Л Е К Ц І Я № 3

ТЕМА: Ненасичені вуглеводні.

План

1. Алкени. Будова та конфігурація sp²-гібридного атома Карбону. Утворення та характеристика π-зв’язку. Гомологічний ряд. Номенклатура, ізомерія. Фізичні властивості алкенів. Хімічні властивості. Реакції електрофільного приєднання (А_Е): галогенування, гідрогенгалогенування, гідратації. Правило Марковникова та його сучасна інтерпретація. Окиснення алкенів, реакція Вагнера. Полімеризація алкенів.

2. Поняття про високомолекулярні сполуки. Поліетилен. (самостійно)

3. Алкадієни. Типи дієнів (кумульовані, спряжені, ізольовані). Будова. Номенклатура. Спряжені дієни. Особливості реакцій електрофільного приєднання (А_Е) (галогенування, гідрогенгалогенування). Полімеризація 1,3-дієнів (бутадієн, ізопрен).

4. Алкіни. Будова потрійного зв’язку. Конфігурація sp-гібридного атома Карбону. Гомологічний ряд. Номенклатура та ізомерія алкінів. Фізичні властивості. Хімічні властивості. Реакції електрофільного приєднання (А_Е): галогенування, гідрогенгалогенування, гідратації (реакція Кучерова). Правило Ельтекова. Реакція заміщення. СН-Кислотний характер алкінів. Окиснення та відновлення алкінів. Димеризація і циклотримеризація ацетилену.

5. Ідентифікація ненасичених вуглеводнів. (самостійно)

6. Застосування окремих представників у фармації та медицині. (самостійно)

Ненасиченими називаються вуглеводні, у молекулах яких між атомами Карбону є кратні (подвійні або потрійні) зв'язки, а всі інші валентності насичені атомами Гідрогену.

Залежно від кількості та характеру кратних зв’язків ненасичені вуглеводні класифікують на такі ряди:

Алкени (етиленові вуглеводні) – С_nH_2n.

Алкадієни (дієнові) – С_nH_2n-2.

Алкіни (ацетиленові) - С_nH_2n-2.

Ми сьогодні будемо вивчати алкени (вуглеводні ряду етилену) – це вуглеводні, які у своєму складі містять один подвійний зв’язок С=С. Загальна формула С_nH_2n. Історично першою назвою аліфатичних вуглеводнів із подвійним звязком була назви «олефіни» - «маслоутворювальні», оскільки під час взаємодії з хлором або бромом утворювались маслянисті рідини.

Будова алкенів, стан гібридизації атому Карбону

Розглянемо будову алкенів на прикладі етилену: Н₂С=СН₂

sp²-гібридизація атома Карбону (другий валентний стан) – відбувається змішуванням трьох орбіталей (s+p+p), а одна 2p-АО залишається в негібридному стані.

Осі трьох sp² -гібридних орбіталей розміщені в одній площині під кутом 120 (тригональна гібридизація). Негібридизовані р-АО двох атомів Карбону розташовані паралельно одна одній і перпендикулярно до цієї площини. Зв’язок, утворений паралельними (бічними) перекриванням найчастіше р-орбіталей вздовж площини, що проходить крізь ядра двох атомів, називається π-зв’язок. Довжина його 0,134нм.

Назви алкенів утворюються з назв відповідних алканів заміною суфіксу –ан на суфікс –ен, який і вказує на наявність в молекулі подвійного зв’язку.

Гомологічний ряд алкенів – СnH2n

Алкани		Алкени
Назва	Формула	Назва	Формула
Метан	СН4	-	-
Етан	С2Н6	Етен (етилен)	С2Н4
Пропан	С3Н8	Пропен (пропілен)	С3Н6
Бутан	С4Н10	Бутен (бутілен)	С4Н8
Пентан	С5Н12	Пентен	С5Н10
Гексан	С6Н14	Гексен	С6Н12
Гептан	С7Н16	Гептен	С7Н14
Октан	С8Н18	Октен	С8Н16

В алкенах нумерацію карбонового ланцюгу починають з того кінця, ближче до якого знаходиться подвійний зв’язок.

СН₂ = СН – СН₂ – СН₃ – бутен –1

Іноді використовують раціональну номенклатуру, за якою вуглеводень розглядають як похідний етилену, в молекулі якого атоми гідрогену заміщені на радікали:

ізопропілетилен метилетилен

Якщо в молекулі етилену два атоми Гідрогену заміщені на радикали, то лакени розглядаються як симетричні або несиметричні:

симетричний диметилетилен несиметричний диметилетилен

назви одновалентних неначисених радикалів отримують додаванням до назви алкену суфіксу –іл, атом Карбону із вільною валентністю повинен мати найменший номер при нумерації:

пропеніл-1 (пропен-1-іл)

пропеніл-2 (пропен-2-іл), аліл

Етеніл (вініл) Ізомерія алкенів

1. Структурна

А) Карбонового скелету

СН₂ = С – СН₂ – СН₃ 2-метилбутен –1



СН₃

СН₂ = СН – СН - СН₃ 3-метилбутен-1



СН₃

Б) Положення подвійного зв’язку

СН₂ = СН – СН₂ – СН₃ – бутен –1

СН₃ – СН = СН - СН₃ – бутен-2

2. Геометрична (цис-,транс)

Але якщо кількість замісників зростає до трьох або чотирьох, користуються універсальнішою номенклатурою Z, E-номенклатурою. В основу Z, E-позначення покладено принцип старшинства (пріоритетності). Старшинство замісників збільшується із збільшенням атомного номера елемента, який безпосередньо зв’язаний з хіральним атомом – центром (атом С, який сполучений із чотирьма різними замісниками), тобто з атомом Карбону зв’язку С=С. Так, старшинство замісників збільшується в ряду: