2) Реакции окисления

• При каталитическом окислении этилена воздухом получается окись этилена (Т_кип.=10,5⁰). Метод используется в промышленности:

• Алкены с перекисью водорода в присутствии катализатора образуют гликоли, двухатомные спирты:

• При действии сильных окислителей происходит разрыв молекулы олефина по месту кратной связи с образованием продуктов окисления:

3) Реакции замещения

Алкены, содержащие алкильные группы, вступают в реакции галогенирования с хлором и бромом, которые идут по механизму радикального замещения. Наиболее предпочтительно аллильное замещение. Например,

4) Реакции полимеризации

Одной из наиболее важных реакций алкенов является реакция полимеризации. При нагревании этилена под давлением с кислородом образуется соединение с большим молекулярным весом около (20000), которое, по существу, является алканом с очень длинной цепью. Это соединение состоит из многих единиц этилена и поэтому называется полиэтиленом. Он известен большинству из нас как материал, из которого делают пленку для упаковки.

Большинство реакций полимеризации алкенов, имеющих промышленное значение, протекают по цепному механизму и могут быть отнесены к анионным, катионным и свободно-радикальным реакциям в зависимости от характера соединения, обусловливающего рост цепи.

• Анионная полимеризация

При анионно-цепном механизме полимеризация алкена инициируется атакой нуклеофильного агента по одному из концов двойной связи, что приводит к образованию карбаниона:

У: + СН₂=СН₂ → У:СН₂-СН₂:

карбанион

Атака образовавшимся карбанионом другой молекулы алкена приводит к аниону, содержащему четыре углеродных атома: при последующем присоединении карбаниона к молекулам алкена образуется анион более высокого молекулярного веса:

У:СН₂-СН₂: + СН₂=СН₂ → У:СН₂-СН₂-СН₂-СН₂: →

→ У:СН₂-СН₂-(СН₂-СН₂)_n-СН₂—СН₂:

Растущая цепь может оборваться в любой реакции (например, в результате присоединения протона), что приведет к исчезновению анионного центра на конце цепи.

Анионная полимеризация осуществляется легко только для алкенов, замещенных электроноакцепторными группами.

• Катионная полимеризация происходит в присутствии серной кислоты. Впервые полимеризацию бутилена наблюдал А.М. Бутлеров. В зависимости от количества кислоты и температуры можно получить димер, тример или полимер. На первой стадии полимеризации протон кислоты присоединяется к алкену, образуя карбониевый катион:

Далее следующая молекула алкена вступает в реакцию за счет электронной пары двойной связи, и образуется катион с более длинной цепью.

диизобутилен полиизобутилен

Многократное повторение этого процесса может привести к катиону высокого молекулярного веса. Обрыв цепи происходит в результате потери протона.

Катионная полимеризация характерна для замещенных этиленовых углеводородов, поскольку третичные карбкатионы наиболее стабильны.

• Свободно-радикальная полимеризация

Этилен может полимеризоваться в присутствии перекиси как катализатора при высоком давлении (1000 атм. и более) и при температуре выше 100⁰С.

Стадия инициирования цепи состоит в диссоциации органической перекиси на свободные радикалы:

Инициирование: R-O : O-R  2RO^.

А рост цепи происходит путем последовательного присоединения радикалов к молекулам этилена:

R-O^. +CH₂CH₂R-O-CH₂-CH₂-

R-O-CH₂-CH₂- +n(CH₂=CH₂)R-O-(-CH₂-CH₂-)_n-CH₂-CH₂-

Обрыв цепи может быть обусловлен любой реакцией, приводящей к рекомбинации или диспропорционированию свободных радикалов.

Обрыв цепи:

2RO-(-CH₂-CH₂-)_n-CH₂-CH₂-RO-(CH₂-CH₂-)_n-CH₂-CH₂-₂

RO-(-CH₂-CH₂-)_n-CH=CH+RO-(-CH₂-CH₂-)_n-CH₂-CH₃

Полиэтилен, получаемый таким образом, содержит в углеводородной цепи 100-1000 звеньев этилена. Пропилен и изобутилен полимеризуются по свободно-радикальному механизму с трудом.