Алкани С_nH_2n+2

Алкільні радикали С_nH_2n+1

CH₃^- метил

CH₃–CH₂^- етил

CH₃–CH₂–CH₂^- пропіл

CH₃-CH-CH₃ ізопропіл

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂- н-бутил

CH₃-CH-CH₂-CH₃ вторбутил

CH₃-CH-CH₂^–

ізобутил

CH₃

CH₃-C-CH₃ третбутил

CH₃

Способи одержання:

1. Гідруваня вугіля по способу Р.Берліуса.

p=300 атм, Т=450^оС

nC+2nH₂ C_nH_2n+2 моторне паливо

Mo; W; Ni

2. Метод Фішера-Тропта з синтез газу

_{T=160-300oC; P}

nCO+(2n+2)nH₂ C_nH_2n+2+nH₂O

Fe, Co

3. У лабораторних умовах суха перегонка вугілля, сланців, торфу.

4. Метод Вюрца:

2CH₃J+2Na CH₃-CH₃+2NaJ

Механізм Шоригіна:

CH₃J+2Na NaJ+NaCH₃ натрій метил

+ -

CH₃^-:| Na⁺+CH₃J NaJ+CH₃-CH₃

Фізичні властивості:

С₁–С₄ – гази;

С₅–С₁₅ – рідини;

С₁₆ і вище – тверді речовини

Дія на організм людини:

Алкани найбільш інертні серед органічних сполук, але тим не менше є сильними наркотиками. На практиці наркотична дія сильно послаблюється незначною розчинністю їх у воді і крові.

Вуглеводні нафти сприяють утворенню злоякісних пухлин.

5. Метод відновлення йодистим воднем:

C₂H₅J+HJ C₂H₆+J₂

5. Метод відновлення воднем:

[Pd]

C₂H₅J+H₂ C₂H₆+HJ

5. Електроліз солей по Кольбе:

R-COONa R-COO^–+Na⁺ аніон кислоти R-COO^- R-COO^o радикал кислоти

R-CO-O^o R^o+CO₂ вуглеводневий 2R^o R-R вуглеводень

радикал

Продовження таблиці: Алкани C_nH_2n+2

Якісні реакції:

При нормальних умовах алкани не взаємодіють з сильними окисниками:

C_nH_2n+2+KMnO₄

C_nH_2n+2+Br₂

8. Реакція Корі-Хауса:

CH₃Cl+2Li CH₃Li+LiCl

2CH₃Li+CuJ (CH₃)₂CuLi+LiJ

(CH₃)₂CuLi+2CH₃J 2CH₃-CH₃+LiJ+CuJ

9.Сплавлення солей карбонових кислот з лугами

O 300^oC

C₂H₅-C + NaOH Na₂CO₃+C₂H₆

ONa

10. Каталітичне гідрування ненасичених вуглеводнів.

Pt/Ni

CH₂=CH₂+H₂ CH₃-CH₃

1. При нормальних умовах алкани не взаємодіють з кислотами, лугами, окислювачами, активними металами.

При нагріванні і УФ-випромінюванні (h) алкани вступають в реакції радикального заміщення по механізму:

Ініціювання

250^oC

Cl₂ 2Cl^

^h

Ріст ланцюга

C₃H₇H+Cl^ C₃H₇^+HCl

C₃H₇^+Cl₂ C₃H₇Cl+Cl^

Обрив ланцюга – рекомбінація

Cl^+Cl^ Cl₂

C₃H₇^+C₃H₇^ C₆H₁₄

C₃H₇^+Cl^ C₃H₇Cl

2. Галоїдування:

h

C₃H₈+Cl₂ CH₃–CHCl–CH₃+HCl

3. Нітрування

а) Метод Коновалова

140^oC

C₃H₈+HONO₂ CH₃–CH–CH₃+H₂O

^10% NO₂

б) Метод Геса

HNO₃+HNO₂ N₂O₄+H₂O

350-500^oC

N₂O₄ 2NO₂^

CH₃–CH₂–CH₃+NO₂^ CH₃–CH^–CH₃+HNO₂

CH₃–CH^–CH₃+NO₂^ CH₃–CH(NO₂)–CH₃ 2-нітропропан

4. Сульфохлорування

h

CH₃–CH₂–CH₃+SO₂+Cl₂ CH₃–CH₂–CH₂SO₂Cl+HCl

4. Сульфування

CH₃–CH₂–CH₃+HOSO₃H CH₃–CH(SO₂OH)–CH₃+H₂O

4. Сульфоокислення

h

CH₃–CH₂–CH₃+SO₂+1/2O₂ CH₃–CH₂–CH₂SO₂OH

4. Окислення

а) CH₄+1/2O₂ CH₃OH

б) CH₃–CH₂–CH₃+5O₂ 3CO₂+4H₂O

4. Крекінг

450_-500⁰C

CH₃–CH₂–CH₃ CH₃–CH₃+C+H₂

CH₄+CH₂=CH₂

CHCH+CH₄+H₂

4. Піроліз

700-800^oC

2CH₃–CH₂–CH₃ CH₃–CH₃+CH₂=CH₂+2H₂+CHCH

4. Дегідрування

Cr₂O₃

CH₃–CH₂–CH₃ CH₃–CH=CH₂+H₂

460^oC

4. Фторування

C₃H₈+4F₂ 3C+8HF

N₂, C_nF_2n+2

C₃H₈+8F₂ C₃F₈+8HF

Ненасичені алкільні радикали

CH₂=CH– вініл

CH₂=CH вініліден

CH₂=CH–CH₂– аліл

CH₃–CH=CH– пропеніл-1

CH₃–C=CH₂ пропеніл-2

CH₃–CH=CH–CH₂– кротіл (бутеніл-2)

Фізичні властивості

С₁–С₄ – гази

С₅–С₁₇ – рідини

>С₁₈ – тверді речовини

Розчинність олефінів у воді дуже мала, але більша ніж у парафінів. Добре розчиняються у розчинах деяких солей важких металів, утворюючи з ними комплексні сполуки (наприклад, в розчинах Cu₂Cl₂)

Дія на організм людини.

Нижчі алкени діють як наркотичні речовини; вищі члени ряду подразнюють слизові оболонки дихальних шляхів. Після попадання в організм накопичуються в тканинах , багатих на ліпіди. Тривале вдихання їх приводить до порушення кровообігу з приступами головного болю, потемнінням в очах; зниженням слуху.

Способи добування

1. Дегідрування насичених вуглеводнів:

Cr₂O₃

CH₃–CH₃ CH₂=CH₂+H₂

300^oC

2. Дегідратація спиртів:

H₂SO₄

H₂C–CH₂ CH₂=CH₂+H₂O

OH OH

3. Дегідрогалогенування галогеналканів:

CH₂–CH₂+KOH CH₂=CH₂+KCl+H₂O

H Cl

4. Дегалогенування віцинальних дигалогенпохідних алканів:

CH₂–CH₂+Zn CH₂=CH₂+ZnBr₂

Br Br

5. Часткове гідрування ацетиленових вуглеводнів:

Pt

CHCH+H₂ CH₂=CH₂

6. Каталітичний крекінг алканів:

500^oC

CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ CH₃–CH₃+CH₂=CH₂

кат

Якісні реакції

1. 3H₂C=CH₂+2KMnO₄+4H₂O 3H₂C–CH₂+2MnO₂ + 2KOH

OH OH

CH₂=CH₂+Br₂ CH₂Br–CH₂Br

І Реакції приєднання

1. гідрування:

Ni, Pt

CH₃–CH=CH₂+H₂ CH₃–CH₂–CH₃

2. галогенування:

CH₃–CH=CH₂+Br₂ CH₃–CH–CH₂

Br Br

3. гідрогалогенування:

CH₃–CH=CH₂+HCl CH₃–CH–CH₃

O₂ Cl

CH₃–CH=CH₂+HBr CH₃–CH₂–CH₂Br

(пероксидний ефект Караша)

Механізм електрофільного приєднання:

+ - ₊ Cl^-

CH₃ CH=CH₂+H⁺ CH₃–CH=CH₂ CH₃–CH–CH₃ CH₃–CH–CH₃

H⁺ Cl

4. гіпогалогенування:

CH₃–CH=CH₂+HO^-Cl⁺ CH₃–CH–CH₂

+ - OH Cl

5. гідратація:

+ - _{+ +HOH}

CH₃–CH=CH₂+HOSO₃H^- CH₃–CH–CH₃ CH₃–CH–CH₃

OSO₃H -H₂SO₄ OH

6. оксосинтез: [Co(CO)₄]₂ O O

CH₃–CH=CH₂+CO+H₂ CH₃–CH₂–CH₂–C + CH₃–CH–C

t^o, P H CH₃ H

ІІ Реакції окислення

1. киснем повітря без каталізаторів:

O₂

CH₃–CH=CH₂ CH₂=CH–CH₂–O–O–H

2. киснем повітря в присутності каталізатора:

Ag

2CH₃–CH=CH₂ 2CH₃–CH–CH₂

+O₂ O

3. розчином KMnO₄: KMnO₄

CH₃–CH=CH₂+[O]+H₂O CH₃–CH–CH₂

OH OH

4. каталітичний окислювальний амоноліз:

CH₂=CH–CH₃+1,5O₂NH₃ CH₂=CH–CN+3H₂O

5. окислення з розривом зв’язку C=C :

CrO₃ O O

CH₃=CH=CH₂ CH₃–C + H–C

OH OH

6. озонування:

CH₃–CH=CH₂+O₃ [CH₃–CH–CH₂] CH₃–CH–O–CH₂

O₃ O O

+HOH O O

CH₃–C + H–C

-H₂O₂ H H

ІІІ Полімеризація:

_кат.

nCH₃–CH=CH₂ (–СH₂–CH–)_n

CH₃

IV Алкілування: H₂SO₄ CH₃

CH₃–CH^+=CH₂^++CH₃ ⁺CH^- CH₃ CH₃–CH₂–CH₂–C–CH₃

CH₃ 10^oC CH₃

Ненасичені алкільні радикали

CHC– етиніл

CH₃–CC– пропініл-1

CHC–CH₂– пропініл-2 (пропаргіл)

Фізичні властивості:

С₂–С₄ – газоподібні речовини

С₅–С₁₅ – рідини

С₁₆ і т. д. – терді речовини

Мають вищі t_кип, ніж пподібні до них алкани і алкени с такою самою кількістю вуглецевих атомів у молекулі.

Дія на організм людини.

Діють як наркотичні речовини, причому дія їх зростає із збільшення числа атомів вуглецю у молекулі. Середні члени ряду викликають судороги. Суміш ацетилену з повітрям викликає задуху в зв’язку із зменшеним вмістом кисню.

Способи добування

1. Карбідний метод:

CaCO₃ CaO+CO₂

3000^oC

CaO+3C CaC₂+CO

CaC₂+2HOH CHCH+Ca(OH)₂

2. Окислювальний піроліз метану:

1500^oC

6CH₄ + O₂ 2HCCH+2CO+10H₂

3. Дегідрогалогенування гемінальних і віцинальних дигалогеналканів:

2KOH

CH₃–CHCl₂ CHCH+2KCl+2H₂O

4. Піроліз алканів:

1500^oC

2CH₄ CHCH+3H₂

5. Алкінування ацетилену:

NaNH₂ RBr

CHCH CHCNa CHC–R

-NH₃ -NaBr

CH₃MgJ RJ

CHCH CHCMgJ CHC–R

-CH₄ -MgJ₂

+CH₃MgJ +RJ

JMgCC–R R–CC–R

-CH₄ -MgJ₂

Якісні реакції:

1)R–CC–H+[Ag(NH₃)₂]OH R–CC–Ag+H₂O+2NH₃

Br₂ Br₂ Br Br

2)CHCH CHBr=CHBr CH–CH

Br Br

3)3CHCH+8KMnO₄ 3KO–C–C–OK+8MnO₂+2KOH+2H₂O

O O

І Реакції приєднання:

1) гідрування:

+H₂ +H₂

CH₃–ССH CH₃–CCH CH₃–CH₂–CH₃

Pt, Ni Pt,Ni

2) галогенування:

Br₂ Br₂ Br Br

C H₃–ССH CH₃–C=CH CH₃–C–CH

Br Br Br Br

3) гідрогалогенування:

HgCl₂ +HCl Cl

CH₃–ССH+HCl CH₃–C=CH₂ CH₃–C–CH₃

Cl Cl

4) гідратація

HgSO₄

C H₃–ССH+H₂O CH₃–C=CH₂ CH₃–C–CH₃

H₂SO₄ OH O

5) приєднання спиртів

+ - + - KOH CH₂

CH₃–ССH+H–O–CH₂–CH₃ CH₃–C

O–CH₂–CH₃

6) приєднання кислот

+ - O CН₂

CH₃–ССH+CH₃–C CH₃–C

O^-H^+ С–CH₃

+ -

CH₃–ССH+HCN CH₃–C=CH_{2 О}

CN

ІІ Реакції полімерізації:

1) димеризація:

CHCH+ CHCH CH₂CH–CCH

CuCl₂

2) тримеризація:

600^oC

3CHCH C₆H₆

акт.вугілля

3) полімерізація:

nCHCH (–CH=CH–)_n

ІІІ Ізомерізація:

C₂H₅ONa

CH₃–CH₂–CCH CH₃–CC–CH₃

Na

А.Е.Фаворський

CH₃–CH₂–CCH CH₃–CH=C=CH₂ CH₂=CH–CH=CH₂

Я.М.Слободян

ІV Реакції заміщення:

CH₃–CCH+[Ag(NH₃)₂]OH CH₃–CC–Ag+H₂O+NH₃

CH₃–CCH+C₂H₅MgJ C₂H₆+CH₃–CC–MgJ

CH₃–CCH+NaNH₂ CH₃–CC–Na+NH₃

NaOCl

CH₃–CCH CH₃–CH=C=CH₂ CH₂=CH–CH=CH₂

-NaOH

V Реакції окислення:

KMnO₄

СHСH+[O]+H₂O HOOC–COOH

KMnO₄ O O

CH₃–CCH+[O]+H₂O CH₃C + H–C

OH OH

Фізичні властивості

Дія на організм

Способи одержання

Д ивиніл у звичайних умовах – газ. Ізопрен і інші гази переходять у рідини. Для алкадієнів зі спряженими зв’язками характерні аномальні показники заломлення світла. Алкадієни поглинають УФ-випромінювання.

Дієнові углеводні при вдиханні проявляють сильну наркотичну дію. В газоподібному і пароподібному стані подразнюють слизову оболонку, мають неприємний запах.

При хронічних отруєннях – зміни у внутрішіх органах виражені слабо, більша дія проявляється на кровотворні органи.

1. Дегідрування бутано-бутиленових сумішей:

-H₂ -H₂

C ₄H₁₀ C₄H₈ C₄H₆

2. дегідратація гліколей:

CH₂–CH₂–OH -H₂O CH₂–CH₂ -H₂O

O

CH₂–CH₂–OH CH₂–CH₂

CH₂=CH–CH=CH₂

3. Дегідратація ненасичених спиртів:

+H⁺ +H⁺

CH₃–CH=CH–CH₂–OH CH₃–CH=CH–CH₂–O⁺H

H -H₂O

H–CH₂–CH=CH–C⁺H₂

-H⁺

Якісні реакції

CH₂=CH–CH=CH₂

Знебарвлення бромної води

CH₂=CH–CH=CH₂+Br₂ CH₂–CH–CH=CH₂

Br Br

CH₂=CH–CH=CH₂+2[O]+2H₂O CH₂–CH–CH–CH₂

Знебарвлення розчину KMnO₄ OH OH OH OH

4. З етилового спирту:

430-450^oC

2C₂H₅OH CH₂=CH–CH=CH₂+2H₂O+H₂

(Al₂O₂+ZnO)

5. Дегідрування ізопе нтану:

Cr₂O₃

CH₃–CH–CH₂–CH₃ CH₂=C–CH=CH₂

CH₃ -2H₂ CH₃

ізопрен