Семинар 2

ПРЕДЕЛЬНЫЕ и непредельные УГЛЕВОДОРОДЫ

Изомерия. Номенклатура, тривиальные и рациональные названия. Современная международная (IUPAC) номенклатура. Несложные углеводородные радикалы и их названия.

Строение. Природа С-С- и С-Н-связей, sp³-гибридное состояние атома углерода. Анализ реакционной способности. Физические свойства.

Химические свойства. Цепные свободно-радикальные реакции; селективность радикальных реакций. Реакции радикального замещения: галогенирование, нитрование, окисление, сульфоокисление, сульфохлорирование. Реакции элиминирования: крекинг (термический и каталитический).

Синтез: каталитическое гидрирование непредельных углеводородов, восстановление галогенпроизводных углеводородов, спиртов и т.д., синтез Вюрца, электролиз солей карбоновых килот (реакция Кольбе), пиролиз солей карбоновых кислот в присутствии щелочей.

Геометрическая изомерия (цис-транс-изомерия). Номенклатура.

Строение, sp²-гибридное состояние атома углерода. Природа С=С-связи. Физические свойства.

Химические свойства. Электрофильное присоединение (А_Е). Общее представление о механизме реакции, - и -комплексы. Галогенирование. Гидрогалогенирование, современная интерпретация правила Марковникова. Взаимодействие с серной кислотой, гидратация. Озонирование алкенов, расщепление озонидов. Окисление алкенов до диолов по Вагнеру (KMnO₄) и (OsO₄); исчерпывающее окисление алкенов с помощью KMnO₄ или Na₂Cr₂O₇.

Гомолитический разрыв -связи (А_R): присоединение бромистого водорода по Харашу (механизм); гидрирование в присутствии катализаторов. Другие радикальные реакции алкенов (S_R), реакция Львова (газофазное окисление хлором).

Принципиальная возможость нуклеофильного присоединения к алкенам с активированной двойной связью: присоединение анионов солей, аминирование, алкоксилирование, присоединение хлороформа.

Синтез: дегидрогенизация предельных углеводородов, дегидратация спиртов, дегидрогалогенирование галогенпроизводных углеводородов, дегалогенирование вицинальных дигалогенпроизводных, гидрирование алкинов.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение гомологического ряда. Составьте структурные формулы ближайших гомологов октана, имеющих два третичных атома углерода.

2. Напишите структурные формулы всех изомерных углеводородов, имеющих брутто-формулу С₇Н₁₆. Назовите их по систематической и рациональной номенклатурам.

3. Предложите способы получения предельных углеводородов, при которых число атомов углерода: а) остается тем же; б) уменьшается на единицу; в) возрастает вдвое.

4. Напишите схему фотохимического хлорирования изобутана. Объясните относительную реакционную способность первичной, вторичной и третичной СН связей в реакции галоидирования.

5. Для проведения реакции нитрования по Коновалову взяли н-бутан и изобутан. Какой из углеводородов будет легче вступать в реакцию?

6. Приведите механизм термического крекинга октадекана с указанием путей превращения образующихся свободных радикалов.

7. Рассмотрите технологическую схему переработки нефти и укажите основные продукты ее переработки.

8. Составьте формулы всех возможных изомеров углеводорода состава С₆Н₁₂ и назовите их по рациональной и систематической номенклатурам.

9. Приведите все возможные способы синтеза изобутилена.

10. На примере 3-метил-1-бутена рассмотрите электронное строение алкенов, распределение зарядов и возможные реакционные центры. По каким из этих центров пойдут ионные реакции, по каким - радикальные? Почему?

11. В чем различие реакций присоединения к алкенам по ионному (А_E) и радикальному (А_R) механизмам? Покажите механизм этих реакций на примере взаимодействия изобутилена с Н₂SО₄.

12. Составьте схемы присоединения бромоводорода к пропилену и трифторпропилену СF₃СН=СН₂.

13. Какие продукты образуются при окислении 3-метил-1-бутена при действии: а) КМnО₄ в нейтральной среде; б) КМnО₄ в кислой среде; в) О₂ в газовой фазе; г) О₂ на катализаторе Ag₂O; д) О₃?

14. Составьте схему цепной радикальной полимеризации пропилена. Приведите радикальный механизм этой реакции (постадийно).

15. Составьте схемы полимеризации изобутилена (2) по анионному (1) и катионному (2) радикальному (3) механизмам. Какие катализаторы используют в этих реакциях?

16. Составьте название непредельных углеводородных радикалов с двумя и тремя атомами углерода.

Семинар 3

ПОЛИЕНЫ И АЛКИНЫ АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Алкадиены и полиены. Изомерия, номенклатура.

Типы диенов: кумулированные, сопряженные, изолированные. Сравнение термодинамической устойчивости диенов разных типов. Особенности строения. Физические свойства.

Химические свойства. Электрофильное присоединение (A_E). 1,2- и 1,4-присоединение; влияние различных факторов на соотношение продуктов реакции. Влияние индуктивного эффекта заместителей на соотношение изомеров при 1,4 присоединении. Галогенирование, гидрогалогенирование. Диеновый синтез (реакция Дильса-Альдера), понятие о диенах и диенофилах.

Радикальные реакции диенов 1,2 и 1,4 (A_R): присоединение водорода в момент выделения.

Синтез: получение 1,3-бутадиена по методу Лебедева. Полибутадиен, полиизопрен, хлоропреновый каучук. Гудаперча, каучук, резина и эбонит: сходство и различие.