15. Номенклатура, структурная и пространственная изомерия, электронное строение, sp2-гибридизация и физические свойства алкенов.

Ответ. Алкенами называют алифатические углеводороды, содержащие двойную углеродуглеродную связь. Общая формула алкенов CnH2n. Родоначальником гомологического ряда алкенов является этилен, что обусловило еще одно их название «этиленовые углеводороды». Сохранилось также исторически сложившееся название «олефины» (маслообразующие), поскольку низшие гомологи этой группы соединений при взаимодействии с хлором или бромом образуют маслянистые жидкости. Атомы углерода, связанные двойной связью, находятся в состоянии sp2-гибридизации. Двойная связь представляет собой сочетание ковалентных σ-связи и π-связи, из которых π-связь менее прочная. Электронная плотность π-связи расположена симметрично выше и ниже плоскости, в которой лежат σ-связи sp2-гибридизованных атомов углерода. Благодаря такому расположению электроны π-связи легче поляризуются по сравнению с электронами σ-связи. Вследствие высокой поляризуемости и низкой энергии образования π-связи алкены довольно легко вступают в реакции присоединения, протекающие с разрывом π-связи. В большинстве случаев такие реакции идут по ионному механизму и начинаются с атаки электрофильным реагентом (электрофильной частицей) электронов π-связи, а поэтому их называют реакциями электрофильного присоединения (АЕ). Кроме того, двойная связь влияет на реакционную способность связей С—Н у соседнего с ней sp3-гибридизованного атома углерода. Благодаря сверхсопряжению (σ,π-сопряжение) атомы водорода, расположенные у α-углеродного атома по отношению к двойной связи, приобретают подвижность и способность вступать в реакции замещения (SR), которые протекают значительно легче, чем у алканов. Согласно правилам IUPAС названия алкенов образуют от названий соответствующих алканов, заменяя суффикс -ан на -ен с указанием положения двойной связи в цепи углеродных атомов. При построении названий алкенов по заместительной номенклатуре IUPAС используют следующие правила: 1. Выбирают самую длинную углеродную цепь, включающую двойную связь (главная углеродная цепь). 2. Углеродные атомы главной цепи нумеруют, начиная с того конца цепи, к которому ближе расположена двойная связь. 3. Составляют название алкена, перечисляя вначале в алфавитном порядке углеводородные заместители с указанием их положения в главной цепи, затем называют углеводород, которому соответствует главная углеродная цепь. Перед названием углеводорода через дефис ставят цифру (локант), указывающую положение двойной связи (номер первого из двух углеродных атомов, образующих двойную связь). Для низших членов гомологического ряда алкенов применяют также тривиальные названия — этилен, пропилен, бутилен и так далее, причем название первого представителя — этилен — принято правилами IUPAС как более предпочтительное, чем этен. Название одновалентных углеводородных радикалов, образованных из алкенов, составляют путем добавления к названию алкена суффикса –ил. Некоторые радикалы имеют также тривиальные названия: винил, изопропенил, аллил. Для алкенов характерна структурная и геометрическая изомерия. Структурная изомерия алкенов обусловлена различной последовательностью связывания атомов углерода в молекуле (изомерия цепи) и различным положением двойной связи при одном и том же углеродном скелете (изомерия положения). Такой вид изомерии возможен, начиная с бутена С4Н8, который может существовать в виде трех структурных изомеров. Кроме того, в ряду алкенов имеет место геометрическая, или так называемая цис-транс-изомерия, что обусловлено различным расположением атомов или групп в пространстве относительно плоскости двойной связи. Так, 2-бутен может существовать в виде двух пространственных изомеров — цис- (два одинаковых заместителя при атомах углерода двойной связи расположены по одну сторону от плоскости π-связи) и транс- (два одинаковых заместителя расположены по разные стороны относительно плоскости π-связи). Если у атомов углерода, связанных двойной связью, имеется три или четыре разных заместителя, используют Е,Z-систему обозначений конфигурации геометрических изомеров: Как видно, 3-метил-4-этил-3-гептен может иметь Z-конфигурацию (старшие заместители при атомах углерода с двойной связью расположены по одну сторону относительно плоскости π-связи) и Е-конфигурацию (старшие заместители расположены по разные стороны относительно плоскости π-связи). E,Z-Система является более универсальной и используется для обозначения геометрических изомеров с различным набором заместителей. Первых четыре представителя гомологического ряда алкенов подобно алканам при нормальных условиях — газы, далее следуют жидкости (С5—С17), затем — твердые вещества. Все алкены практически нерастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях. Температуры кипения алкенов неразветвленного строения, как правило, выше, чем их изомеров с разветвленной цепью углеродных атомов. Цис-изомеры по сравнению с транс-изомерами имеют обычно более высокие температуры кипения и более низкие температуры плавления.