Opća formula alkena. Svojstva i karakteristike alkena
4. Kemijska svojstva alkena
Energija dvostruke ugljik-ugljik veze u etilenu (146 kcal/mol) znatno je niža od udvostručene energije jednostruke C-C veze u etanu (288=176 kcal/mol). -C-C veza u etilenu jača je od -veze, stoga su reakcije alkena, praćene kidanjem -veze uz stvaranje dvije nove jednostavne -veze, termodinamički povoljan proces. Na primjer, u plinskoj fazi, prema izračunatim podacima, sve dolje navedene reakcije su egzotermne sa značajnom negativnom entalpijom, bez obzira na njihov pravi mehanizam.
Sa stajališta teorije molekularnih orbitala, također se može zaključiti da je -veza reaktivnija od -veze. Razmotrimo molekularne orbitale etilena (slika 2).
Doista, vezna -orbitala etilena ima veću energiju od vezne -orbitale, i obrnuto, antivezna *-orbitala etilena nalazi se ispod antivezne *-orbitale C=C veze. U normalnim uvjetima *- i *-orbitale etilena su prazne. Stoga će granične orbitale etilena i drugih alkena, koje određuju njihovu reaktivnost, biti -orbitale.
4.1. Katalitičko hidrogeniranje alkena
Unatoč činjenici da je hidrogeniranje etilena i drugih alkena u alkane popraćeno oslobađanjem topline, ova reakcija se odvija primjetnom brzinom samo u prisutnosti određenih katalizatora. Katalizator po definiciji ne utječe na toplinski učinak reakcije, te se njegova uloga svodi na snižavanje aktivacijske energije. Treba razlikovati heterogeno i homogeno katalitičko hidrogeniranje alkena. U heterogenom hidrogeniranju koriste se fino usitnjeni metalni katalizatori - platina, paladij, rutenij, rodij, osmij i nikal, bilo u čistom obliku ili na inertnim nosačima - BaSO 4 , CaCO 3 , aktivni ugljen, Al 2 O 3 itd. Svi od njih su netopljivi u organskim medijima i djeluju kao heterogeni katalizatori. Među njima najaktivniji su rutenij i rodij, a najrasprostranjeniji su platina i nikal. Platina se obično koristi u obliku crnog dioksida PtO 2, poznatog kao "Adamsov katalizator". Platina dioksid se dobiva taljenjem kloroplatinske kiseline H 2 PtCl 6 . 6H 2 O ili amonijev heksakloroplatinat (NH 4) 2 PtCl 6 s natrijevim nitratom. Hidrogeniranje alkena s Adamsovim katalizatorom obično se provodi pri normalnom tlaku i temperaturi od 20-50 0 C u alkoholu, octenoj kiselini, etil acetatu. Kada vodik prolazi, platina dioksid se reducira izravno u reakcijskoj posudi u platinasto crno, što katalizira hidrogenaciju. Drugi aktivniji metali platinske skupine koriste se na inertnim nosačima, kao što su Pd/C ili Pd/BaSO 4 , Ru/Al 2 O 3 ; Rh/C itd. Paladij nataložen na ugljen katalizira hidrogenaciju alkena u alkane u otopini alkohola pri 0-20 0 C i normalnom tlaku. Nikal se obično koristi u obliku takozvanog "Raney nikla". Da bi se dobio ovaj katalizator, legura nikal-aluminij se tretira vrućom vodenom lužinom kako bi se uklonio gotovo sav aluminij, a zatim vodom do neutralne reakcije. Katalizator ima poroznu strukturu i stoga se naziva i skeletni nikalni katalizator. Tipični uvjeti za hidrogeniranje alkena preko Raney nikla zahtijevaju tlak od oko 5-10 atm i temperaturu od 50-100 0 C, tj. ovaj katalizator je mnogo manje aktivan od metala platinske skupine, ali je bjelji i jeftiniji. Slijede neki tipični primjeri heterogene katalitičke hidrogenacije acikličkih i cikličkih alkena:
Budući da su oba atoma vodika vezana za atome ugljika dvostruke veze s površine metala katalizatora, adicija se obično događa na jednoj strani dvostruke veze. Ova vrsta privitka zove se sin- veza. U onim slučajevima kada su dva fragmenta reagensa pričvršćena s različitih strana višestruke veze (dvostruke ili trostruke) anti- pristupanje. Pojmovi sin- i anti- po značenju su ekvivalentni pojmovima cis- i trans-. Da ne bi bilo zabune i nesporazuma, termini sin- i anti- odnose se na vrstu priključka i uvjete cis- i trans- na strukturu podloge.
Dvostruka veza u alkenima hidrogenira se bržom brzinom od mnogih drugih funkcionalnih skupina (C=O, COOR, CN, itd.) i stoga je hidrogenacija C=C dvostruke veze često selektivan proces ako se provodi hidrogenacija u blagim uvjetima (0- 20 0 S i pri atmosferskom tlaku). U nastavku su neki tipični primjeri:
Benzenov prsten se ne reducira pod tim uvjetima.
Veliko i temeljno važno postignuće u katalitičkom hidrogeniranju je otkriće topivih metalnih kompleksa koji kataliziraju hidrogeniranje u homogenoj otopini. Heterogena hidrogenacija na površini metalnih katalizatora ima brojne značajne nedostatke, poput izomerizacije alkena i cijepanja jednostrukih veza ugljik-ugljik (hidrogenoliza). Homogena hidrogenacija je lišena ovih nedostataka. Posljednjih godina dobivena je velika skupina homogenih katalizatora hidrogeniranja - kompleksi prijelaznih metala koji sadrže različite ligande. Najbolji katalizatori za homogenu hidrogenaciju su kompleksi rodij (I) i rutenij (III) klorida s trifenilfosfinom - tris (trifenilfosfin) rodij klorid (Ph 3 P) 3 RhCl (Wilkinsonov katalizator) i tris (trifenilfosfin) rutenij hidroklorid (Ph 3 P). ) 3 RuHCl. Najpristupačniji kompleks rodija, koji se dobiva interakcijom rodij (III) klorida s trifenilfosfinom. Wilkinsonov kompleks rodija koristi se za hidrogeniranje dvostruke veze pod normalnim uvjetima.
Važna prednost homogenih katalizatora je mogućnost selektivne redukcije mono- ili disupstituirane dvostruke veze u prisutnosti tri- i tetrasupstituirane dvostruke veze zbog velikih razlika u njihovim brzinama hidrogeniranja.
U slučaju homogenih katalizatora, adicija vodika također se javlja kao sin- pristupanje. Dakle oporavak cis-buten-2 deuterij pod ovim uvjetima dovodi do meso-2,3-dideuterobutan.
4.2. Redukcija dvostruke veze diimidom
Redukcija alkena u odgovarajuće alkane može se uspješno izvesti pomoću diimida NH=NH.
Diimid se dobiva na dva glavna načina: oksidacijom hidrazina vodikovim peroksidom u prisutnosti iona Cu 2+ ili interakcijom hidrazina s Ni-Raneyem (dehidrogenacija hidrazina). Ako je u reakcijskoj smjesi prisutan alken, njegova dvostruka veza prolazi kroz hidrogenaciju pod djelovanjem vrlo nestabilnog diimida. Posebnost ove metode je stroga sin-stereospecifičnost procesa oporavka. Vjeruje se da se ova reakcija odvija kroz ciklički aktivirani kompleks sa strogom orijentacijom obiju reagirajućih molekula u prostoru.
4.3. Elektrofilne adicijske reakcije na dvostrukoj vezi alkena
Granične orbitale HOMO i LUMO alkena su zauzete - i prazne *-orbitale. Posljedično, u reakcijama s elektrofilima (E +) sudjelovat će -orbitala, au reakcijama s nukleofilima (Nu -) sudjelovat će *-orbitala C=C veze (vidi sl. 3). U većini slučajeva jednostavni alkeni lako reagiraju s elektrofilima, a vrlo teško s nukleofilima. To se objašnjava činjenicom da je obično LUMO većine elektrofila po energiji blizu energije -HOMO alkena, dok je HOMO većine nukleofila mnogo niži od *-LUMO.
Jednostavni alkeni reagiraju samo s vrlo jakim nukleofilnim agensima (karbanionima) u teškim uvjetima, međutim, uvođenje skupina koje privlače elektron u alkene, na primjer, NO 2 , COR itd., dovodi do smanjenja *-razine, zbog na koje alken stječe sposobnost reakcije s nukleofilima srednje jakosti (amonijak, RO - , NêC - , enolatni anion, itd.).
Kao rezultat interakcije elektrofilnog agensa E + s alkenom nastaje visoko reaktivan karbokation. Karbokation se dalje stabilizira brzim dodavanjem nukleofilnog agensa Nu - :
Budući da je adicija elektrofila spor korak, proces adicije bilo kojeg polarnog agensa E + Nu - treba promatrati upravo kao elektrofilnu adiciju na višestruku vezu alkena. Poznat je veliki broj reakcija ovog tipa, gdje ulogu elektrofilnog agensa imaju halogeni, halogenidi, voda, soli dvovalentne žive i drugi polarni reagensi. Elektrofilna adicija na dvostruku vezu u klasifikaciji mehanizama organske reakcije ima simbol Ad E ( Dodatak Elektrofilni) i, ovisno o broju molekula koje reagiraju, označava se kao Ad E 2 (bimolekulska reakcija) ili Ad E 3 (trimolekulska reakcija).
4.3.a. Adicija halogena
Alkeni reagiraju s bromom i klorom stvarajući adicijske proizvode na dvostrukoj vezi jedne molekule halogena u iskorištenju bliskom kvantitativnom. Fluor je previše aktivan i uzrokuje razaranje alkena. Dodavanje joda alkenima u većini je slučajeva reverzibilna reakcija, čija je ravnoteža pomaknuta prema početnim reagensima.
Brza promjena boje otopine broma u CCl 4 jedan je od najjednostavnijih testova nezasićenosti, jer alkeni, alkini i dieni brzo reagiraju s bromom.
Adicija broma i klora na alkene događa se ionskim, a ne radikalnim mehanizmom. Ovaj zaključak proizlazi iz činjenice da brzina dodavanja halogena ne ovisi o zračenju, prisutnosti kisika i drugim reagensima koji pokreću ili inhibiraju radikalne procese. Na temelju velikog broja eksperimentalnih podataka predložen je mehanizam ove reakcije koji uključuje nekoliko uzastopnih faza. U prvoj fazi dolazi do polarizacije molekule halogena pod djelovanjem elektrona veze. Atom halogena, stječući nešto frakcijskog pozitivnog naboja, tvori nestabilni intermedijer s elektronima - veze, koje se nazivaju - kompleks ili kompleks prijenosa naboja. Treba primijetiti da u -kompleksu, halogen ne tvori usmjerenu vezu s bilo kojim određenim atomom ugljika; u ovom kompleksu jednostavno se ostvaruje donorsko-akceptorska interakcija elektronskog para -veza kao donora i halogena kao akceptora.
Nadalje, -kompleks se pretvara u ciklički bromonijev ion. U procesu stvaranja ovog cikličkog kationa dolazi do heterolitičkog cijepanja Br-Br veze i prazne R-orbitala sp 2 -hibridizirani atom ugljika preklapa se s R-orbitala "usamljenog para" elektrona atoma halogena, tvoreći ciklički bromonijev ion.
U posljednjoj, trećoj fazi, anion broma, kao nukleofilni agens, napada jedan od ugljikovih atoma bromonijevog iona. Nukleofilni napad bromidnog iona dovodi do otvaranja tročlanog prstena i stvaranja vicinalnog dibromida ( žrtva-blizu). Ovaj korak se formalno može smatrati nukleofilnom supstitucijom S N 2 na ugljikovom atomu, gdje je izlazna skupina Br+.
Adicija halogena na dvostruku vezu alkena jedna je od formalno jednostavnih modela reakcija, na primjeru kojih se može razmotriti utjecaj glavnih čimbenika koji omogućuju izvlačenje razumnih zaključaka o detaljnom mehanizmu procesa. Za razumne zaključke o mehanizmu bilo koje reakcije treba imati podatke o: 1) kinetika reakcije; 2) stereokemija (stereokemijski rezultat reakcije); 3) prisutnost ili odsutnost povezanog, konkurentskog procesa; 4) utjecaj supstituenata u početnom supstratu na brzinu reakcije; 5) korištenje označenih supstrata i (ili) reagensa; 6) mogućnost preraspodjele tijekom reakcije; 7) utjecaj otapala na brzinu reakcije.
Razmotrimo ove čimbenike na primjeru halogeniranja alkena. Kinetički podaci omogućuju utvrđivanje redoslijeda reakcije za svaku komponentu i na temelju toga izvođenje zaključka o ukupnoj molekularnosti reakcije, odnosno o broju reagirajućih molekula.
Za bromiranje alkena, brzina reakcije općenito se opisuje sljedećom jednadžbom:
v = k`[alken] + k``[alken] 2 ,
koji se u rijetkim slučajevima pojednostavljuje na
v = k`[alken].
Na temelju kinetičkih podataka može se zaključiti da su jedna ili dvije molekule broma uključene u korak određivanja brzine. Drugi red u smislu broma znači da bromidni ion Br - ne reagira s bromonijevim ionom, već tribromidni ion nastao tijekom interakcije broma i bromidnog iona:
Ova ravnoteža je pomaknuta udesno. Kinetički podaci ne dopuštaju donošenje drugih zaključaka o strukturi prijelaznog stanja i prirodi elektrofilnih vrsta u reakciji adicije dvostruke veze halogena. Najdragocjenije podatke o mehanizmu te reakcije daju podaci o stereokemiji adicije. Dodavanje halogena na dvostruku vezu je stereospecifičan proces (proces u kojem nastaje samo jedan od mogućih stereoizomera; u stereoselektivnom procesu pretežno nastaje jedan stereomer) anti-adicije za alkene i cikloalkene, kod kojih dvostruka veza nije konjugirana na benzenski prsten. Za cis- i trans-izomeri butena-2, pentena-2, heksena-3, cikloheksena, ciklopentena i drugih alkena, adicija broma se javlja isključivo kao anti- pristupanje. Samo u slučaju cikloheksena trans-1,2-dibromocikloheksan (smjesa enantiomera).
Trans raspored atoma broma u 1,2-dibromocikloheksanu može se prikazati na pojednostavljen način u odnosu na prosječnu ravninu cikloheksanskog prstena (bez uzimanja u obzir konformacije):
Kada se brom doda cikloheksenu, on u početku nastaje trans-1,2-dibromocikloheksan in a, a-konformaciju, koja tada odmah prelazi u energetski povoljniju nju-konformacija. Anti- dodavanjem halogena na dvostruku vezu moguće je odbaciti mehanizam jednostupanjskog sinkronog dodavanja jedne molekule halogena na dvostruku vezu, što se može izvesti samo kao sin- pristupanje. Anti- dodavanje halogena također nije u skladu s stvaranjem otvorenog karbokationa RCH + -CH 2 Hal kao intermedijera. U otvorenom karbokationu moguća je slobodna rotacija oko C-C veze, što bi trebalo dovesti nakon napada aniona Br - da se dobije mješavina proizvoda anti- i tako sin- veze. stereospecifičan anti- dodatak halogena bio je glavni razlog za stvaranje koncepta bromonijevih ili kloronijevih iona kao diskretnih intermedijarnih čestica. Ovaj koncept savršeno zadovoljava pravilo anti-dodatak, budući da je moguć nukleofilni napad halogenog iona anti-strane na bilo kojem od dva ugljikova atoma halonijevog iona mehanizmom S N 2 .
U slučaju nesimetrično supstituiranih alkena, to bi trebalo rezultirati s dva enantiomera treo-formiraju se dodatkom broma u cis-izomer ili na enantiomere eritro-nastaje tijekom halogeniranja trans-izomer. Ovo se doista opaža kada se brom doda, na primjer, u cis- i trans-penten-2 izomeri.
U slučaju bromiranja simetričnih alkena, npr. cis- ili trans-hekseni-3 trebaju nastati ili racemat ( D,L-forma), ili meso-oblik konačnog dibromida, koji se zapravo promatra.
Postoje neovisni, izravni dokazi o postojanju halonijevih iona u nenukleofilnom, indiferentnom mediju na niskim temperaturama. Pomoću NMR spektroskopije zabilježeno je stvaranje bromonijevih iona tijekom ionizacije 3-bromo-2-metil-2-fluorobutana pod djelovanjem vrlo jake Lewisove kiseline antimonovog pentafluorida u otopini tekućeg sumporovog dioksida na -80 0 C.
Ovaj je kation prilično stabilan na -80 0 C u nenukleofilnom mediju, ali se trenutačno uništava djelovanjem bilo kojeg nukleofilnog sredstva ili zagrijavanjem.
Ciklički bromonijevi ioni ponekad se mogu izolirati u čistom obliku ako prostorne prepreke sprječavaju njihovo otvaranje pod djelovanjem nukleofila:
Jasno je da mogućnost postojanja bromonijevih iona, koji su prilično stabilni u posebnim uvjetima, ne može poslužiti kao izravan dokaz njihovog nastanka u reakciji adicije broma na dvostruku vezu alkena u alkoholu, octenoj kiselini, i druga otapala koja doniraju elektrone. Takve podatke treba smatrati samo neovisnom potvrdom temeljne mogućnosti stvaranja halonijevih iona u procesu elektrofilne adicije na dvostruku vezu.
Koncept halonijevog iona daje racionalno objašnjenje za reverzibilnost adicije joda na dvostruku vezu. Kation halonija ima tri elektrofilna centra dostupna nukleofilnom napadu halogenidnog aniona: dva atoma ugljika i atom halogena. U slučaju kloronijevih iona, čini se da Cl - anion pretežno ili čak isključivo napada ugljikove centre kationa. Za bromonijev kation jednako su vjerojatna oba smjera otvaranja halonijevog iona, kako zbog napada bromidnog iona na oba atoma ugljika tako i na atom broma. Nukleofilni napad na atom broma bromonijevog iona dovodi do početnih reagensa broma i alkena:
Jodonijev ion se otvara uglavnom kao rezultat napada jodidnog iona na jodni atom, pa je ravnoteža između početnih reagensa i jodonijevog iona pomaknuta ulijevo.
Osim toga, krajnji proizvod adicije, vicinalni dijodid, može biti podvrgnut nukleofilnom napadu na atom joda od strane trijodidnog aniona prisutnog u otopini, što također dovodi do stvaranja početnih reagensa alkena i joda. Drugim riječima, u uvjetima adicijske reakcije, nastali vicinalni dijodid se dejodinira pod djelovanjem trijodidnog aniona. Vicinalni dikloridi i dibromidi ne dehalogeniraju se u uvjetima reakcije adicije klora odnosno broma na alkene.
Antiadicija klora ili broma karakteristična je za alkene, kod kojih dvostruka veza nije konjugirana s -elektronima benzenskog prstena. Za stiren, stilben i njihove derivate zajedno s anti-zbrajanje se odvija i sin- dodatak halogena, koji u polarnom okruženju može postati čak i dominantan.
U slučajevima kada se adicija halogena na dvostruku vezu provodi u mediju nukleofilnih otapala, otapalo se učinkovito natječe s halogenim ionom u otvaranju tročlanog prstena halonijevog iona:
Stvaranje adicijskih produkata uz sudjelovanje otapala ili nekog drugog "vanjskog" nukleofilnog agensa naziva se konjugirana adicijska reakcija. Reakcijom broma i stirena u metanolu nastaju dva produkta: vicinalni dibromid i bromoeter, čiji omjer ovisi o koncentraciji broma u metanolu.
U visoko razrijeđenoj otopini dominira produkt konjugirane adicije, dok u koncentriranoj otopini, naprotiv, prevladava vicinalni dibromid. U vodenoj otopini uvijek prevladava halohidrin (alkohol koji sadrži halogen na -ugljikovom atomu) - produkt konjugirane adicije.
njezin-konformer trans-2-klorocikloheksanol dodatno stabiliziran O-H vodikovom vezom . . . Cl. U slučaju nesimetričnih alkena, u reakcijama konjugirane adicije, halogen se uvijek pridodaje ugljikovom atomu koji sadrži najveći broj vodikovih atoma, a nukleofilni agens ugljiku s manje vodikovih atoma. Ne nastaje izomerni produkt s drugačijim rasporedom spojnih skupina. To znači da bi ciklički halonijev ion formiran kao intermedijer trebao imati asimetričnu strukturu s dvije C 1 -Hal i C 2 -Hal veze koje se razlikuju po energiji i snazi i velikim pozitivnim nabojem na unutarnjem C 2 ugljikovom atomu, što se može grafički prikazati izraženo na dva načina:
Stoga je atom ugljika C 2 halonijevog iona podvrgnut nukleofilnom napadu otapala, unatoč činjenici da je više supstituiran i sterički manje dostupan.
Jedna od najboljih preparativnih metoda za sintezu bromhidrina je hidroksibromacija alkena s N-bromosukcinimidom ( NBS) u binarnoj smjesi dimetil sulfoksida ( DMSO) i vodu.
Ova reakcija se može izvesti u vodi i bez nje DMSO, međutim, prinosi bromhidrina u ovom slučaju su nešto niži.
Stvaranje konjugiranih adicijskih produkata u reakciji halogeniranja alkena također omogućuje odbacivanje sinkronog mehanizma adicije jedne molekule halogena. Konjugirani dodatak dvostrukoj vezi dobro se slaže s mehanizmom u dva koraka koji uključuje halonijev kation kao intermedijer.
Za reakciju elektrofilne adicije na dvostruku vezu, treba očekivati povećanje brzine reakcije u prisutnosti alkilnih supstituenata koji doniraju elektron i njeno smanjenje u prisutnosti supstituenata koji privlače elektron na dvostrukoj vezi. Doista, brzina adicije klora i broma na dvostruku vezu naglo se povećava pri prelasku s etilena na njegove metil-supstituirane derivate. Na primjer, brzina dodavanja broma na tetrametiletilen je 10 5 puta veća od brzine njegovog dodavanja na buten-1. Takvo ogromno ubrzanje definitivno ukazuje na visoku polarnost prijelaznog stanja i visok stupanj razdvajanja naboja u prijelaznom stanju te je u skladu s mehanizmom elektrofilne adicije.
U nekim slučajevima, dodavanje klora alkenima koji sadrže supstituente koji doniraju elektron popraćeno je eliminacijom protona iz međuprodukta umjesto dodatkom kloridnog iona. Eliminacija protona dovodi do stvaranja alkena supstituiranog klorom, što se formalno može smatrati izravnom supstitucijom s migracijom dvostruke veze. Međutim, eksperimenti s izotopskim označavanjem ukazuju na složeniju prirodu transformacija koje se ovdje događaju. Kada se izobutilen klorira na 0 0 C, umjesto očekivanog diklorida nastaje 2-metil-3-kloropropen (metalil klorid) - produkt adicije na dvostruku vezu.
Formalno, čini se da postoji zamjena, a ne dodatak. Proučavanje ove reakcije upotrebom izobutilena označenog na poziciji 1 izotopom 14 C pokazalo je da ne dolazi do izravne zamjene vodika klorom, jer je oznaka u skupini 14 CH 2 Cl u formiranom metalil kloridu. Ovaj rezultat se može objasniti sljedećim slijedom transformacija:
U nekim slučajevima također može doći do 1,2-migracije alkilne skupine
U CCl 4 (nepolarno otapalo) ova reakcija daje gotovo 100% diklorid B- produkt konvencionalne adicije dvostruke veze (bez preraspodjele).
Kosturne pregradnje ovog tipa najkarakterističnije su za procese koji uključuju otvorene karbokatione kao međučestice. Moguće je da se adicija klora u tim slučajevima ne događa preko kloronijevog iona, već preko kationske čestice blizu otvorenog karbokationa. Istodobno treba napomenuti da su skeletne pregradnje prilično rijetka pojava pri adiciji halogena i miješanih halogena na dvostruku vezu: češće se opažaju pri adiciji klora, a znatno rjeđe pri adiciji broma. Vjerojatnost takvih preslagivanja raste pri prelasku s nepolarnih otapala (SCl 4) na polarna (nitrometan, acetonitril).
Sažimajući gornje podatke o stereokemiji, konjugiranoj adiciji, učinku supstituenata u alkenu i preraspodjeli u reakcijama adicije halogena na dvostrukoj vezi, treba primijetiti da se oni dobro slažu s mehanizmom elektrofilne adicije koji uključuje ciklički halonij ion. Na isti način mogu se protumačiti i podaci o adiciji miješanih halogena na alkene, kod kojih su koraci adicije određeni polarnošću veze dvaju atoma halogena.
Nezasićeni ugljikovodici uključuju ugljikovodike koji sadrže višestruke veze između ugljikovih atoma u molekulama. Neograničeno su alkeni, alkini, alkadieni (polieni). Ciklički ugljikovodici koji sadrže dvostruku vezu u ciklusu također imaju nezasićen karakter ( cikloalkeni), kao i cikloalkani s malim brojem ugljikovih atoma u ciklusu (tri ili četiri atoma). Svojstvo "nezasićenosti" povezano je sa sposobnošću ovih tvari da uđu u reakcije adicije, prvenstveno vodika, uz stvaranje zasićenih ili zasićenih ugljikovodika - alkana.
Struktura alkena
Aciklički ugljikovodici koji u molekuli sadrže, osim jednostrukih veza, jednu dvostruku vezu između ugljikovih atoma i odgovaraju općoj formuli SnN2n. Njegovo drugo ime olefini- alkeni su dobiveni analogno nezasićenim masnim kiselinama (oleinska, linolna), čiji ostaci ulaze u sastav tekućih masti - ulja.
Atomi ugljika između kojih postoji dvostruka veza nalaze se u stanju sp 2 hibridizacije. To znači da u hibridizaciji sudjeluju jedna s- i dvije p-orbitale, dok jedna p-orbitala ostaje nehibridizirana. Preklapanje hibridnih orbitala dovodi do stvaranja σ-veze, a zbog nehibridiziranih p-orbitala
susjednih atoma ugljika, nastaje druga, π-veza. Dakle, dvostruka veza sastoji se od jedne σ- i jedne π-veze. Hibridne orbitale atoma koji tvore dvostruku vezu nalaze se u istoj ravnini, a orbitale koje tvore π vezu nalaze se okomito na ravninu molekule. Dvostruka veza (0,132 im) kraća je od jednostruke veze, a energija joj je veća jer je trajnija. Međutim, prisutnost pokretne, lako polarizirajuće π-veze dovodi do činjenice da su alkeni kemijski aktivniji od alkana i da mogu ulaziti u reakcije dodavanja.
Struktura etilena
Stvaranje dvostruke veze u alkenima
Homologni niz etena
Nerazgranati alkeni tvore homologni niz etena ( etilen): C 2 H 4 - eten, C 3 H 6 - propen, C 4 H 8 - buten, C 5 H 10 - penten, C 6 H 12 - heksen, C 7 H 14 - hepten itd.
Izomerija alkena
Alkene karakterizira strukturna izomerija. Strukturni izomeri se međusobno razlikuju po strukturi ugljikovog skeleta. Najjednostavniji alken, koji karakteriziraju strukturni izomeri, je buten:
Posebna vrsta strukturne izomerije je izomerija položaja dvostruke veze:
Alkeni su izomerni cikloalkanima (interklasna izomerija), na primjer:
Gotovo slobodna rotacija atoma ugljika moguća je oko jedne veze ugljik-ugljik, tako da molekule alkana mogu poprimiti najrazličitije oblike. Rotacija oko dvostruke veze je nemoguća, što dovodi do pojave druge vrste izomerije u alkenima - geometrijske, odn. cis i transizomerija.
Cis izomeri razlikovati se od trans izomeri prostorni raspored fragmenata molekule (u ovom slučaju metilne skupine) u odnosu na ravninu π-veze, a time i svojstva.
Nomenklatura alkena
1. Odabir glavnog kruga. Formiranje imena ugljikovodika počinje definicijom glavnog lanca - najdužeg lanca ugljikovih atoma u molekuli. U slučaju alkena, glavni lanac mora sadržavati dvostruku vezu.
2. Numeriranje atoma glavnog lanca. Numeriranje atoma glavnog lanca počinje od kraja kojemu je dvostruka veza najbliža.
Na primjer, ispravan naziv veze je:
Ako položaj dvostruke veze ne može odrediti početak numeriranja atoma u lancu, onda ona određuje položaj supstituenata na isti način kao kod zasićenih ugljikovodika.
3. Tvorba imena. Na kraju naziva navedite broj ugljikovog atoma na kojem počinje dvostruka veza i sufiks -en, što označava da spoj pripada klasi alkena. Na primjer:
Fizikalna svojstva alkena
Prva tri predstavnika homolognog niza alkena su plinovi; tvari sastava C5H10 - C16H32 - tekućine; viši alkeni su čvrste tvari.
Točke vrenja i tališta prirodno rastu s povećanjem molekularne težine spojeva.
Kemijska svojstva alkena
Reakcije adicije. Podsjetimo da je posebnost predstavnika nezasićenih ugljikovodika - alkena sposobnost ulaska u reakcije dodavanja. Većina tih reakcija odvija se prema mehanizmu elektrofilna adicija.
1. Hidrogenizacija alkena. Alkeni mogu dodati vodik u prisutnosti katalizatora hidrogenacije, metala - platine, paladija, nikla:
Ova reakcija se odvija pri atmosferskom i povišenom tlaku i ne zahtijeva visoku temperaturu jer je egzotermna. S povećanjem temperature na istim katalizatorima može doći do obrnute reakcije, dehidrogenacije.
2. Halogenizacija (adicija halogena). Interakcija alkena s bromnom vodom ili otopinom broma u organskom otapalu (CC14) dovodi do brze promjene boje ovih otopina kao rezultat adicije molekule halogena na alkene i stvaranja dihaloalkana.
3. Hidrohalogenacija (adicija halogenovodika).
Ova reakcija je podložna
Kada se halogenovodik doda alkenu, vodik se veže na više hidrogenirani atom ugljika, tj. atom na kojem ima više vodikovih atoma, a halogen na manje hidrogeniran.
4. Hidratacija (dodavanje vode). Hidratacija alkena dovodi do stvaranja alkohola. Na primjer, dodavanje vode etenu je temelj jedne od industrijskih metoda za proizvodnju etilnog alkohola.
Imajte na umu da primarni alkohol (s hidrokso skupinom na primarnom ugljiku) nastaje samo kada je eten hidratiziran. Kada su propen ili drugi alkeni hidratizirani, sekundarni alkoholi.
I ova reakcija teče u skladu s Markovnikovljevim pravilom - vodikov kation se dodaje jače hidrogeniranom ugljikovom atomu, a hidrokso skupina manje hidrogeniranom.
5. Polimerizacija. Poseban slučaj adicije je reakcija polimerizacije alkena:
Ova reakcija dodavanja odvija se mehanizmom slobodnih radikala.
Reakcije oksidacije.
1. Izgaranje. Kao i svi organski spojevi, alkeni izgaraju u kisiku stvarajući CO2 i H2O:
2. Oksidacija u otopinama. Za razliku od alkana, alkeni se lako oksidiraju djelovanjem otopina kalijevog permanganata. U neutralnim ili alkalnim otopinama alkeni se oksidiraju u diole (dihidrične alkohole), a hidroksilne skupine se vežu na one atome između kojih je prije oksidacije postojala dvostruka veza:
ALKENI
Ugljikovodici u čijoj se molekuli, osim jednostavnih σ-veza ugljik-ugljik i ugljik-vodik, nalaze π-veze ugljik-ugljik, nazivaju se neograničen. Budući da je formiranje π veze formalno jednako gubitku dva atoma vodika u molekuli, nezasićeni ugljikovodici sadrže 2p manje atoma vodika od granice, gdje P - broj π-veza:
Niz čiji se članovi međusobno razlikuju za (2H) n naziva se izološka strana. Dakle, u gornjoj shemi izolozi su heksani, hekseni, heksadieni, heksini, heksatrieni itd.
Ugljikovodike koji sadrže jednu π-vezu (tj. dvostruku vezu) nazivamo alkeni (olefini) ili, prema prvom članu niza - etilen, etilenski ugljikovodici. Opća formula za njihov homologni niz C p H 2n.
1. Nomenklatura
U skladu s pravilima IUPAC-a, pri konstruiranju imena alkena, najduži ugljikov lanac koji sadrži dvostruku vezu dobiva naziv odgovarajućeg alkana, u kojem završetak -an promijenjeno u -en. Ovaj lanac je numeriran na takav način da atomi ugljika uključeni u stvaranje dvostruke veze dobiju najmanji mogući broj:
Radikali su imenovani i numerirani kao u slučaju alkana.
Za alkene relativno jednostavne strukture dopušteni su jednostavniji nazivi. Dakle, neki od najčešćih alkena nazivaju se dodavanjem sufiksa -en na naziv radikala ugljikovodika s istim ugljikovim skeletom:
Ugljikovodični radikali nastali iz alkena dobivaju sufiks -enil. Obrojčavanje u radikalu počinje od atoma ugljika koji ima slobodnu valenciju. Međutim, za najjednostavnije alkenilne radikale, umjesto sustavnih naziva, dopušteno je koristiti trivijalne:
Atomi vodika izravno vezani na nezasićene atome ugljika koji tvore dvostruku vezu često se nazivaju vinil atomi vodika,
2. Izomerija
Osim izomerije ugljikovog skeleta, u nizu alkena postoji i izomerija položaja dvostruke veze. Općenito, izomerija ovog tipa - izomerija položaja supstituenta (funkcije)- opaža se u svim slučajevima kada u molekuli postoje bilo kakve funkcionalne skupine. Za alkan C 4 H 10 moguća su dva strukturna izomera:
Za alken C4H8 (buten) moguća su tri izomera:
Buten-1 i buten-2 su izomeri položaja funkcije (u ovom slučaju njegovu ulogu igra dvostruka veza).
Prostorni izomeri razlikuju se po prostornom rasporedu supstituenata jedan u odnosu na drugi i nazivaju se cis izomeri, ako su supstituenti na istoj strani dvostruke veze, i trans izomeri, ako su na suprotnim stranama:
3. Struktura dvostruke veze
Energija kidanja molekule na C=C dvostrukoj vezi je 611 kJ/mol; budući da je energija σ-veze C-C 339 kJ / mol, energija kidanja π veze je samo 611-339 = 272 kJ / mol. Na π-elektrone je mnogo lakše nego na σ-elektrone utjecati, na primjer, polarizirajućim otapalima ili bilo kojim napadajućim reagensima. To se objašnjava razlikom u simetriji raspodjele elektronskog oblaka σ- i π-elektrona. Maksimalno preklapanje p-orbitala i, posljedično, minimalna slobodna energija molekule ostvaruje se samo s planarnom strukturom vinilnog fragmenta i sa skraćenom C-C udaljenošću od 0,134 nm, tj. mnogo manji od udaljenosti između ugljikovih atoma povezanih jednostrukom vezom (0,154 nm). S rotacijom "polovica" molekule jedna u odnosu na drugu duž osi dvostruke veze, smanjuje se stupanj preklapanja orbitala, što je povezano s utroškom energije. Posljedica toga je nepostojanje slobodne rotacije duž osi dvostruke veze i postojanje geometrijskih izomera s odgovarajućom supstitucijom na ugljikovim atomima.
Nastavak. Za početak, vidi № 15, 16, 17, 18, 19/2004
Lekcija 9
Kemijska svojstva alkena
Kemijska svojstva alkena (etilena i njegovih homologa) uvelike su određena prisutnošću d ... veza u njihovim molekulama. Alkeni stupaju u reakcije sva tri tipa, a najkarakterističnije od njih su reakcije p .... Razmotrite ih na primjeru propilena C3H6.
Sve adicijske reakcije odvijaju se kroz dvostruku vezu i sastoje se u cijepanju α-veze alkena i stvaranju dvije nove α-veze na mjestu prekida.
Adicija halogena:
Adicija vodika(reakcija hidrogenacije):
Priključak vode(reakcija hidratacije):
Adicija halogenovodika (HHal) i vode na nesimetrične alkene prema pravilu V.V.Markovnikova (1869). Vodikova kiselina Hhal veže se za najhidrogeniraniji atom ugljika dvostrukom vezom. Sukladno tome, Hal ostatak se veže za atom C, koji ima manji broj atoma vodika.
Izgaranje alkena na zraku.
Kad se zapale, alkeni izgaraju na zraku:
2CH 2 \u003d CHCH 3 + 9O 2 6CO 2 + 6H 2 O.
Plinoviti alkeni tvore eksplozivne smjese s atmosferskim kisikom.
Alkeni se oksidiraju kalijevim permanganatom u vodenom mediju, što je popraćeno diskoloracijom otopine KMnO 4 i stvaranjem glikola (spojeva s dvije hidroksilne skupine na susjednim C atomima). Ovaj proces - hidroksilacija alkena:
Alkeni se oksidiraju atmosferskim kisikom u epokside. kada se zagrijava u prisutnosti srebrnih katalizatora:
Polimerizacija alkena- međusobno vezanje mnogih molekula alkena. Uvjeti reakcije: zagrijavanje, prisutnost katalizatora. Povezivanje molekula nastaje cijepanjem unutarmolekulskih veza i stvaranjem novih međumolekulskih veza:
U ovoj reakciji raspon vrijednosti n = 10 3 –10 4 .
Vježbe.
1. Napišite jednadžbe reakcije za buten-1 s: a) Br2; b) HBr; u) H2O; G) H2. Imenuj produkte reakcije.
2.
Poznati su uvjeti pod kojima se adicija vode i halogenovodika na dvostruku vezu alkena odvija suprotno Markovnikovljevom pravilu. Napiši jednadžbe reakcije
3-bromopropilen prema anti-Markovnikovu s: a) vodom; b) bromovodik.
3.
Napišite jednadžbe reakcija polimerizacije: a) butena-1; b) vinil klorid CH2=CHCl;
c) 1,2-difluoretilen.
4. Napravite jednadžbe reakcija etilena s kisikom za sljedeće procese: a) izgaranje na zraku; b) hidroksilacija vodom KMnO4; c) epoksidacija (250 °C, Ag ).
5. Napiši strukturnu formulu alkena, znajući da 0,21 g tog spoja može dodati 0,8 g broma.
6. Pri spaljivanju 1 litre plinovitog ugljikovodika, koji obezbojava otopinu kalijevog permanganata maline, potroši se 4,5 litara kisika, a dobiju se 3 litre. CO2. Napiši strukturnu formulu ovog ugljikovodika.
Lekcija 10
Dobivanje i uporaba alkena
Reakcije za dobivanje alkena svode se na preokretanje reakcija koje predstavljaju kemijska svojstva alkena (njihov tok s desna na lijevo, vidi lekciju 9). Samo trebate pronaći prave uvjete.
Eliminacija dva atoma halogena iz dihaloalkana koji sadrži halogene na susjednim atomima C. Reakcija se odvija pod djelovanjem metala (Zn i dr.):
Krekiranje zasićenih ugljikovodika. Dakle, tijekom krekiranja (vidi lekciju 7) etana nastaje smjesa etilena i vodika:
Dehidracija alkohola. Kada se alkoholi tretiraju sredstvima za uklanjanje vode (koncentrirana sumporna kiselina) ili kada se zagriju na 350 °C u prisutnosti katalizatora, voda se odvaja i nastaju alkeni:
Na taj način se u laboratoriju dobiva etilen.
Industrijska metoda za proizvodnju propilena, uz krekiranje, je dehidracija propanola preko glinice:
Dehidrokloriranje kloroalkana provodi se pod djelovanjem otopine lužine u alkoholu, jer U vodi, produkti reakcije nisu alkeni, već alkoholi.
Primjena etilena i njegovih homologa na temelju njihovih kemijskih svojstava, tj. sposobnosti pretvaranja u razne korisne tvari.
Motorna goriva, s visokim oktanskim brojevima, dobivaju se hidrogenacijom razgranatih alkena:
Promjena boje žute otopine broma u inertnom otapalu (CCl 4) nastaje kada se doda kap alkena ili se kroz otopinu propusti plinoviti alken. Interakcija s bromom – karakteristika kvalitativna reakcija na dvostruku vezu:
Produkt hidrokloriranja etilena, kloroetan, koristi se u kemijska sinteza za uvođenje skupine C 2 H 5 u molekulu:
Kloroetan također ima lokalni anestetički (ublažavajući bol) učinak, koji se koristi u kirurškim operacijama.
Alkoholi se dobivaju hidratacijom alkena, npr. etanol:
Alkohol C 2 H 5 OH koristi se kao otapalo, za dezinfekciju, u sintezi novih tvari.
Hidratacija etilena u prisutnosti oksidirajućeg sredstva [O] dovodi do etilen glikola - antifriz i međuprodukt kemijske sinteze:
Etilen se oksidira i proizvodi etilen oksid i acetaldehid. sirovine u kemijskoj industriji:
Polimeri i plastika- proizvodi polimerizacije alkena, na primjer, politetrafluoroetilen (teflon):
Vježbe.
1. Dovršite jednadžbe za reakcije eliminacije (cijepanja), imenovati nastale alkene:
2.
Napravite jednadžbe reakcija hidrogenacije: a) 3,3-dimetilbuten-1;
b) 2,3,3-trimetilbuten-1. Ove reakcije proizvode alkane koji se koriste kao motorna goriva, dajte im imena.
3. Kroz cijev napunjenu zagrijanom glinicom propušteno je 100 g etilnog alkohola. C2H5OH. To je rezultiralo s 33,6 litara ugljikovodika (n.o.s.). Koliko je alkohola (u%) reagiralo?
4. Koliko će grama broma reagirati s 2,8 litara (n.o.s.) etilena?
5. Napišite jednadžbu polimerizacije trifluorkloretilena. (Rezultirajuća plastika je otporna na vruću sumpornu kiselinu, metalni natrij, itd.)
Odgovori na vježbe za temu 1
Lekcija 9
5. Reakcija alkena C n H2 n s bromom općenito:
Molarna masa alkena M(S n H2 n) = 0,21 160/0,8 = 42 g/mol.
Ovo je propilen.
Odgovor.
Formula alkena je CH 2 \u003d CHCH 3 (propilen).
6. Budući da su sve tvari uključene u reakciju plinovi, stehiometrijski koeficijenti u reakcijskoj jednadžbi proporcionalni su njihovim volumnim omjerima. Napišimo jednadžbu reakcije:
S a H u+ 4,5 O 2 3 CO 2 + 3 H 2 O.
Broj molekula vode određen je jednadžbom reakcije: 4,5 2 = izreagiralo je 9 atoma O, 6 atoma O vezano je u CO 2, preostala 3 atoma O dio su tri molekule H 2 O. Dakle, indeksi su jednaki: a = 3, u\u003d 6. Željeni ugljikovodik je propilen C3H6.
Odgovor.
Strukturna formula propilena je CH 2 = CHCH 3.
Lekcija 10
1. Jednadžbe reakcije eliminacije (cijepanja) - sinteza alkena:
2. Reakcije hidrogeniranja alkena kada se zagrijavaju pod tlakom u prisutnosti katalizatora:
3. Reakcija dehidracije etilnog alkohola ima oblik:
Ovdje kroz x naznačena je masa alkohola pretvorenog u etilen.
Pronađimo vrijednost x: x\u003d 46 33,6 / 22,4 \u003d 69 g.
Udio izreagiranog alkohola bio je: 69/100 = 0,69, odnosno 69%.
Odgovor.
69% alkohola je reagirao.
4.
Kako su stehiometrijski koeficijenti ispred formula reaktanata (C 2 H 4 i Br 2) jednaki jedinici, vrijedi relacija:
2,8/22,4 = x/160. Odavde x= 20 g Br 2 .
Odgovor.
20 g Br 2 .
Alkeni su nezasićeni ugljikovodici, koji imaju jednu dvostruku vezu između atoma. Njihovo drugo ime je olefini, povezano je s poviješću otkrića ove klase spojeva. Uglavnom, ove tvari se ne pojavljuju u prirodi, već ih čovjek sintetizira u praktične svrhe. U nomenklaturi IUPAC naziv ovih spojeva formiran je prema istom principu kao i za alkane, samo je sufiks “an” zamijenjen s “ene”.
U kontaktu s
Struktura alkena
Dva atoma ugljika uključena u stvaranje dvostruke veze uvijek su u sp2 hibridizaciji, a kut između njih je 120 stupnjeva. Dvostruka veza nastaje preklapanjem π -π orbitala, a nije jako čvrsta pa se ova veza dosta lako kida, što se koristi u kemijskim svojstvima tvari.
izomerija
U usporedbi s limitirajućim, u ovim je ugljikovodicima moguće više vrsta, kako prostorne tako i konstrukcijske. Strukturna izomerija također se može podijeliti u nekoliko vrsta.
Prvi postoji i za alkane, a sastoji se u drugačijem redoslijedu povezivanja ugljikovih atoma. Dakle, penten-2 i 2-metilbuten-2 mogu biti izomeri. A drugi je promjena položaja dvostruke veze.
Prostorna izomerija u ovim spojevima moguća je zbog pojave dvostruke veze. Ima dvije vrste - geometrijski i optički.
Geometrijska izomerija jedan je od najčešćih tipova u prirodi i gotovo uvijek će geometrijski izomeri imati radikalno različita fizikalna i kemijska svojstva. razlikovati cis i trans izomeri. Kod prvih se supstituenti nalaze s jedne strane višestruke veze, dok su kod trans izomera u različitim ravninama.
Dobivanje alkena
Prvi put su dobiveni, kao i mnoge druge tvari, sasvim slučajno.
Njemački kemičar i istraživač Becher krajem 17. stoljeća proučavao je učinak sumporne kiseline na etilni alkohol i shvatio da dobio nepoznati plin, koji je reaktivniji od metana.
Kasnije je još nekoliko znanstvenika provelo slična istraživanja, a također su saznali da ovaj plin u interakciji s klorom stvara uljastu tvar.
Stoga je u početku ova klasa spojeva bila nazvani olefini,što se prevodi kao masno. Ali ipak, znanstvenici nisu mogli utvrditi sastav i strukturu ovog spoja. To se dogodilo tek gotovo dva stoljeća kasnije, krajem devetnaestog stoljeća.
Trenutno postoji mnogo načina za dobivanje alkena.
industrijski načini
Priznanica industrijske metode:
- Dehidrogenacija zasićenih ugljikovodika. Ova reakcija je moguća samo pod djelovanjem visokih temperatura (oko 400 stupnjeva) i katalizatora - bilo krom oksida 3 ili aluminij-platina katalizatora.
- Dehalogeniranje dihaloalkana. Javlja se samo u prisutnosti cinka ili magnezija i pri visokim temperaturama.
- Dehidrohalogeniranje haloalkana. Provodi se pomoću natrijevih ili kalijevih soli organskih kiselina na povišenim temperaturama.
Važno! Ove metode dobivanja alkena ne daju čisti produkt; rezultat reakcije bit će smjesa nezasićenih ugljikovodika. Spoj koji prevladava među njima određuje se pomoću Zaitseva pravila. Kaže da će se vodik najvjerojatnije odvojiti od atoma ugljika koji ima najmanje veza s vodikom.
Dehidracija alkohola. Može se provoditi samo uz zagrijavanje iu prisutnosti otopina jakih mineralnih kiselina koje imaju svojstvo uklanjanja vode.
hidrogenacija alkina. Moguće samo u prisutnosti paladijevih katalizatora.
Kemijska svojstva alkena
Alkeni su vrlo kemijski aktivne tvari. To je uglavnom zbog prisutnosti dvostruke veze. Najkarakterističnije reakcije za ovu klasu spojeva su elektrofilna i radikalska adicija.
- Halogeniranje alkena je klasična elektrofilna adicijska reakcija. Javlja se samo u prisutnosti inertnih organskih otapala, najčešće ugljikovog tetraklorida.
- Hidrohalogeniranje. Pričvršćivanje ove vrste provodi se prema Markovnikovljevom pravilu. Ion se veže za više hidrogenirani atom ugljika u blizini dvostruke veze, a prema tome, halogenidni ion se veže za drugi atom ugljika. Ovo pravilo se krši u prisutnosti peroksidnih spojeva - Harrosh efekt. Dodavanje halogenovodika događa se potpuno suprotno Markovnikovljevom pravilu.
- Hidroboracija. Ova reakcija je od velike praktične važnosti. Stoga, znanstvenik koji ga je otkrio i proučavao čak dobio Nobelovu nagradu. Ova reakcija se odvija u nekoliko koraka, dok se dodavanje iona bora ne događa prema Markovnikovljevom pravilu.
- Hidracija ili adicija alkena. Ova reakcija također se odvija prema Markovnikovljevom pravilu. Hidroksidni ion pridružuje se najmanje hidrogeniranom atomu ugljika na dvostrukoj vezi.
- Alkilacija je još jedna reakcija koja se često koristi u industriji. Sastoji se od dodavanja zasićenih ugljikovodika nezasićenim pod utjecajem niskih temperatura i katalizatora kako bi se povećala atomska masa spojeva. Najčešći katalizatori su jake mineralne kiseline. Također, ova reakcija može teći prema mehanizmu slobodnih radikala.
- Polimerizacija alkena još je jedna nekarakteristična reakcija za zasićene ugljikovodike. Uključuje međusobno povezivanje brojnih molekula kako bi se stvorila čvrsta veza koja se razlikuje po svojim fizičkim svojstvima.
n u ovoj reakciji je broj molekula koje su ušle u vezu. Preduvjet za provedbu je kiseli okoliš, povišena temperatura i povećani tlak.
Također, alkene karakteriziraju druge elektrofilne adicijske reakcije, koje nisu naširoko korišteni u praksi.
Na primjer, reakcija adicije alkohola, uz stvaranje etera.
Ili dodavanjem kiselinskih klorida, uz proizvodnju nezasićenih ketona - Kondakova reakcija.
Bilješka! Ova reakcija je moguća samo u prisutnosti katalizatora cink klorida.
Sljedeća glavna klasa reakcija karakteristična za alkene su reakcije adicije radikala. Ove reakcije moguće su samo uz stvaranje slobodnih radikala pod utjecajem visokih temperatura, zračenja i drugih djelovanja. Najtipičnija reakcija adicije radikala je hidrogenacija uz stvaranje zasićenih ugljikovodika. Nastaje isključivo pod utjecajem temperatura i uz prisutnost platinastog katalizatora.
Zbog prisutnosti dvostruke veze, alkeni su vrlo karakteristični za razne reakcije oksidacije.
- Izgaranje je klasična reakcija oksidacije. Dobro ide i bez katalizatora. Ovisno o količini kisika mogući su različiti krajnji proizvodi: od ugljičnog dioksida do ugljika.
- Oksidacija s kalijevim permanganatom u neutralnom mediju. Produkti su polihidrični alkoholi i smeđi talog mangan dioksida. Ova reakcija se smatra kvalitativnom za alkene.
- Također, blaga oksidacija se može izvesti s vodikovim peroksidom, osmijevim oksidom 8 i drugim oksidirajućim sredstvima u neutralnom okruženju. Za blagu oksidaciju alkena prekida se samo jedna veza, a proizvod reakcije u pravilu su polihidrični alkoholi.
- Moguća je i tvrda oksidacija pri kojoj dolazi do kidanja obje veze i stvaranja kiselina ili ketona. Preduvjet je kisela sredina, najčešće se koristi sumporna kiselina, budući da i druge kiseline mogu oksidirati uz stvaranje nusproizvoda.
Fizikalna svojstva alkena
Jedini plinovi u normalnim uvjetima su etilen, propen i buten.
Od pentena do heptodecena, svi alkeni su u tekućem stanju.
A sve ostalo su čvrste tvari.
Točke taljenja i vrelišta rastu proporcionalno s molekularnom težinom, ali se mogu promijeniti za izomere.
Svi alkeni ne otapaju se u vodi, ali lako topljiv u inertnim organskim otapalima.
Primjena alkena
Alkeni su prilično široko korišteni u industriji i koriste se za sintezu velikog broja tvari. Na primjer, uz pomoć etilena sintetiziraju se polivinil klorid (PVC), stiren, etilen glikol, etanol, polietilen, gume i mnoge druge tvari. Najveća količina propilena koristi se za proizvodnju polipropilena.
Alkeni - struktura, svojstva, primjena
Proučavamo kemiju - svojstva alkena, primjena u industriji
Izlaz
Općenito, sa sigurnošću možemo reći da su alkeni, zbog svojih kemijskih svojstava, vrlo popularni u industriji. Oni su uključeni u proizvodnju širokog spektra plastike, gume i mnogih drugih tvari.
