикновено в разтворител при обикновена температура.
Халоген електрофилно допълнение към алкени могат да бъдат представени, както следва. Първоначално, под влиянието на алкенови р-поляризирана електрони са халогенни молекули за формиране нестабилна преход система (р-SET):
Стрелка пресичащи двойна връзка обозначава взаимодействие на р-електронна система на алкена с молекула бром ( "изпомпване" р-електронна плътност Br г +). В този случай, на двойната връзка с висока електронна плътност, действа като донор на електрони. След това, р-комплекси унищожени: двойната връзка и връзката между атоми бром heterolytically разбити да образуват две йони на бром - анион и катион. Катион поради електрон р-комуникационни форми с конвенционални S-въглеродна връзка С-Вг. Така че има и друга нестабилна система - carbocation (и-комплекс):
Br г + ® Br г - Br Br Br
В резултат на тази реакция не е трудно да се предвиди: бромни анионни атаки carbocation да образуват дибромоетан.
Присъединяването към алкени бром (бромиране реакция) - качествен отговор на наситени въглеводороди. При преминаване през вода бром (разтвор на бром в вода) ненаситени въглеводороди жълт цвят изчезне (в случай на ограничаване - продължава).
3. Gidrogalogenirovanie (присъединяване халиди). Алкени лесно свързани водородни халиди:
халогениди присъединяване хомолози на етилен е правило V.V.Markovnikova на (1837-1904): при нормални условия, халогеноводород е приложен на мястото на двойната връзка на най-хидрогенира въглероден атом, халоген - до по-малко хидрогенира:
Markovnikov правило може да се обясни с факта, че асиметрични алкени (например пропилен), електронната плътност не е равномерно разпределени. Под влияние на тежкото група, свързана директно към двойната връзка, има промяна на електронната плътност в посока на връзката (крайния въглероден атом).
Поради това компенсира връзката р-поляризирана и частични такси появяват на въглеродни атоми. Лесно е да си представим, че положително заредена водороден йон (протонна) присъединяването към въглеродния атом (електрофилно допълнение) с частичен отрицателен заряд и бромен анион - частичен въглероден положителен заряд.
Такова свързване е в резултат на взаимното влияние на атомите в органична молекула. Както е известно, електроотрицателност на въглеродните атоми е малко по-висока от тази на водород. Следователно, в метиловата група е някои S-поляризирана С-Н връзки, свързани с преместването на електронната плътност на водородни атоми на въглерод. На свой ред това води до увеличаване на плътността на електрони в областта на двойната връзка и особено крайност, атома. По този начин, метилова група, както и други алкилова група действа като донор на електрони. Въпреки това, в присъствието на пероксидни съединения или O2 (когато реакцията е радикал) Тази реакция може да се срещу правило Markovnikov.
По същите причини се наблюдава Markovnikov правило, когато е прикачен към асиметричен алкен не е само galogenovodoro-редове, но и други електрофилни реагенти (Н 2О, H 2SO 4. NOS1, IC1 и др.). Така катионни и анионни части на такива реагенти са както следва:
Катионо. Н Н Н Н З С1
Анион. С1 Br I SO4 Н ОН ОН С1
Както е известно, катионен част на реагента при присъединяването е най-gidronizirovannomu въглероден атом, и част анион - до по-малко gidronizirovannomu.
4. Хидратация (връзка вода). В присъствието на катализатори [H 2SO 4 (конц.), И т.н.] присъединява към водата за образуване на алкохоли до алкени. Например:
окислителната реакция. Алкени се окисляват по-лесно от алкани. Продукти, образувани в окисляването на алкени и тяхната структура зависи от структурата на алкен и от условията на реакцията.
1. Окисление при нормални температури. Под действието на етилен KMnO4 воден разтвор (при нормални условия) е оформен двувалентен алкохол - етилен:
Тази реакция е качество: виолетов цвят на калиев перманганат разтвор се променя чрез добавяне към нея на ненаситеното съединение.
По-строги условия (KMnO4 окисление в присъствието на сярна киселина или хромат) като разкъсване алкен двойна връзка се появява за образуване окислени продукти:
При окисление на етилен с атмосферен кислород в присъствие на метално сребро образува етиленоксид:
2. Изгарянето на алкени. Като алкани етилен серия ненаситени съединения са изгорени на въздух за образуване на въглероден оксид (IV) и вода:
Изомеризация реакция. При нагряване или в присъствие на катализатори, които могат да алкени изомеризира - преместване настъпва двойна връзка или определяне изомерна структура.
полимеризация реакция. Чрез счупване връзки р-алкенови молекули могат да се комбинират един с друг за да се образува дълъг молекула верига.
5. Някои представители
Етилен (етен) == СН2 СН2 - газ е безцветна и без мирис, умерено разтворима във вода. Както метан с форми на въздуха експлозивни смеси. Той се използва широко за производство на различни органични съединения: етилов алкохол, стирен, халогениран полиетилен, етилен оксид и др.
Пропилей (пропен) H3 С-СН == СН2 служи като суровина за получаване изопропилбензол, ацетон, фенол, полипропилен, глицерин, изопропилов алкохол, синтетичен каучук и други ценни биологични продукти.
Бутилен (1-бутен и 2-бутен), изобутилен (3-метилпроп-1) -С4 Н8. Бутен-1 се прилага за получаване на дивинил и изооктан и бутен-2 - като среда за полимеризацията на бутадиен. Изобутилен са изо-октан, изо-пропил и полиизобутилен.
Трябва да се отбележи, че алкени са широко използвани като мономери за получаване на много макромолекулни съединения (полимери).