3.5. Алкины.
Гомологический ряд выражен общей формулой CnHn.
Названия ненасыщенных углеводородов с тройной связью образуют, заменяя суффикс -ан в алкане на -ин в алкине.
3.5.1.Химические свойства алкинов
Так же как и в алкенах кратная (тройная) связь в алкинах является основным реакционным центром в ряде химических превращений.
Наиболее характерны для алкинов реакции присоединения.
Присоединение галогеноводородов.
Реакция протекает ступенчато. Соблюдается правило Марковникова.
Присоединение галогенов.
Присоединение воды (реакция Кучерова).
Реакция проходит в присутствии катализатора – сернокислой ртути. На стадии образования винилового спирта соблюдается правило Марковникова.
Промежуточно образующееся соединение (виниловый спирт) неустойчиво и изомеризуется в условиях реакции в кетон.
Присоединение водорода (реакция гидрирования).
Как и в случае алкенов реакция идет в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni и др.) и может быть остановлена на стадии образования алкена.
3.6. Реакция полимеризации алкенов и алкадиенов (синтез высокомолекулярных соединений).
Принято называть наше время временем полимеров. Сейчас действительно невозможно представить себе современную жизнь, какую-либо отрасль промышленности без изделий из пластических масс, каучуков, синтетических волокон и т.д.
Высокомолекулярные соединения (ВМС) – вещества, молекулы которых состоят из огромного числа атомов, связанных ковалентными связями.
Высокомолекулярные соединения часто называют полимерами (poly-много meros-часть), т.к. они состоят, как правило, из одинаковых, многократно повторяющихся групп атомов- элементарных звеньев- связанных между собой.
Число элементарных звеньев в макромолекуле полимера –(n)- называется степенью полимеризации.
Один из основных способов синтеза ВМС – реакция полимеризации алкенов или алкадиенов.
Реакцию полимеризации можно сформулировать как реакцию соединения молекул мономера, протекающую за счет разрыва кратных связей без выделения низкомолекулярных продуктов.
Разрыв связи в молекулах мономеров (алкенов и алкадиенов) может инициироваться ионными или радикальными инициаторами, различными катализаторами.
Рассмотрим лишь принципиальную схему образования макромолекулы полимера.
Сопряженные алкадиены полимеризуются по схеме 1,2- или 1,4.
4. Функциональные производные углеводородов.
4.1. Галогенопроизводные.
Галогенопроизводные можно рассматривать как продукты замещения в молекулах углеводородов одного или нескольких атомов водорода атомами галогенов. Моногалогенопроизводные предельных углеводородов называются алкилгалогенидами и имеют общую формулу CnH2n+1 Hal (где Hal = Cl, Br, F, I). В зависимости от того, с каким атомом углерода связан атом галогена, различают первичные CH3CH2Cl (I), вторичные CH3-CHCl-CH3 (II) и третичные CH3-C(CH3)Cl-CH3 (III) галогенопроизводные. Алкилгалогениды называют по радикалу, связанному с галогеном. Названия вышеуказанных алкилгалогенидов I – хлорэтан, II – 2 - хлорпропан, III – 2-хлор-2- метилпропан.
4.1.1. Методы получения и химические свойства галогенопроизводных.
Среди химических соединений, встречающихся в природных источниках, имеются галогенопроизводные, но количества их невелики и они не могут удовлетворить потребности различных отраслей промышленности в производных этого класса.
Галогенопроизводные углеводородов синтезируют различными способами, из которых отметим: получение из алканов (см. гл. 3.1), из алкенов и алкинов (см. гл. 3.3 и 3.5), из спиртов (см. гл. 5.1).
Алкилгалогениды – один из наиболее реакционноспособных классов органических соединений. С их помощью вводят в различные органические соединения алкильные радикалы.
Для алкилгалогенидов наиболее характерны реакции нуклеофильного замещения галогена на различные атомы и группы атомов и отщепления (элиминирования) атомов галогенов.
Замещение галогена на атом водорода.
При каталитическом гидрировании галогеналканов, а также действии йодистого водорода, происходит замещение атома галогена на водород.
Замещение галогена на гидроксильную группу (гидролиз).
Замещение галогена на аминогруппу (получение аминов).
Замещение галогена на группу CN.
Пользуясь этой реакцией можно перейти от алканов к карбоновым кислотам.
Замещение галогена на атом металла.
Натрий алкил вступает далее в реакцию с избытком алкилгалогенида с образованием алкана
Эта реакция является способом получения предельных углеводородов из соединений с меньшим числом углеродных атомов.
Синтез Вюрца.
Особенностью синтеза Вюрца является то, что в случае использования в качестве исходных веществ различных алкилгалогенидов в результате реакции получается смесь углеводородов:
Реакция отщепления.
При действии спиртового раствора едких щелочей алкилгалогениды отщепляют галогеноводород с образованием алкенов.
Отщепление идет согласно правилу Зайцева: наиболее легко отщепляется водород от соседнего наименее гидрогенизированного атома углерода. Этот водород наиболее подвижен.
Из дигалогенопроизводных можно получить алкины.
