2.2.2 Алкены (1) с.15-30; (2) с.182-205; (3) с.237-131306

Алкены – углеводороды, в молекуле которых присутствует двойная С=С связь. Общая формула С_пН_2п.

Основные представители:

С₂Н₄ (СН₂=СН₂) этилен; С₃Н₆ (СН₃-СН=СН₂) пропилен.

Номенклатура алкенов

1. Систематическая номенклатура (ИЮПАК)

1. Выбирается наиболее длинная углеродная цепь, содержащая двойную связь.

2.Нумерация цепи начинается с того конца, к которому ближе двойная связь.

3.Смотрите пункт 3 в систематической номенклатуре алканов.

4.По длине цепи называем алкен. Положение начала двойной связи указывается цифрой.

Пример:

СН₃ С₂Н₅

1 2 3 4

СН₃ – СН – СН = С – СН₃

С₃Н₇ 5,6,7

2,4-диметил – 4-этилгептен-3

2.Рациональная номенклатура алкенов

1.Выделяются атомы углерода, соединенные двойной связью.

2.Называются в порядке окружающие радикалы с указанием количества и, если необходимо симметричности *.

3.В конце названия пишется этилен (родоначальник ряда алкенов). * - если два углеводородных радикала расположены у одного атома углерода двойной связи – алкен несимметричный; в противном случае – алкен симметричный. С₂Н₅

_|

Пример: СН₃-СН = СН -С₂Н₅; СН₃ – С = СН₂

сим.метилэтилэтилен несим.метилэтилэтилен

Изомерия

Для алкенов характерны следующие виды изомерии:

1. Структурная (изомерия углеродного скелета и изомерия положения двойной связи);

2. Геометрическая (пространственное расположение групп по отношению к двойной связи). Пример:

1. СН₃ СН₃

| |

СН₃ – СН – СН = СН₂ и СН₃ – СН₂ – С = СН₂

3-метилбутен-1 2-метилюутен-1

СН₃ – СН = СН – СН₃ и СН₃ – СН₂ – СН = СН₂

бутен – 2 бутен – 1

2. Н Н Н СН₃

С=С и С=С

СН₃ СН₃ СН₃ Н

цис.бутен-2 транс.бутен-2

Способы получения алкенов

1. Дегидратация (отщепление воды) спиртов.

Реакция протекает по правилу Зайцева при нагревании в присутствии H₂SO₄ или А1₂О₃.

Правило Зайцева. При дегидратации спиртов атом водорода отщепляется от соседнего наименее гидрогенизированного (связанного с меньшим количеством атомов водорода) углеродного атома.

Пример:OH CH₃ CH₃

| | |

СН₃ –СН- СН –С₂Н₅ t, H₂SO₄ CH₃ – CH = C – C₂H₅ + H₂O

3-метилпентанол-2 3-метилпентен-2

2.Дегидрогалогениование моногалогенопроизводных алканов.

Реакция протекает при действии спиртовых растворов щелочей

на моногалогенопроизводные алканов. Реакция протекает по правилу Зайцева.

Пример:

СН₃–СН–СН₂–СН₃ + NaOH _(c) CH₃–CH=CH–CH₃+NaC1+H₂O

CI 2-хлорбутан бутен-2

3.Действие цинка на дигалогенопроизводные алканов (атомы галогена расположены у соседних атомов углерода).

Br CH₃ CH₃

| | |

СН₃ – СН – С – С₂Н₅ + Zn CH₃ – CH = C – C₂H₅ + ZnBr₂

_|

Br

2,3-дибром-3-метилпентан 3-метилпентен-2

4.Гидрирование алкинов

СН₃ – С СН + Н₂ Ni СН₃ – СН = СН₂

пропин пропен

Химические свойства алкенов

Двойная связь в молекуле алкенов состоит из и- связей, причем вторая связь менее прочная, чес первая. Поэтому для алкенов характерны реакции присоединения (А), приводящие к образованию одинарной связи. Реакции присоединения протекают по электрофильному механизму (А_Е), т.к. молекула выступает в качестве донора электронов. Помимо этого в алкенах, в присутствии перекиси могут протекать и реакции по механизму радикального присоединения (А_R).

1.Реакции электрофильного присоединения (А_Е).

Реакция галогенирования

СН₂ = СН₂ + Сl₂ СН₂ – СН₂

| |

этилен Cl Cl 1,2-дихлорэтан

Механизм электрофильного присоединения (А_E)

Под влиянием - электронного облака молекула галогеобразует диполь:

С1:С1 С1⁺ С1^-

Положительный конец диполя притягивается -электонами двойной связи с образованием- комплекс.

СН₂ = СН₂ + С1⁺ С1^- быстро СН₂ = СН₂

С1⁺ С1^-

-комплекс

Затем - связь и связь в диполе разрывается, образуя карбкатион (-комплекс) и анион С1^-.

-комплекс медленно СН₂ – СН₂⁺ + С1^-

С1 -комплекс

(карбкатион)

Карбкатион и анион хлора образуют дигалогенопроизводное.

СН₂ – СН⁺ + Сl^- СН₂ – СН₂

| | |

Сl Сl Сl

Если аналогичная реакция протекает с бромной водой - происходит обесцвечивание последней, что является качественной реакцией на двойную связь.

1.2 Реакция гидрирования (см.п.2.1 способы получения алканов).

1.3 Реакция гидрогалогенирования (взаимодействие с НСI и т.д.).

В случае несимметрично построенных алкенов реакция протекает по правилу Марковникова.

Правило Марковникова. При гидрогалогенировании атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода двойной связи.

СН₃ – СН = СН₂ + НС1 СН₃ – СН – СН₃

пропен |

CI

2-хлорпропан

1.4 Реакция гидратации (присоединения воды).

Данная реакция протекает по правилу Марковникова в присутствии серной кислоты:

СН₃ – СН = СН₂ + Н₂О H₂SO₄ CH₃ – CH – CH₃

(H⁺OH^-) |

OH пропанол-2

2.Реакции радикального присоединения (А_R).

Если реакция присоединения протекает в присутствии перекиси Н₂О₂, присоединение протекает против правила Марковникова.

Пример:

СН₃ – СН = СН₂ + НС1 Н₂О₂ СН₃ – СН₂ – СН₂ – С1

1-хлорпропан

3. Окисление алкенов

3.1 Окисление в мягких условиях (по Вагнеру). В качестве окислителя используется перманганат калия разбавленный. При данном типе окисления образуются двухатомные спирты, перманганат калия обесцвечивается – качественная реакция на двойную связь.

Пример:

3СН₃–С =СН₂+2 KMnO₄+4 H₂O 3CH₃-CH-CH₂+2KOH+MnO₂

раствор _{| |}

OH OH

1,2-пропандиол

3.2 Окисление в жестких условиях (концентрированный раствор перманганата калия или хромовая смесь). При окислении в жестких условиях полностью разрывается двойная связь с образованием кетонов и карбоновых кислот.

Пример:

СН₃-СН=СН₂ + КМnO₄ CH₃COOH + HCOOH

конц. уксусная муравьиная

кислоты

СН₃ – С = СН₂ + KMnO₄ CH₃-C=O + HCOOH

| конц. |

CH₃ СН₃

2-метилпропен ацетон

4.Реакция полимеризации алкенов.

Полимеризация – процесс образования вещества с большой молекулярной массой (полимера) путем соединения одинаковых молекул (мономеров). Количество молекул мономера, принимающих участие в образовании полимера, называется степенью полимеризации.

Из алкенов в промышленности в качестве мономеров широко используются этилен, пропилен.

Пример:

пСН₂=СН₂ [-СН₂-СН₂-] n полиэтилен

пСН₃-СН=СН₂ [ -СН-СН₂-] n полипропилен

|

СН₃

Контрольные вопросы по теме «Алкены».

1. В чем отличительная особенность изомерии алкенов и алканов?

2.Почему для соединений класса алкенов характерны реакции присоединения?

3.В каких случаях при получении алкенов используется правило Зайцева?

4.В чем отличие химизма процесса окисления в мягких и жестких условиях?

5.Приведите примеры, когда выполняется и не выполняется правило Марковникова?