2.2. Способы получения алкенов

2.2.1. Реакции отщепления (элиминирования)

2.2.1.1. Отщепление от галогеналканов

При действии на галогензамещенные соединения алкоголята натрия или спирто­вого раствора едкого натра (или других столь же сильных оснований) отщепляется галогеноводород и образуется двойная связь:

2.2.1.2. Отщепление воды от спиртов и других гидроксисоединений:

а) при пропускании их паров над нагретой примерно до 400° С окисью алюминия:

б) при нагревании спиртов с серной кислотой или нелетучими карбо-новыми кислотами, причем реакция идет через образование и последующий распад сложного эфира:

2.2.1.3. Отщепление металлом (цинк, магний) двух атомов галогена от 1,2-дигалогенпроизводных:

2.2.2. Реакции Виттига.

Реакция заключается в замене карбонильного кислорода на метиленовую группу при помощи фосфинметиленов:

2.2.3. Гидрирование соединений с тройной связью

Гидрирование идёт над катализатором (железо, частично «отравленные» Pd или Pt):

2.2.4. Крекинг алканов

С₄Н₁₀ → СН₂=СН-СН₃ + СН₄

С₄Н₁₀ → СН₂=СН₂ + С₂Н₆

Это главный промышленный путь получения олефинов из углеводородов нефти.

2.3. Физические свойства и строение алкенов

По физическим свойствам алкены мало отличаются от алканов с тем же числом атомов углерода в молекуле. Низшие гомологи С₂—С₄ при нормальных условиях — газы; С₅—C₁₇ — жидкости; высшие гомоло­ги — твердые вещества (табл. 5). Алкены нерастворимы в воде. Хо­рошо растворимы в органических растворителях.

Таблица 5.

Физические свойства некоторых алкенов

Углеводород	Т пл., ºС	Т кип., ºС	Плотность d204	Показатель преломления nD20
Этилен	-169,2	-103,8	0,570*	1,363**
Пропилен	-185,2	-47,7	0,670*	1,3623*
1-Бутен	-185,3	-6,3	0,630*	1,3777***
Цис-2-бутен	-138,9	3,5	0,644**	1,3992****
Транс-2-бутен	-105,9	0,9	0,660***	1,3842****
1-Пентен	-165,2	30,1	0,641	1,3715
2-Метил-1-бутен	-137,6	231,2	0,650	1,3777
1-Гексен	-139,8	63,5	0,673	1,3877
1-Децен	-166,3	170,6	0,740	1,4215
1-Октадецен	18	179 (2·103 Па)	0,791	1,4443

*-при температуре кипения;

** - при -100 ºС;

*** - при -10 ºС;

**** - при -25ºС.

В алкенах и их производных ненасыщенные углероды находятся во втором валентном состоянии. В отличие от пер­вого валентного состояния, характерного для предельных соединений («тетраэдрический» углерод с четырьмя эквивалентными валентностями, направленными под углом 109,5° друг к другу, — sр³-гибридизация электронных орбиталей), во втором валентном состоянии у углерода гибридизованы только одна s- и две р-орбитали (sр²-гибридизация), образуя три одинаковые орбитали. Соответствующие им σ-связи (простые связи) направлены друг к другу под углом 120° и лежат в одной плоскости. Третья р-орбиталь углерода не гибридизована.

Атомы углерода, связанные двойной связью, находятся в состо­янии sp²-гибридизации. Двойная связь между ними образована из двух пар обобществленных электронов, т. е. это четырехэлектронная связь. Она является сочетанием ковалентных σ-связи и π-связи. σ -Связь образована за счет осевого перекрывания sр²-гибридных орбиталей, а π -связь — за счет бокового перекрывания негибридизованных р-орбиталей двух атомов углерода (рис. 3):

Рис. 3 Строение двойной связи в молекуле этилена.

Энергия двойной связи в этилене составляет 606 кДж/моль (энергия σ-связи — 347, π -связи — 259 кДж/моль). Пять σ -связей двух sp²-гибридизованных атомов углерода лежат в одной плоскости под углом 120° и составляют σ-скелет молекулы. Над и под этой плоскостью симметрично расположена электронная плотность π-связи, которую можно изобразить также в виде плоскости, перпендикулярной σ-скелету (рис. 3). При образовании π-связи происходит сближение атомов углеро­да, потому что межъядерное пространство в двойной связи более на­сыщено электронами, чем в σ-связи. Это стягивает атомные ядра и поэтому длина двойной связи (0,133 нм) меньше одинарной (0,154 нм).