4 Дәріс. Қанықпаған көмірсутектер. Этилендік көмірсутектер (алкендер)

Этилендік көмірсутектер деп молекулаларындағы көміртек атомы бір-бірімен қос байланыс арқылы байланысқан органикалық қосылыстарды айтады. Этилендік көмірсутектердің жалпы формуласы С_nH_2n. Бұлардың ең қарапайым өкілі этилен СН₂ = СН₂.

Изомерлері. Этилендік көмірсутектердің гомологтық қатарының структуралық изомериясы қаныққан көмірсутектері сияқты төртінші мүшесінен басталады. Алайда, бұларға бірнеше изомер түрі тән.

1. Қанықпаған көмірсутектердің құрылымына байланысты изомерлері

Мысалы: C₅H₁₀

׀

CH₃

׀

CH₃

2. Қанықпаған көмірсуктердегі қос байланыстың орналасу орнына байланысты изомерлері:

3. Геометриялық кеңістіктік изомерлері де тән.

Мысалы: 2-бутен

H CH₃ H CH₃

C C

C C

H CH₃ H₃C H

цис - 2 - бутен транс - 2 - бутен

Олефиндердің жүйелік номенклатура бойынша аталуы өздерімен құрылысы бірдей парафиндердің атынан түзіледі, бұл үшін парафиндер аттарының ан деген жалғауы ен-ге ауыстырылады және цифрмен қос байланыстың орны көрсетіледі. Көміртек атомдарын нөмірлеу жақын тұрған қос байланыс жағынан басталады.Мысалы:

СН₃ 2-метил-2-бутен

Рационалдық номенклатура бойынша олар этиленнің туындысы есебінде қарастырылады. Мысалы:

CH₃ - CH = CH - CH - CH₃

CH₃

метилизопропилэтилен

Тарихи аталу бойынша тиісті қаныққан көміртегіндегі ан жалғауын илен жалғауына айырбастау арқылы атайды.

бутилен

Алыну тәсілдері 1. Олефин қатарының алғашқы төрт мүшесін таза күйінде мұнай өнімдерін жоғары температурада ыдырату арқылы алады.

2. Зертханалық жағдайда алудың ең көп тараған жолы ол спирттерді сусыздандыру арқылы алу

׀ ׀

Н ОН

Сусыздандыру катализаторы ретінде әртүрлі қышқылдар (күкірт, фосфор қышқылдары), қышқыл тұздар (КНSO₄) т.б. қолданылады.

3. Этиленді өнеркәсіпте ацетиленнен алады:

Физикалық қасиеттері. Қанықпаған көмірсутектердің гомологтық қатарындағы алғашқы төрт мүшесі газдар.

С₅ - С₁₇ - сұйықтар,

С₁₈ - қатты заттар.

Олефиндерді тығыздығы бірден кем, суда ерімейді.

Химиялық қасиеттері. Этилен тобына жататын көмірсутектер құрылысы жөнінен ұқсас, сондықтан химиялық қасиеті жөнінен де бір-біріне ұқсас келеді. Бұлардың химиялық қасиеттері қос байланыстың табиғатына тікелей байланысты. Қос байланыстың біреуі σ, біреуі π – байланыс. σ - байланыс π - байланысқа қарағанда өте берік. Сондықтан π - байланыс жылдам үзіліп, σ - байланысқа айналады, демек, алкендерге тек қос байланыс арқылы қосылу реакциясы тән болғаны.

Қосылу реакциясы барысында қос байланыс электрондар доноры есебінде қатысады. Сондықтан оларға электрофильді қосылу тән.

1. Сутектендіру реакциясы. Жоғары температурада және катализатор қатысқан уақытта алкендер өздеріне сутегін оңай қосып алады.

К атализатор есебінде Pt; Pd және ұнтақталған Nі қолданылады. Лебедев қағидасы бойынша, алкендердегі қос байланыстың орынбасарлары аз болған сайын, олар оңай сутектенеді. Айталық, RCH = CHR не CH₃ - CH = CH - CH₃ диметилэтилен бутен-2

CH₂ = CH - CH₃ метилэтилен, пропилен

Яғни, жоғарыда келтірілген қағида бойынша пропилен, бутен-2-ге қарағанда оңай сутектенеді.

2. Галогендеу реакциясы. Алкендер галогендерді оңай қосып алады да, алкендердің қос галоген туындыларын түзеді.

этилен дибром этан

Қосылу реакциясы қос байланыстағы орынбасарлар көбейген сайын оңайлана түседі. Бұл этилендік байланыстағы электрондар тығыздығымен түсіндіріледі.

Алкендердің галогендермен әрекеттесу рекациясы, оның ішінде броммен әрекеттесу реакциясы оларды ерітіндіден сапалық және сандық анықтау барысында қолданылады. Жұтылған бром санына байланысты алкендердің құрамын толық анықтауға болады.

3. Гидрогалогендеу реакциялары. Алкендер галогенсутектерді де, өздеріне оңай қосып алады. Соның нәтижесінде келесі теңдеу бойынша галогеналкилді түзеді:

Галогенсутектердің симметриялы емес алкендерге қосылуы Марковников ережесі бойынша жүреді. Ол ереже былай айтылады: галогенсутектер симметриялы емес қанықпаған көмірсутектерге қосылу барысында, олардың құрамындағы сутегі әр уақытта сутегі атомдары көп көміртегіне, ал галоген аз сутектенген көміртегіне қосылады.

Мынадай мысал келтірейік:

׀

Br

2-бромпропан

Мұндай заңдылықты қалай түсіндіруге болады? Енді осыны қарастыралық. Пропиленнің этиленнен айырмашылығы- оның молекуласында СН₃ радикалы бар. Міне осы радикалдың қос байланысқа әсер етуінен қосылу реакциясы қалай болса солай жүрмей, белгілі бағытта жүреді. Енді осы әсердің мәні неде? Метил радикалындағы С - Н элементтердің теріс зарядтығының әртүрлі болуы салдарынан көміртек атомы байланыстығы сутек атомдарымен бірігіп электрон тығыздығы өз жағына қарай ығыстыратындықтан теріс зарядталады. Оның әсерінен артық электрон тығыздығы радикалмен көршілес көміртек атомына қарай ығысады, осының салдарынан σ - байланысының өте қозғалғыш бұлтын көміртегінің ең шеткі атомына қарай ығыстырады. Электрондардың мұндай ығысуын структуралық формулада былай бейнелеуге болады:

H

H C CH=CH₂

H

Алкил тобының мұндай әсерін оң индукциялық эффект деп атайды.

Сөйтіп алкил тобының (+J) қос байланысқа әсерін басқаша түрде былай көрсетуге болады.

. . (R - CH₃, C₂H₅, C₃H₇, т.б.)

Дельта плюс (электрон тығыздығы аз), дельта минус (электрон тығыздығы көп) әріптерімен аздаған оң және теріс зарядтарды белгілейміз. Олай болса, галогенсутек молекуласындағы оң зарядталған сутек ионы ішінара теріс зарядталған галоген СН буынына қосылады. Сөйтіп, реакция иондық механизм бойынша, яғни Морковников ережесі бойынша жүреді.

Н₂О, Н₂SO₄ сияқты реагенттер де олефинге галогенсутектер сияқты қосылады.