40. Алканы. Получение и химические свойства.

Алканы (парафины) – алифатические (нециклические) предельные углеводороды, в которых атомы углерода связаны между собой простыми (одинарными) связями в неразветвленные или разветвленные цепи.

Алканы имеют общую формулу CnH2n+2, где n – число атомов углерода.

(i) Алканы – название предельных углеводородов по международной номенклатуре.

Парафины – исторически сложившееся название, отражающее свойства этих соединений (от лат. parrum affinis – малоактивный).

Предельными, или насыщенными, эти углеводороды называют в связи с полным насыщением углеродной цепи атомами водорода.

Химические св-ва.

Алканы химически малоактивны. Низкая реакционная способность алканов обусловлена очень малой полярностью связей С-С и С-Н в их молекулах вследствие почти одинаковой электроотрицательности атомов углерода и водорода. Предельные углеводороды в обычных условиях не взаимодействуют ни с концентрированными кислотами, ни со щелочами, ни даже с таким активным реагентом как перманганат калия.

Для них свойственны реакции замещения водородных атомов и расщепления.

В этих реакциях происходит гомолитическое расщепление кoвалентных связей, т. е. они осуществляются по свободно-радикальному (цепному) механизму.

Реакции вследствие прочности связей C–C и C–H протекают или при нагревании, или на свету, или с применением катализаторов.

41. Представление о циклоалканах. Получение химические свойства циклоалканах.

Циклоалканы – циклические углеводороды с простыми связями и общей формулой Сn Н2 n. Циклоалканы входят в состав нефти.

Химические свойства циклоалканов . Циклоалканы по свойствам сходны с алканами: малоактивны, горючи, атомы водорода в них могут замещаться галогенами.

1. Окисление. Циклоалканы горят, не обесцвечивают KMnO4

С4Н8 + 6О2→4СО2 + 4Н2О

2. Реакции замещения – галогенирование:

Практическое значение: циклоалканы входят в состав нефтепродуктов (топливо), используются как растворители органических веществ, из них получают ароматические углеводороды.

Получение циклоалканов:

-из линейных соединений — алканов:

Запомните правило — циклизация любых линейных соединений состоит из этапов:

1) активация цепи с двух концов: СH2Cl — CH2 — CH2Cl

2) замыкание в цикл дегалогенированием: СH2Cl — CH2 — CH2Cl + Zn = C3H6 + ZnCl2

-из ароматических соединений гидрированием: С6H6 +3H2 = С6H12

42. Этиленовые углеводороды (алкены), их электронное и пространственное строение. Номенклатура, изомерия, получение химические свойства алкенов. Правило Марковникова.

Алкены, или олефины — алифатические ненасыщенные углеводороды, содержащие в

молекулах одну двойную связь. Простейшим представителем алкенов является

этилен С₂Н₄, в связи, с чем соединения этого ряда называются также углеводородами ряда этилена.

Алкены образуют гомологический ряд с общей формулой C_nH_2n.

СnH2n алкен	Названия, суффикс ЕН, ИЛЕН
C2Н4	этен, этилен
C3H6	Пропен
C4H8	Бутен
C5H10	Пентен
C6H12	гексен

Гомологи:

СH₂=CH₂   этен

СH₂=CH-CH₃  пропен

СH₂=CH-CH₂-CH₃  бутен-1

СH₂=CH-CH₂-CH₂-СН₃  пентен-1 

Номенклатура

Алкены простого строения часто называют, заменяя суффикс -ан в алканах на -илен: этан — этилен, пропан — пропилен и т.д.

По систематической номенклатуре названия этиленовых углеводородов производят заменой суффикса -ан в соответствующих алканах на суффикс -ен (алкан — алкен, этан — этен, пропан — пропен и т.д.). Выбор главной цепи и порядок названия тот же, что и для алканов. Однако в состав цепи должна обязательно входить двойная связь. Нумерацию цепи начинают с того конца, к которому ближе расположена эта связь. Например:

Непредельные (алкеновые) радикалы называют тривиальными названиями или по систематической номенклатуре:

(Н₂С=СН— )     винил или этенил

(Н₂С=CН—СН₂ )   аллил 

Изомерия

Для алкенов характерна структурная изомерия: различия в разветвлении цепи и в положении двойной связи, а также пространственная изомерия (цис- и трансизомеры).

Структурная изомерия алкенов

1. Изомерия углеродного скелета (начиная с С4Н8):

2. Изомерия положения двойной связи (начиная с С₄Н₈):

3. Межклассовая изомерия с циклоалканами, начиная с С₃Н₆:

Тривиальные названия олефинов характеризуются добавлением окончания илен: этилен, пропилен и т.д., большое количество алкенов образуется при крекинге и пиролизе нефти. Другой важный способ –

дегидрирование алканов (Cr2O3, t=450°–460°). Лабораторными способами получения является дегидратация спиртов и дегидрогалогенирование.

1. CH₂=CH₂ + Cl₂ → CH₂Cl–CH₂Cl

2. CH₃–CH=CH₂ + HBr → CH₃–CHBr–CH₃

3. CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃–CH₂OH

4. CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃–CH₃ (Pt)

5. 3СН₂=CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3HOCH₂CH₂OH + 2MnO₂ + 2КОН

Этилен является одним из важнейших полупродуктов для промышленности органического синтеза. Многие вещества, получаемые непосредственно из этилена, имеют практическое применение или используются для дальнейших синтезов. Пропилен используется для производства изопропилового спирта, ацетона, глицерина, полипропилена. Изобутилен используется для синтеза изооктана, полиизобутилена. Бутилены применяются для получения бутадиена – продукта для получения синтетического каучука.