24.3. Алкены

Углеводороды, содержащие двойную связь С=С, называются алкенами или этиленовыми углеводородами. Общая формула класса С_nH_2n.

Названия образуются заменой суффиксаан в алканах на ен. Для родоначальника ряда часто применяется тривиальное название “этилен”.

Благодаря двойной связи, в алкенах помимо скелетной изомерии наблюдается пространственная цис-транс-изомерия (см. тему “Изомерия”).

На основе этиленовых углеводородов с помощью реакции полимеризации изготавливают различные медицинские материлы (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др.).

Физические свойства

Алкены с числом атомов углерода менее пяти - газы. Нерастворимы в воде, но растворяются в неполярных растворителях.

Получение

1) Дегидрирование алканов при повышенном давлении и температуре в присутствии катализатора (обычно Pt).

2) Неполное гидрирование алкинов.

3) Внутримолекулярная дегидратация спиртов в присутствии серной кислоты или оксида алюминия.

Отщепление воды происходит по правилу Зайцева: водород уходит от наименее гидрированного атома, так, чтобы полученный алкен содержал максимально замещенную двойную связь.

4) Дегидрогалогенирование моногалогенопроизводных действием спиртового раствора щелочи (по правилу Зайцева).

5) Действие металлического цинка на дигалогенопроизводные.

Химические свойства

Двойная связь в алкенах состоит из - и -связей. -Связь, образованная боковым перекрыванием негибридных р-орбиталей, менее прочна и легко разрывается под действием многих реагентов. Поэтому для алкенов характерны реакции присоединения с разрывом-связи.

Так как -связь является областью с повышенной электронной плотностью, реагентом в данных реакциях служитэлектрофил (положительно заряженная частица).

1) Гидрирование (в присутствии катализаторов  Pt, Pd, Ni).

2) Галогенирование.

Обесцвечивание бромной воды (при обычных условиях) является качественной реакцией на кратную связь.

3) Гидрогалогенирование.

Присоединение галогеноводорода к алкенам происходит в соответствии с правилом Марковникова: присоединение реагентов к кратной связи происходит так, чтобы атом водорода присоединялся к наиболее гидрированному атому углерода.

4) Гидратация.

Протекает при нагревании в присутствии кислот (по правилу Марковникова).

5) Полимеризация.

6) Окисление.

Алкены обесцвечивают водный раствор перманганата калия, сами при этом окисляясь до двухатомных спиртов  гликолей.

24.4. Диеновые углеводороды

Углеводороды, которые содержат две двойные связи, называют диенами (более двух  полиенами).

Общая формула гомологического ряда диенов C_nH_2n-2. В зависимости от расположения кратных связей выделяют сопряженные диены (двойные связи разделены одной простой), изолированные (между двойными связями более одной простой) и кумулированные (двойные связи по соседству).

Получение бутадиена

Одновременная дегидратация и дегидрирование двух молекул этилового спирта (синтез Лебедева). Впервые осуществлен в Военно-медицинской академии.

Химические свойства

Наиболее характерные реакции  реакции присоединения. Для сопряженных диенов характерно либо 1,2присоединение (с разрывом только одной связи), либо 1,4присоединение, где две кратных связи реагируют как единая -электронная система:

Примером реакции 1,4присоединения является полимеризация:

Последним способом получают искусственные (синтетические) каучуки, основным отличием которых от природных долгое время было отсутствие стереорегулярности (повторяемости пространственной структуры мономерного звена). В настоящее время возможен синтез искусственных каучуков стереорегулярного строения.