Органическая химия для поступающих в вузы. Учебное пособие

Физические свойства алкенов

Плохо растворимы в воде.

б) галогенирование (F2, Cl2, Br2, J2)

1СН3 ─2СН═3СН─4СН3 + Br2 ¾® 1CН3 ─2СН─3СН─4СН3

Br 2-бромпропан

Механизм присоединения – по правилу Марковникова: при присоединении веществ типа НХ (Х = Наl, ОН и т. д.) к несимметричным

21

алкенам атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода у кратной связи;

г) гидратация (присоединение Н2О):

пропанол-2(вторичный спирт)

2. Реакции окисления:

а) горение

С2Н4 + 3О2 ¾t ® 2CО2 + 2Н2О

б) взаимодействие с кислородом в присутствии катализатора (образуются эпоксиды)

А.М. Бутлеровым. Полимеризацией называется процесс соединения одинаковых молекул (мономеров), протекающий за счет разрыва кратных связей с образованием высокомолекулярного соединения

(полимера):

22

Получение алкенов

В промышленности:

1.Крекинг алканов.

2.Дегидрирование алканов (проводится при высоких температурах в присутствии катализаторов К2О, Cr2O3, Al2O3).

CnH2n+2 ¾® CnH2n + H2

В лаборатории:

1. Дегидратация спиртов при нагревании в присутствии катализаторов (H2SO4, H3PO4, Al2O3, ZnCl2):

23

2. Дегалогенирование дигалогеналканов действием Zn или MgO.

Br Br 1,2-дибромпропан

растворители

Природный каучук, его строение и свойства

Каучуки – природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями.

Физические свойства:

а) эластичность – способность восстанавливать форму; б) непроницаемость для воды и газов.

Виды каучуков:

– натуральный каучук – сок дерева гевея («гао гоу» – слезы дерева). Формула (─СН2─С═СН─СН2─) n

│

СН3

24

–бутадиеновый каучук (─СН2─СН═СН─СН2─) n

–изопреновый каучук (─СН2─С═СН─СН2─) n

Задача 1.6. Написать уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения

1-хлорбутан → бутен-1 → 2-хлорбутан.

Решение

1. Проведем реакцию дегидрохлорирования

1СН2Сl─2CH2─3CH2─4CH3 ¾+¾КОН¾, спирт¾¾,t ® 1CH2═2CH─3CH2─4CH3 +

КCl + Н2О

бутен-1 2. Полученный бутен-1 подвергнем гидрохлорированию.

Согласно правилу Марковникова водород присоединится к наиболее гидрогенизированному атому углерода [7]:

1CH2═2CH─3CH2─4CH3 + НСl ¾® 1CH3─2CHCl─3CH2─4CH3

2-хлорбутан

Задача 1.7. Алкен н-строения содержит двойную связь при первом углеродном атоме. Образец этого алкена массой 0,7 г присоединил бром массой 1,6 г. Определить формулу алкена и назвать его.

Решение

1. Обозначим формулу алкена СnH2n и запишем уравнение реакции

СnH2n + Br2 ¾® СnH2nBr2.

25

2. Найдем количество вещества брома, вступившего в реакцию:

3.По уравнению реакции n(CnH2n) = n(Br2). Следовательно, n(CnH2n) = 0,01 моль.

4.Найдем молярную массу алкена:

5. Молярную массу алкена представим в виде

М(Cn H 2 n ) = M(C) × n + M(H) × 2n = 12n + 2n = 14n

или 14n = 70.

Отсюда n = 5 – число атомов углерода. Следовательно, формула алкена С5Н10. Ответ: С5Н10, пентен-1.

Задача 1.8. При дегидрировании этана объемом 89,6л (н.у.) с выходом 80 % получили этилен. Какой объем растворителя может быть получен из этого этилена? Плотность 1,2-дихлорэтана принять равной 1,24 г/мл.

Решение

1. Запишем реакцию дегидрирования этана:

С2Н6 ¾¾®t,Pt С2Н4 + Н2↑

2. Найдем количество вещества С2Н6:

3. По уравнению

n(С2Н4) = n(С2Н6) = 4 (моль).

4. Найдем количество вещества С2Н4 с учетом выхода (80 %): n(С2Н4)пр. = n(С2Н4)·η = 4· 0,8 = 3,2 моль.

26

Ответ: V(1,2-ДХЭ) = 255,5 мл.

1.5. АЛКИНЫ

Алкины – это УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp-гибридизации и связаны друг с другом тройной связью ─С≡С─ (табл. 1.3) [6].

1800

Смешиваются 1s- и 1р-электронные облака (sp-гибридизация). Образуются два sp-гибридных облака (под углом 180о). Электронные облака, не участвующие в гибридизации, взаимно перпендикулярны. Строение молекулы ацетилена (этина) С2Н2:

Н─С ≡ π С─Н

π

27

Физические свойства алкинов

Плохо растворимы в воде.

Химические свойства алкинов

Алкины обладают еще большей реакционной способностью, чем алкены.

1. Реакции присоединения:

а) гидрирование (происходит ступенчато) СН≡СН + Н2 ¾150¾о¾,Pt,¾Pd ® СН2═СН2

150о ,Pt,Pd

СН2═СН2 + Н2 ¾¾¾¾® СН3─СН3 или СН≡СН + 2Н2 ¾® СН3─СН3

б) галогенирование

1СН≡2С─3СН2─4СН3 + Br2 ¾® 1CH═2C─3CH2─4CH3

1,2-дибромбутен-1

28

Бромная вода обесцвечивается – качественная реакция;

в) гидрогалогенирование ( по правилу Марковникова)

Гомологи ацетилена образуют кетоны (реакция Кучерова).

б) неполное окисление (КМnO4, К2Сr2O7)

29

О

//

С─ ОН СН≡СН + 4[O] → │

С ─ ОН

\\

О

этандионовая (щавелевая) кислота КМnO4 обесцвечивается – качественная реакция.

3. Полимеризация – образуются димеры, тримеры, циклические, полимеры:

а) НС≡СН + НС≡СН ¾® СН2═СН─С≡СН

бензол

4. Реакции замещения:

ацетиленид Na

Реакция замещения отличает алкины от других непредельных углеводородов.

Получение алкинов

В промышленности – термическое разложение природного газа или УВ:

оС ≡

2СН4 ¾1500¾¾¾® СН СН + 3Н2

оС

С2Н6 ¾1200¾¾¾® С2 Н2 + 2Н2

В лаборатории – гидролиз карбида кальция (Велер): СаС2 + 2Н2О → Са(ОН)2 + С2Н2↑

30