6. Циклоалканы. Строение, получение, химические свойства.
Насыщенные углеводороды с замкнутым, циклическим углеродным скелетом называются циклоалканами. Другие названия – нафтены, циклопарафины, цикланы. Общая формула циклоалканов – CnH2n.
Вещества находятся в состоянии sp3-гибридизации. Все атомы углерода заняты атомами водорода.
Простейшим веществом является циклопропан с тремя атомами углерода, образующими треугольный цикл. С увеличением атомов углерода форма цикла меняется и усложняется.
По номенклатуре ИЮПАК названия цикланов составляются из приставки «цикло-» и названия алкана. Циклопропан образует гомологический ряд циклоалканов.
Получение
1. Гидрирование бензола и его гомологов
2. Действие активных металлов (Na, Li, Mg, Zn) на дигалогенпроизводные алканов
3. Дегидроциклизация
Химические свойства
Реакции присоединения с размыканием цикла (циклопропан, циклобутан)
1. Гидрирование
2. Галогенирование
3. Гидрогалогенирование
Замещение атомов водорода (циклопентан и далее)
1. Галогенирование
2. Нитрование (реакция Коновалова)
1. Ароматизация
7. Алкены. Строение. Номенклатура. Изомерия. Радикалы. Способы получения. Химические свойства. Реакции окисления, полимеризации. Применение полимеров.
Алкены (этиленовые углеводороды, олефины) – непредельные алифатические углеводороды, молекулы которых содержат одну двойную углерод-углеродную связь. Общая формула – CnH2n.
Атомы углерода, между которыми есть двойная связь, находятся в состоянии sр2-гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвуют одна s- и две р-орбитали, а одна р-орбиталь остается негибридизованной. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию σ-связи, а за счет негибридизованных р-орбиталей соседних атомов углерода образуется вторая, π-связь. Таким образом, двойная связь состоит из одной σ- и одной π — связи.
Номенклатура. Названия алкенов производят от названий соответствующих алканов путем замены суффикса –ан на –ен.
В главное цепи обязательно должна быть двойная связь.
Нумерацию начинают с ближнего к двойной связи конца. Цифра, обозначающая положение = связи, ставится обычно после суффикса –ен.
В номенклатуре наиболее часто используются следующие одновалентные радикалы алкенов: Винил –CH=CH2 Аллил –CH2-CH=CH2
Изомерия. Алкенам свойственна изомерия различных типов. Наряду со структурной изомерией углеродного скелета для алкенов есть другие виды структурной изомерии – изомерия положения кратной связи и межклассовая изомерия. В ряду алкенов проявляется пространственная изомерия, связанная с различным положением заместителей относительно двойной связи, вокруг которой невозможно внутримолекулярное вращение.
Получение
1. Дегидрирование алканов
2. Дегалогенирование дигалогензамещенных алканов при действии на них активных Ме
Реакции элиминированя (отщепления)
3. Дегидратация спиртов. По правилу Зайцева (1875): водород отщепляется от наименее гидрогенизированного углеродного атома.
4. Дегидрогалогенирование при нагревании моногалогензамещенных алканов со спиртовыми растворами щелочей.
Химические свойства
1. Гидрирование (в присутствии металлических катализаторов Ni, Pt, Pd)
2. Галогенирование
Бромирование – качественная реакция на непредельные у/в
вместо
хлора поставить бром
3. Гидрогалогенирование, присоединение галогенводородов идет по правилу Морковникова (1869): при обычных условиях водород присоединяется по месту двойной связи к наиболее гидрогенезированному атому С (богатого водородом)
4. Гидратация, по правилу Морковникова
5. Реакция окисления, реакция Вагнера (1888) – качественная реакция на = связь
[О], НОН
6. Полимеризация: соединение молекул за счет разрыва кратных связей, не сопровождается выделением побочных соединений и приводит к образованию макромолекул. Повторяющаяся молекула называется структурным звеном или мономером. n – степень полимеризации.
Применение полимеров
Алкены применяются в качестве исходных продуктов в производстве полимерных материалов (пластмасс, каучуков, пленок) и других органических веществ.