bahay > Kasaysayan > Mga reaksyon ng attachment. Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika Mga reaksyon sa pagdaragdag ng electrophilic


Mga reaksyon ng attachment. Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika Mga reaksyon sa pagdaragdag ng electrophilic




haydrokarbon

Lektura Blg. 13

Ang enol na nabuo sa panahon ng hydration ng alkyne ay hindi maaaring ihiwalay, dahil ang tautomeric equilibrium ay palaging malakas na inililipat patungo sa keto form.

Ang rearrangement ng enol sa keto form ay nagpapatuloy dahil sa mataas na polarity ng O-H bond, na humahantong sa madaling pag-aalis ng proton ng hydroxyl group.

Ang proton ay maaaring pagkatapos ay ilakip ang alinman pabalik sa oxygen ng enolate anion o sa carbon. Kung ito ay sumali sa isang carbon atom, kung gayon ang isang hindi gaanong acidic na tambalan ay nabuo kung saan ang proton ay hindi nagpapakita ng isang binibigkas na ugali na maghiwalay. Kaya, ang anyo ng keto ay naipon sa pinaghalong reaksyon.

Mayroon lamang isang kaso kapag ang isang aldehyde ay nabuo sa reaksyon ng Kucherov - ang hydration ng acetylene mismo. Ang lahat ng iba pang mga reaksyon ay gumagawa ng mga ketone.

Ang hydration ng propyne ay nagreresulta sa acetone sa halip na propionaldehyde.

Mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic. Ang mga alkynes ay may kakayahang magdagdag ng mga nucleophilic reagents sa pagkakaroon ng isang katalista. Bilang resulta, nabuo ang mga vinyl derivatives ng iba't ibang klase. Ang mga reaksyong ito ay tinatawag na vinylation reactions.

Ang ilang mga reaksyon ng nucleophilic na karagdagan sa mga alkynes ay ipinapakita sa itaas. Madalas silang ginagamit upang maghanda ng mga compound na nagsisilbing monomer sa synthesis ng HMC. Halimbawa, ang reaksyon ng acetylene sa n-butanol ay humahantong sa butylvinyl eter, polymerization na nagbibigay vinyline (Balsamo ni Shostakovsky) ay isang mahalagang gamot.

Oksihenasyon. Tulad ng lahat ng mga organikong compound na naglalaman ng maramihang mga carbon-carbon bond, ang mga alkynes ay madaling na-oxidize sa iba't ibang mga ahente ng oxidizing, tulad ng potassium permanganate o potassium dichromate. Ang reaksyon ay nagpapatuloy sa kumpletong pagkalagot ng triple bond at pagbuo ng mga carboxylic acid (alkynes na may terminal na triple bond ay bumubuo ng carboxylic acid at carbon dioxide).

Ang mga reaksyong ito ay maaaring gamitin upang matukoy ang istraktura ng mga alkynes.

Ang ilang mga ahente ng oxidizing, tulad ng selenium dioxide, ay nagbibigay-daan sa pumipili na oksihenasyon ng mga alkynes, kung saan ang mga p-bond lamang ang nahati. Sa kasong ito, ang mga disubstituted alkynes ay binago sa a-diketones, at ang mga monosubstituted sa a-keto acids.

Polimerisasyon ng mga alkynes. Sa serye ng mga alkynes, ang pinaka-kawili-wili ay ang mga reaksyon ng di-, trimerization, pati na rin ang cyclotri- at ​​cyclotetramerization.

Ang mga linear na di- at ​​trimer ng acetylene, na may malaking kahalagahan sa industriya, ay maaaring makuha sa pagkakaroon ng mga monovalent na tansong asin.

Ang Vinylacetylene ay ang panimulang tambalan para sa synthesis ng chloroprene (2-chlorobutadiene-1,3), polymerization na gumagawa ng chloroprene rubber.

Ang cyclotrimerization ng acetylene, na humahantong sa benzene, ay natuklasan noong 1866 ni M. Berthelot at binago ni N.D. Zelinsky at B.A. Kazansky (1922).

Ang cyclotetramerization ay natuklasan ni W. Reppe (1949).

) mga bono ng isa pang kemikal na tambalan. Ang pag-akyat ay maaaring isagawa bilang isang koneksyon carbon-carbon, at sa pamamagitan ng komunikasyon carbon heteroatom. Ang mga reaksyon sa karagdagan ay tinutukoy ng mga letrang Ingles "Ad".

Pangkalahatang pagtingin sa mga reaksyon ng karagdagan sa pamamagitan ng bono carbon-carbon:

Pangkalahatang pagtingin sa mga reaksyon ng karagdagan sa pamamagitan ng bono carbon-oxygen:

Karaniwan, ang reagent kung saan nangyayari ang pagdaragdag ay tinatawag substrate, at ang iba pa ( "X-Y") - atake reagent.

Ang isang halimbawa ng isang reaksyon sa karagdagan ay ang bromination ng ethylene:

Ang mga reaksyon sa pagdaragdag ay kadalasang nababaligtad, na nagpapares sa mga reaksyon ng pag-aalis, kaya dapat tandaan na ang mekanismo para sa naturang "pinares" na reaksyon sa pagdaragdag-pag-aalis ay karaniwan.

Depende sa likas na katangian ng umaatakeng particle at ang mekanismo ng reaksyon, ang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng nucleophilic, electrophilic, radical, o synchronous na karagdagan.

Mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic

Sa mga reaksyon ng nucleophilic na karagdagan, ang umaatakeng particle ay ang nucleophile, iyon ay, isang negatibong sisingilin na particle o isang particle na may libreng pares ng elektron.

Pangkalahatang pagtingin sa mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic:

Ang mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic ay tinutukoy "AdN".

Mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic sa isang bono C=C ay medyo bihira, ang pinakakalat at praktikal na halaga ay koneksyon sa pamamagitan ng koneksyon C=O :

Kabilang sa mga reaksyon ng pagdaragdag ng nucleophilic, ang pinakakaraniwan ay ang dalawang yugto na bimolecular na mekanismo sa itaas Ad N 2: Sa simula, ang nucleophile ay dahan-dahang nagdaragdag sa isang maramihang mga bono upang bumuo ng isang carbanion, na sa ikalawang hakbang ay mabilis na inaatake ng isang electrophilic species.

Mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic

Sa mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic, ang umaatakeng particle ay electrophile, iyon ay, isang positibong sisingilin na particle, kadalasan ay isang proton H+, o isang particle na kulang sa elektron.

Pangkalahatang pagtingin sa mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic:

Ang mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic ay tinutukoy "Ad e".

Ang mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic ay laganap sa mga reaksyon ng unsaturated hydrocarbons: alkenes, alkynes at dienes.

Ang isang halimbawa ng gayong mga reaksyon ay ang hydration ng mga alkenes:

Electrophilic bonding carbon heteroatom ay medyo pangkaraniwan din, at kadalasan ang ganitong koneksyon ay C=O:

Kabilang sa mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic, ang pinakakaraniwan ay ang dalawang yugto na bimolecular na mekanismo sa itaas Ad E 2: Sa simula, ang electrophile ay dahan-dahang nagdaragdag sa isang maramihang mga bono upang bumuo ng isang carbocation, na sumasailalim sa nucleophilic attack sa ikalawang hakbang.

Mga reaksyon ng radikal na karagdagan

Sa mga radikal na reaksyon ng karagdagan, ang mga libreng radikal ay ang umaatake na mga species.

Ang mga radikal na reaksyon ng karagdagan ay tinutukoy "Ad R".

Ang mga reaksyon ng radikal na karagdagan ay karaniwang nagpapatuloy sa halip na mga reaksyon ng pagdaragdag ng electrophilic sa pagkakaroon ng isang mapagkukunan ng mga libreng radikal:

Kasabay na mga reaksyon sa karagdagan

Sa ilang mga kaso, ang pagdaragdag sa pamamagitan ng maraming bono ay nangyayari sa sabay-sabay na pag-atake ng parehong mga atomo, na hindi nagpapahintulot sa isa na matukoy ang priyoridad ng pag-atake. Ang ganitong mekanismo ay tinatawag magkasabay na koneksyon. Ang mga kasabay na reaksyon ng karagdagan ay humahantong sa pagbuo ng mga cyclic na produkto, kaya madalas silang tinatawag cycloaddition.

Mga Tala

Mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika
Mga reaksyon ng pagpapalit Mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic Mga reaksyon ng pagpapalit ng electrophilic Mga reaksyon ng pagpapalit ng radikal
Mga reaksyon sa karagdagan Mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic Mga reaksyon sa pagdaragdag ng electrophilic Mga reaksyon sa pagdaragdag ng radikal Mga reaksyon sa pagdaragdag ng sabay-sabay
Mga reaksyon sa pag-aalis Heterolytic elimination reactions Pericyclic elimination reactions Radical elimination reactions
mga reaksyon sa muling pagsasaayos Nucleophilic rearrangements Mga electrophilic rearrangements Mga radikal na rearrangements
Mga reaksyon ng oksihenasyon at pagbabawas Mga reaksyon ng oksihenasyon Mga reaksyon ng pagbabawas
Iba pa Mga nominal na reaksyon sa organikong kimika

Wikimedia Foundation. 2010 .

Tingnan kung ano ang "Mga reaksyon sa karagdagan" sa iba pang mga diksyunaryo:

    karagdagan reaksyon polimer- - EN pandagdag polymer Isang polimer na nabuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng kadena ng mga unsaturated monomer molecule, tulad ng mga olefin, sa isa't isa nang walang pagbuo ng isang by product, bilang tubig;… … Handbook ng Teknikal na Tagasalin

    - (Ingles na karagdagan electrophilic reaksyon) mga reaksyon sa karagdagan, kung saan ang pag-atake sa unang yugto ay isinasagawa ng isang electrophile particle, positibong sisingilin o may kakulangan ng mga electron. Sa huling yugto, ang nagresultang ... ... Wikipedia

    - (English na karagdagan nucleophilic reaction) mga reaksyon sa karagdagan kung saan ang pag-atake sa paunang yugto ay isinasagawa ng isang nucleophile particle, negatibong sisingilin o may libreng pares ng elektron. Sa huling yugto, ang nagresultang ... ... Wikipedia

    - (eng. addition radical reaction) mga reaksyon sa karagdagan kung saan ang pag-atake ay isinasagawa ng mga libreng radical ng isang particle na naglalaman ng isa o higit pang hindi magkapares na mga electron. Kasabay nito, ang mga radikal ay maaaring umatake sa parehong iba pang mga radikal at ... ... Wikipedia

    Mga reaksyon sa pagdaragdag kung saan ang parehong mga atom ng isang maramihang mga bono ay inaatake nang sabay-sabay. Ang isa pang pangalan para sa mga reaksyon ng ganitong uri ay mga reaksyon ng cycloaddition, dahil ang mga huling produkto ng naturang mga reaksyon ay mga cyclic na substrate. Mayroong dalawang ... ... Wikipedia

    - (English nucleophilic substitution reaction) mga reaksyon ng pagpapalit kung saan ang pag-atake ay isinasagawa ng isang nucleophile reagent na nagdadala ng hindi nakabahaging pares ng elektron. Ang umaalis na grupo sa mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic ay tinatawag na nucleofug. Lahat ... Wikipedia

Mga katangian ng kemikal ng hydrocarbons: alkanes, alkenes, dienes, alkynes, aromatic hydrocarbons

Alkanes

Ang mga alkane ay mga hydrocarbon kung saan ang mga molekula ay pinag-uugnay ang mga atomo sa pamamagitan ng mga solong bono at tumutugma sa pangkalahatang formula na $C_(n)H_(2n+2)$.

Homologous na serye ng methane

Sa pagkaka-alam mo, mga homologue ay mga sangkap na magkapareho sa istraktura at mga katangian at naiiba sa isa o higit pang mga pangkat ng $CH_2$.

Limitahan ang mga hydrocarbon na bumubuo sa homologous na serye ng methane.

Isomerismo at katawagan

Ang mga alkanes ay nailalarawan sa pamamagitan ng tinatawag na structural isomerism. Ang mga istrukturang isomer ay naiiba sa bawat isa sa istraktura ng carbon skeleton. Tulad ng alam mo na, ang pinakasimpleng alkane, na nailalarawan sa mga isomer ng istruktura, ay butane:

Isaalang-alang natin nang mas detalyado para sa mga alkanes ang mga pangunahing kaalaman ng IUPAC nomenclature:

1. Pagpili ng pangunahing circuit.

Ang pagbuo ng pangalan ng isang hydrocarbon ay nagsisimula sa kahulugan ng pangunahing kadena - ang pinakamahabang kadena ng mga atomo ng carbon sa molekula, na kung saan ay, tulad nito, ang batayan nito.

2.

Ang mga atomo ng pangunahing kadena ay itinalagang mga numero. Ang pagbilang ng mga atomo ng pangunahing kadena ay nagsisimula mula sa dulo na pinakamalapit sa kahalili (mga istruktura A, B). Kung ang mga substituent ay nasa pantay na distansya mula sa dulo ng kadena, kung gayon ang pagnunumero ay magsisimula mula sa dulo kung saan mayroong higit pa sa kanila (istraktura B). Kung ang iba't ibang mga substituent ay nasa pantay na distansya mula sa mga dulo ng kadena, pagkatapos ay ang pagnunumero ay magsisimula mula sa dulo kung saan ang mas matanda ay mas malapit (istraktura D). Ang seniority ng hydrocarbon substituents ay tinutukoy ng pagkakasunud-sunod kung saan ang titik kung saan nagsisimula ang kanilang pangalan ay sumusunod sa alpabeto: methyl (—$CH_3$), pagkatapos ay propyl ($—CH_2—CH_2—CH_3$), ethyl ($—CH_2 —CH_3$ ) atbp.

Tandaan na ang pangalan ng kapalit ay nabuo sa pamamagitan ng pagpapalit ng suffix -an sa panlapi -batik sa pangalan ng kaukulang alkane.

3. Pagbuo ng pangalan.

Ang mga numero ay ipinahiwatig sa simula ng pangalan - ang mga bilang ng mga carbon atom kung saan matatagpuan ang mga substituent. Kung mayroong ilang mga substituent sa isang ibinigay na atom, ang katumbas na numero sa pangalan ay inuulit ng dalawang beses, na pinaghihiwalay ng mga kuwit ($2.2-$). Pagkatapos ng numero, ang isang gitling ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga substituent ( di- dalawa, tatlo- tatlo, tetra- apat, penta- lima) at ang pangalan ng kinatawan ( methyl, ethyl, propyl). Pagkatapos ay walang mga puwang at gitling - ang pangalan ng pangunahing kadena. Ang pangunahing kadena ay tinatawag bilang isang hydrocarbon - isang miyembro ng homologous na serye ng methane ( methane, ethane, propane, atbp.).

Ang mga pangalan ng mga sangkap na ang mga pormula ng istruktura ay ibinigay sa itaas ay ang mga sumusunod:

- istraktura A: $2 -methylpropane;

- Istraktura B: $3 -ethylhexane;

- Istraktura B: $2,2,4$ -trimethylpentane;

- istraktura Г: $2$ -metil$4$-ethylhexane.

Mga katangiang pisikal at kemikal ng mga alkanes

pisikal na katangian. Ang unang apat na kinatawan ng homologous na serye ng methane ay mga gas. Ang pinakasimple sa mga ito ay methane - isang walang kulay, walang lasa at walang amoy na gas (ang amoy ng gas, kapag naaamoy na kailangan mong tawagan ng $104$, ay tinutukoy ng amoy ng mga mercaptan - mga compound na naglalaman ng asupre na espesyal na idinagdag sa methane na ginagamit sa sambahayan at pang-industriya na mga kagamitan sa gas upang maamoy ng mga taong malapit sa kanila ang pagtagas).

Ang mga hydrocarbon ng komposisyon mula $С_5Н_(12)$ hanggang $С_(15)Н_(32)$ ay mga likido; Ang mas mabibigat na hydrocarbon ay mga solido.

Ang kumukulo at natutunaw na mga punto ng alkanes ay unti-unting tumataas sa pagtaas ng haba ng carbon chain. Ang lahat ng hydrocarbon ay hindi gaanong natutunaw sa tubig; ang mga likidong hydrocarbon ay karaniwang mga organikong solvent.

Mga katangian ng kemikal.

1. mga reaksyon ng pagpapalit. Ang pinaka-katangian ng mga alkanes ay ang mga reaksyon ng pagpapalit ng libreng radikal, kung saan ang isang hydrogen atom ay pinapalitan ng isang halogen atom o ilang grupo.

Ipakita natin ang mga equation ng pinaka-katangiang reaksyon.

Halogenation:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.

Sa kaso ng labis na halogen, ang chlorination ay maaaring higit pa, hanggang sa kumpletong pagpapalit ng lahat ng hydrogen atoms ng chlorine:

$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"dichloromethane(methylene chloride)")$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHСl_3)↙(\text"trichloromethane(chloroform)")$,

$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"tetrachloromethane(carbon tetrachloride)")$.

Ang mga resultang sangkap ay malawakang ginagamit bilang mga solvent at panimulang materyales sa organic synthesis.

2. Dehydrogenation (pag-aalis ng hydrogen). Sa panahon ng pagpasa ng mga alkanes sa catalyst ($Pt, Ni, Al_2O_3, Cr_2O_3$) sa isang mataas na temperatura ($400-600°C$), isang molekula ng hydrogen ay nahahati at nabuo ang isang alkene:

$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$

3. Mga reaksyon na sinamahan ng pagkasira ng carbon chain. Lahat ng saturated hydrocarbon ay nasusunog sa pagbuo ng carbon dioxide at tubig. Ang mga gas na hydrocarbon na hinaluan ng hangin sa ilang partikular na sukat ay maaaring sumabog. Ang pagkasunog ng mga saturated hydrocarbon ay isang libreng radikal na exothermic na reaksyon, na napakahalaga kapag gumagamit ng mga alkanes bilang gasolina:

$CH_4+2O_2→CO_2+2H_2O+880 kJ.$

Sa pangkalahatan, ang reaksyon ng pagkasunog ng mga alkanes ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:

$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$

Thermal breakdown ng hydrocarbons:

$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$

Ang proseso ay nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng libreng radikal. Ang pagtaas ng temperatura ay humahantong sa isang homolytic rupture ng carbon-carbon bond at ang pagbuo ng mga libreng radical:

$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2+CH_2—R$.

Ang mga radikal na ito ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, nagpapalitan ng isang hydrogen atom, na may pagbuo ng isang molekula ng alkane at isang molekula ng alkene:

$R—CH_2CH_2+CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.

Ang mga reaksyon ng thermal splitting ay sumasailalim sa proseso ng industriya - hydrocarbon cracking. Ang prosesong ito ay ang pinakamahalagang yugto ng pagdadalisay ng langis.

Kapag pinainit ang methane sa temperatura na $1000°C$, magsisimula ang pyrolysis ng methane - pagkabulok sa mga simpleng sangkap:

$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$

Kapag pinainit sa temperatura na $1500°C$, ang pagbuo ng acetylene ay posible:

$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$

4. Isomerization. Kapag ang mga linear na hydrocarbon ay pinainit gamit ang isang isomerization catalyst (aluminum chloride), ang mga sangkap na may branched carbon skeleton ay nabuo:

5. Aromatization. Ang mga alkane na may anim o higit pang mga carbon atom sa kadena sa presensya ng isang katalista ay bini-cycle upang bumuo ng benzene at mga derivatives nito:

Ano ang dahilan kung bakit ang mga alkanes ay pumapasok sa mga reaksyon na nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng libreng radikal? Ang lahat ng carbon atoms sa alkane molecules ay nasa $sp^3$ hybridization state. Ang mga molekula ng mga sangkap na ito ay binuo gamit ang covalent nonpolar na $C—C$ (carbon—carbon) bond at mahinang polar na $C—H$ (carbon—hydrogen) bond. Ang mga ito ay hindi naglalaman ng mga lugar na may mataas at mababang density ng elektron, madaling polarisable na mga bono, i.e. tulad ng mga bono, ang densidad ng elektron kung saan maaaring ilipat sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan (electrostatic field ng mga ion). Samakatuwid, ang mga alkanes ay hindi tutugon sa mga sisingilin na particle, dahil Ang mga bono sa mga molekula ng alkane ay hindi nasisira ng isang heterolytic na mekanismo.

Alkenes

Ang mga unsaturated hydrocarbon ay kinabibilangan ng mga hydrocarbon na naglalaman ng maraming mga bono sa pagitan ng mga carbon atom sa mga molekula. Walang limitasyon ang mga alkenes, alkadienes (polyenes), alkynes. Ang mga cyclic hydrocarbons na naglalaman ng double bond sa cycle (cycloalkenes), pati na rin ang mga cycloalkane na may maliit na bilang ng mga carbon atoms sa cycle (tatlo o apat na atoms) ay mayroon ding unsaturated character. Ang pag-aari ng unsaturation ay nauugnay sa kakayahan ng mga sangkap na ito na pumasok sa mga reaksyon ng karagdagan, pangunahin ang hydrogen, na may pagbuo ng puspos, o puspos, hydrocarbons - alkanes.

Ang mga alkenes ay mga acyclic hydrocarbons na naglalaman sa molekula, bilang karagdagan sa mga solong bono, isang dobleng bono sa pagitan ng mga atomo ng carbon at naaayon sa pangkalahatang formula na $C_(n)H_(2n)$.

Pangalawang pangalan nito mga olefin- Ang mga alkenes ay nakuha sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga unsaturated fatty acid (oleic, linoleic), ang mga labi nito ay bahagi ng mga likidong taba - mga langis (mula sa lat. oleum- langis).

Homologous na serye ng ethene

Ang mga walang sanga na alkenes ay bumubuo sa homologous na serye ng ethene (ethylene):

$C_2H_4$ ay ethene, $C_3H_6$ ay propene, $C_4H_8$ ay butene, $C_5H_(10)$ ay pentene, $C_6H_(12)$ ay hexene, atbp.

Isomerismo at katawagan

Para sa mga alkenes, pati na rin para sa mga alkanes, ang structural isomerism ay katangian. Ang mga istrukturang isomer ay naiiba sa bawat isa sa istraktura ng carbon skeleton. Ang pinakasimpleng alkene, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga isomer ng istruktura, ay butene:

Ang isang espesyal na uri ng structural isomerism ay ang double bond position isomerism:

$CH_3—(CH_2)↙(butene-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(butene-2)—CH_3$

Ang halos libreng pag-ikot ng mga carbon atom ay posible sa paligid ng isang carbon-carbon bond, kaya ang mga molekula ng alkane ay maaaring magkaroon ng iba't ibang uri ng mga hugis. Imposible ang pag-ikot sa paligid ng double bond, na humahantong sa paglitaw ng isa pang uri ng isomerism sa alkenes - geometric, o cis-trans isomerism.

cis- iba ang isomer sa kawalan ng ulirat- isomer sa pamamagitan ng spatial na pag-aayos ng mga fragment ng molekula (sa kasong ito, mga methyl group) na may kaugnayan sa $π$-bond plane, at, dahil dito, sa pamamagitan ng mga katangian.

Ang mga alkenes ay isomeric sa cycloalkanes (interclass isomerism), halimbawa:

Ang nomenclature ng mga alkenes na binuo ng IUPAC ay katulad ng nomenclature ng mga alkanes.

1. Pagpili ng pangunahing circuit.

Ang pagbuo ng pangalan ng isang hydrocarbon ay nagsisimula sa kahulugan ng pangunahing kadena - ang pinakamahabang kadena ng mga atomo ng carbon sa isang molekula. Sa kaso ng mga alkenes, ang pangunahing kadena ay dapat maglaman ng dobleng bono.

2. Atom numbering ng pangunahing kadena.

Ang pagbilang ng mga atomo ng pangunahing kadena ay nagsisimula mula sa dulo kung saan ang dobleng bono ay pinakamalapit. Halimbawa, ang tamang pangalan ng koneksyon ay:

$5$-methylhexene-$2$, hindi $2$-methylhexene-$4$, gaya ng maaaring inaasahan.

Kung imposibleng matukoy ang simula ng pag-numero ng mga atomo sa kadena sa pamamagitan ng posisyon ng dobleng bono, pagkatapos ito ay tinutukoy ng posisyon ng mga substituent, tulad ng para sa saturated hydrocarbons.

3. Pagbuo ng pangalan.

Ang mga pangalan ng alkenes ay nabuo sa parehong paraan tulad ng mga pangalan ng alkanes. Sa dulo ng pangalan ipahiwatig ang bilang ng carbon atom kung saan nagsisimula ang dobleng bono, at ang suffix na nagpapahiwatig na ang tambalan ay kabilang sa klase ng mga alkenes - -tl.

Halimbawa:

Mga katangiang pisikal at kemikal ng mga alkenes

pisikal na katangian. Ang unang tatlong kinatawan ng homologous na serye ng mga alkenes ay mga gas; mga sangkap ng komposisyon na $C_5H_(10)$ - $C_(16)H_(32)$ ay mga likido; ang mas mataas na alkenes ay mga solido.

Ang mga kumukulo at natutunaw na punto ay natural na tumataas sa pagtaas ng molekular na bigat ng mga compound.

Mga katangian ng kemikal.

Mga reaksyon sa karagdagan. Alalahanin na ang isang natatanging tampok ng mga kinatawan ng unsaturated hydrocarbons - alkenes ay ang kakayahang pumasok sa mga reaksyon ng karagdagan. Karamihan sa mga reaksyong ito ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng mekanismo

1. hydrogenation ng alkenes. Ang mga alkenes ay maaaring magdagdag ng hydrogen sa pagkakaroon ng hydrogenation catalysts, metal - platinum, palladium, nickel:

$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.

Ang reaksyong ito ay nagpapatuloy sa atmospera at nakataas na presyon at hindi nangangailangan ng mataas na temperatura, dahil ay exothermic. Sa pagtaas ng temperatura sa parehong mga catalyst, ang reverse reaction, dehydrogenation, ay maaaring mangyari.

2. Halogenation (pagdaragdag ng mga halogens). Ang pakikipag-ugnayan ng isang alkene sa bromine na tubig o isang solusyon ng bromine sa isang organikong solvent ($CCl_4$) ay humahantong sa isang mabilis na pagkawalan ng kulay ng mga solusyon na ito bilang resulta ng pagdaragdag ng isang halogen molecule sa alkene at ang pagbuo ng mga dihalogen alkanes:

$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.

3.

$CH_3-(CH)↙(propene)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropene)-CH_3$

Ang reaksyong ito ay napapailalim sa Ang panuntunan ni Markovnikov:

Kapag ang isang hydrogen halide ay idinagdag sa isang alkene, ang hydrogen ay nakakabit sa isang mas hydrogenated na carbon atom, i.e. ang atom kung saan mayroong mas maraming hydrogen atoms, at ang halogen - sa hindi gaanong hydrogenated.

Ang hydration ng mga alkenes ay humahantong sa pagbuo ng mga alkohol. Halimbawa, ang pagdaragdag ng tubig sa ethene ay sumasailalim sa isa sa mga pang-industriyang pamamaraan para sa paggawa ng ethyl alcohol:

$(CH_2)↙(ethene)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(ethanol)$

Tandaan na ang isang pangunahing alkohol (na may pangkat na hydroxo sa pangunahing carbon) ay nabubuo lamang kapag ang ethene ay na-hydrated. Kapag ang propene o iba pang alkenes ay na-hydrated, ang mga pangalawang alkohol ay nabuo.

Ang reaksyong ito ay nagpapatuloy din alinsunod sa panuntunan ni Markovnikov - ang hydrogen cation ay nakakabit sa mas hydrogenated na carbon atom, at ang hydroxo group sa hindi gaanong hydrogenated.

5. Polimerisasyon. Ang isang espesyal na kaso ng karagdagan ay ang polymerization reaction ng alkenes:

$nCH_2(=)↙(ethene)CH_2(→)↖(UV light,R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polyethylene)...)_n$

Ang reaksyong karagdagan na ito ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang mekanismo ng libreng radikal.

6. Reaksyon ng oksihenasyon.

Tulad ng anumang mga organikong compound, ang mga alkenes ay nasusunog sa oxygen upang bumuo ng $CO_2$ at $H_2O$:

$CH_2=CH_2+3O_2→2CO_2+2H_2O$.

Sa pangkalahatan:

$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$

Hindi tulad ng mga alkanes, na lumalaban sa oksihenasyon sa mga solusyon, ang mga alkenes ay madaling na-oxidized sa pamamagitan ng pagkilos ng mga solusyon sa potassium permanganate. Sa mga neutral o alkaline na solusyon, ang mga alkene ay na-oxidized sa mga diol (dihydric alcohols), at ang mga hydroxyl group ay nakakabit sa mga atomo kung saan nagkaroon ng double bond bago ang oksihenasyon:

Alkadienes (diene hydrocarbons)

Ang mga alkadienes ay mga acyclic hydrocarbons na naglalaman sa molekula, bilang karagdagan sa mga solong bono, dalawang dobleng bono sa pagitan ng mga atomo ng carbon at naaayon sa pangkalahatang formula na $C_(n)H_(2n-2)$.

Depende sa mutual arrangement ng double bonds, may tatlong uri ng dienes:

- alkadienes na may pinagsama-sama pag-aayos ng dobleng bono:

- alkadienes na may conjugated dobleng bono;

$CH_2=CH—CH=CH_2$;

- alkadienes na may nakahiwalay dobleng bono

$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.

Ang lahat ng tatlong uri ng alkadienes ay makabuluhang naiiba sa bawat isa sa istraktura at mga katangian. Ang gitnang carbon atom (isang atom na bumubuo ng dalawang dobleng bono) sa mga alkadienes na may pinagsama-samang mga bono ay nasa $sp$-hybridization na estado. Ito ay bumubuo ng dalawang $σ$-bond na nakahiga sa parehong tuwid na linya at nakadirekta sa magkasalungat na direksyon, at dalawang $π$-bond na nakahiga sa patayo na mga eroplano. $π$-bond ay nabuo dahil sa unhybridized p-orbitals ng bawat carbon atom. Ang mga katangian ng alkadienes na may mga nakahiwalay na double bond ay napaka tiyak, dahil malaki ang epekto ng conjugated na $π$-bond sa isa't isa.

Ang mga p-Orbital na bumubuo ng mga conjugated na $π$-bond ay halos isang sistema (tinatawag itong $π$-system), dahil Ang mga p-orbital ng kalapit na $π$-bond ay bahagyang nagsasapawan.

Isomerismo at katawagan

Ang mga alkadienes ay nailalarawan sa pamamagitan ng parehong structural isomerism at cis- at trans-isomerism.

Structural isomerism.

— isomerism ng carbon skeleton:

— isomerismo ng posisyon ng maramihang mga bono:

$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadiene-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadiene-1,2)$

cis-, trans- isomerism (spatial at geometric)

Halimbawa:

Ang mga alkadiena ay mga isomeric compound ng mga klase ng alkynes at cycloalkenes.

Kapag bumubuo ng pangalan ng alkadiene, ang mga bilang ng dobleng bono ay ipinahiwatig. Ang pangunahing kadena ay kinakailangang naglalaman ng dalawang maramihang mga bono.

Halimbawa:

Mga katangiang pisikal at kemikal ng alkadienes

pisikal na katangian.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang propandien-1,2, butadiene-1,3 ay mga gas, ang 2-methylbutadiene-1,3 ay isang pabagu-bago ng isip na likido. Ang mga alkadienes na may nakahiwalay na dobleng bono (ang pinakasimple sa mga ito ay pentadiene-1,4) ay mga likido. Ang mas mataas na dienes ay mga solido.

Mga katangian ng kemikal.

Ang mga kemikal na katangian ng alkadienes na may nakahiwalay na dobleng bono ay kaunti lamang ang pagkakaiba sa mga alkenes. Ang mga alkadienes na may conjugated bond ay may ilang espesyal na katangian.

1. Mga reaksyon sa karagdagan. Ang mga alkadienes ay may kakayahang magdagdag ng hydrogen, halogens, at hydrogen halides.

Ang isang tampok ng pagdaragdag sa mga alkadienes na may conjugated na mga bono ay ang kakayahang mag-attach ng mga molekula kapwa sa mga posisyon 1 at 2, at sa mga posisyon 1 at 4.

Ang ratio ng mga produkto ay nakasalalay sa mga kondisyon at paraan ng pagsasagawa ng kaukulang mga reaksyon.

2.reaksyon ng polimerisasyon. Ang pinakamahalagang pag-aari ng dienes ay ang kakayahang mag-polymerize sa ilalim ng impluwensya ng mga cation o mga libreng radikal. Ang polymerization ng mga compound na ito ay ang batayan ng synthetic rubbers:

$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(butadiene-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"synthetic butadiene rubber")$ .

Ang polymerization ng conjugated dienes ay nagpapatuloy bilang 1,4-addition.

Sa kasong ito, ang double bond ay lumalabas na sentral sa link, at ang elementary link, sa turn, ay maaaring tumagal ng pareho cis-, at kawalan ng ulirat- pagsasaayos.

Alkynes

Ang mga alkynes ay mga acyclic hydrocarbons na naglalaman sa molekula, bilang karagdagan sa mga solong bono, isang triple bond sa pagitan ng mga carbon atom at naaayon sa pangkalahatang formula na $C_(n)H_(2n-2)$.

Homologous na serye ng ethine

Ang mga walang sanga na alkyne ay bumubuo sa homologous na serye ng ethyne (acetylene):

$C_2H_2$ - ethyne, $C_3H_4$ - propyne, $C_4H_6$ - butyne, $C_5H_8$ - pentine, $C_6H_(10)$ - hexine, atbp.

Isomerismo at katawagan

Para sa mga alkynes, gayundin para sa mga alkenes, ang structural isomerism ay katangian: isomerism ng carbon skeleton at isomerism ng posisyon ng multiple bond. Ang pinakasimpleng alkyne, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga istrukturang isomer ng maramihang posisyon ng bono ng klase ng alkyne, ay butyne:

$CH_3—(CH_2)↙(butyn-1)—C≡CH$ $CH_3—(C≡C)↙(butyn-2)—CH_3$

Ang isomerism ng carbon skeleton sa alkynes ay posible, simula sa pentyn:

Dahil ang triple bond ay nagpapalagay ng isang linear na istraktura ng carbon chain, ang geometric ( cis-, trans-) ang isomerismo ay hindi posible para sa mga alkynes.

Ang pagkakaroon ng isang triple bond sa mga molekula ng hydrocarbon ng klase na ito ay makikita ng suffix -sa, at ang posisyon nito sa chain - ang bilang ng carbon atom.

Halimbawa:

Ang mga alkynes ay mga isomeric compound ng ilang iba pang mga klase. Kaya, ang hexine (alkyne), hexadiene (alkadiene) at cyclohexene (cycloalkene) ay may kemikal na formula na $С_6Н_(10)$:

Mga katangiang pisikal at kemikal ng mga alkynes

pisikal na katangian. Ang kumukulo at natutunaw na mga punto ng alkynes, pati na rin ang mga alkenes, ay natural na tumataas sa pagtaas ng molekular na timbang ng mga compound.

Ang mga alkynes ay may isang tiyak na amoy. Ang mga ito ay mas natutunaw sa tubig kaysa sa mga alkanes at alkenes.

Mga katangian ng kemikal.

Mga reaksyon sa karagdagan. Ang mga alkynes ay mga unsaturated compound at pumapasok sa mga reaksyon ng karagdagan. Talaga, ito ay mga reaksyon. electrophilic na karagdagan.

1. Halogenation (pagdaragdag ng isang halogen molecule). Ang Alkyne ay nakakabit ng dalawang halogen molecule (chlorine, bromine):

$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoethane),$

$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabromoethane)$

2. Hydrohalogenation (pagdaragdag ng hydrogen halide). Ang pagdaragdag ng reaksyon ng hydrogen halide, na nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng electrophilic, ay nagpapatuloy din sa dalawang yugto, at sa parehong mga yugto ang panuntunan ng Markovnikov ay natutupad:

$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropene),$

$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropane)$

3. Hydration (pagdaragdag ng tubig). Ang malaking kahalagahan para sa pang-industriyang synthesis ng mga ketone at aldehydes ay ang reaksyon ng pagdaragdag ng tubig (hydration), na tinatawag na Ang reaksyon ni Kucherov:

4. hydrogenation ng alkynes. Ang mga alkynes ay nagdaragdag ng hydrogen sa pagkakaroon ng mga metal catalyst ($Pt, Pd, Ni$):

$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$

$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$

Dahil ang triple bond ay naglalaman ng dalawang reaktibong $π$ na bono, ang mga alkane ay nagdaragdag ng hydrogen sa mga hakbang:

1) trimerization.

Kapag ang ethyne ay naipasa sa activated carbon, isang halo ng mga produkto ang nabuo, isa sa mga ito ay benzene:

2) dimerization.

Bilang karagdagan sa trimerization ng acetylene, posible rin ang dimerization nito. Sa ilalim ng pagkilos ng mga monovalent na tansong asin, nabuo ang vinylacetylene:

$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"butene-1-yn-3(vinylacetylene)")$

Ang sangkap na ito ay ginagamit upang makagawa ng chloroprene:

$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(chloroprene)=CH_2$

polymerization na gumagawa ng chloroprene rubber:

$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$

Oksihenasyon ng alkyne.

Ang ethine (acetylene) ay nasusunog sa oxygen na may paglabas ng napakalaking halaga ng init:

$2C_2H_2+5O_2→4CO_2+2H_2O+2600kJ$ Ang reaksyong ito ay batay sa pagkilos ng isang oxy-acetylene torch, ang apoy nito ay may napakataas na temperatura (higit sa $3000°C$), na ginagawang posible na gamitin ito para sa pagputol at pagwelding ng mga metal.

Sa hangin, ang acetylene ay nasusunog na may mausok na apoy, dahil. ang nilalaman ng carbon sa molekula nito ay mas mataas kaysa sa mga molekula ng ethane at ethene.

Alkynes, tulad ng alkenes, decolorize acidified solusyon ng potassium permanganate; sa kasong ito, ang pagkasira ng maramihang bono ay nangyayari.

Ionic (pamahalaan ni V.V. Markovnikov) at mga mekanismo ng radikal na reaksyon sa organikong kimika

Mga uri ng mga reaksiyong kemikal sa organikong kimika

Ang mga reaksyon ng mga organikong sangkap ay maaaring pormal na nahahati sa apat na pangunahing uri: pagpapalit, karagdagan, pag-aalis (pag-aalis) at muling pagsasaayos (isomerization). Malinaw, ang buong iba't ibang mga reaksyon ng mga organikong compound ay hindi maaaring bawasan sa iminungkahing pag-uuri (halimbawa, mga reaksyon ng pagkasunog). Gayunpaman, ang ganitong pag-uuri ay makakatulong upang magtatag ng mga pagkakatulad sa mga reaksyon na nagaganap sa pagitan ng mga di-organikong sangkap na pamilyar sa iyo mula sa kurso ng hindi organikong kimika.

Bilang isang patakaran, ang pangunahing organikong tambalan na nakikilahok sa reaksyon ay tinatawag na substrate, at ang iba pang bahagi ng reaksyon ay kondisyon na itinuturing bilang isang reagent.

Mga reaksyon ng pagpapalit

Ang mga reaksyon na nagreresulta sa pagpapalit ng isang atom o grupo ng mga atomo sa orihinal na molekula (substrate) sa iba pang mga atomo o grupo ng mga atomo ay tinatawag na mga reaksyon ng pagpapalit.

Ang mga reaksyon ng pagpapalit ay kinabibilangan ng mga saturated at aromatic compound tulad ng mga alkane, cycloalkane o arene.

Magbigay tayo ng mga halimbawa ng gayong mga reaksyon.

Sa ilalim ng pagkilos ng liwanag, ang mga atomo ng hydrogen sa isang molekula ng methane ay maaaring mapalitan ng mga atomo ng halogen, halimbawa, ng mga atomo ng klorin:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$

Ang isa pang halimbawa ng pagpapalit ng hydrogen ng halogen ay ang conversion ng benzene sa bromobenzene:

Ang equation para sa reaksyong ito ay maaaring isulat sa ibang paraan:

Sa ganitong paraan ng pagsulat, ang mga reagents, katalista, mga kondisyon ng reaksyon ay nakasulat sa itaas ng arrow, at ang mga produkto ng inorganic na reaksyon ay nakasulat sa ibaba nito.

Mga reaksyon sa karagdagan

Ang mga reaksyon, bilang isang resulta kung saan ang dalawa o higit pang mga molekula ng mga reactant ay pinagsama sa isa, ay tinatawag na mga reaksyon ng karagdagan.

Ang mga unsaturated compound, tulad ng mga alkenes o alkynes, ay pumapasok sa mga reaksyon ng karagdagan.

Depende sa kung aling molekula ang gumaganap bilang isang reagent, ang hydrogenation (o reduction), halogenation, hydrohalogenation, hydration, at iba pang mga reaksyon sa karagdagan ay nakikilala. Ang bawat isa sa kanila ay nangangailangan ng ilang mga kundisyon.

1. hydrogenation- ang reaksyon ng pagdaragdag ng isang molekula ng hydrogen sa isang maramihang bono:

$CH_3(-CH=)↙(\text "propene")CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3(-CH_2-)↙(\text"propane")-CH_3$

2.Hydrohalogenation— reaksyon ng pagdaragdag ng hydrogen halide (hydrochlorination):

$(CH_2=)↙(\text"ethene")CH_2+HCl→CH_3(-CH_2-)↙(\text"chloroethane")-Cl$

3.Halogenation- reaksyon sa pagdaragdag ng halogen:

$(CH_2=)↙(\text"ethene")CH_2+Cl_2→(CH_2Cl-CH_2Cl)↙(\text"1.2-dichloroethane")$

4. Polimerisasyon- isang espesyal na uri ng mga reaksyon sa karagdagan, kung saan ang mga molekula ng isang sangkap na may maliit na molekular na timbang ay pinagsama sa bawat isa upang bumuo ng mga molekula ng isang sangkap na may napakataas na molekular na timbang - macromolecules.

Ang mga reaksyong polimerisasyon ay ang mga proseso ng pagsasama-sama ng maraming molekula ng isang mababang molekular na timbang na substansiya (monomer) sa malalaking molekula (macromolecules) ng isang polimer.

Ang isang halimbawa ng reaksyon ng polymerization ay ang paggawa ng polyethylene mula sa ethylene (ethene) sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet radiation at isang radical polymerization initiator $R:$

$(nCH_2=)↙(\text"ethene")CH_2(→)↖(\text"UV light,R")((...-CH_2-CH_2-...)_n)↙(\text" polyethylene ")$

Ang covalent bond na pinaka-katangian ng mga organikong compound ay nabuo kapag ang mga atomic orbital ay nagsasapawan at ang pagbuo ng mga karaniwang pares ng elektron. Bilang resulta nito, nabuo ang isang orbital na karaniwan sa dalawang atomo, kung saan matatagpuan ang isang karaniwang pares ng elektron. Kapag nasira ang bono, maaaring mag-iba ang kapalaran ng mga karaniwang electron na ito.

Mga uri ng reaktibong particle sa organic chemistry

Ang isang orbital na may hindi magkapares na electron na kabilang sa isang atom ay maaaring mag-overlap sa isang orbital ng isa pang atom na naglalaman din ng isang hindi pares na elektron. Nagreresulta ito sa pagbuo ng isang covalent bond mekanismo ng palitan:

$H + H→H:H,$ o $H-H$

mekanismo ng palitan Ang pagbuo ng isang covalent bond ay napagtanto kung ang isang karaniwang pares ng elektron ay nabuo mula sa hindi magkapares na mga electron na kabilang sa iba't ibang mga atomo.

Ang prosesong kabaligtaran sa pagbuo ng isang covalent bond sa pamamagitan ng exchange mechanism ay ang bond breaking, kung saan ang isang electron ay napupunta sa bawat atom. Bilang resulta, nabuo ang dalawang uncharged na particle na may mga hindi pares na electron:

Ang ganitong mga particle ay tinatawag mga libreng radikal.

mga libreng radikal- mga atomo o grupo ng mga atom na may mga hindi magkapares na electron.

Ang mga reaksyong nagaganap sa ilalim ng pagkilos at may partisipasyon ng mga libreng radikal ay tinatawag na mga reaksyong libreng radikal.

Sa kurso ng inorganic na kimika, ito ay mga reaksyon ng pakikipag-ugnayan ng hydrogen sa oxygen, halogens, mga reaksyon ng pagkasunog. Mangyaring tandaan na ang mga reaksyon ng ganitong uri ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na bilis, pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init.

Ang isang covalent bond ay maaari ding mabuo ng mekanismo ng donor-acceptor. Ang isa sa mga orbital ng isang atom (o anion), kung saan matatagpuan ang isang hindi nakabahaging pares ng elektron, ay nasasapawan ng isang hindi napunong orbital ng isa pang atom (o cation), na mayroong isang hindi napunong orbital, at isang covalent bond ay nabuo, halimbawa. :

$H^(+)+(:O-H^(-))↙(\text"acceptor")→(H-O-H)↙(\text"donor")$

Ang pagkalagot ng isang covalent bond ay humahantong sa pagbuo ng positibo at negatibong sisingilin na mga particle; dahil sa kasong ito ang parehong mga electron mula sa karaniwang pares ng elektron ay nananatili sa isa sa mga atomo, ang pangalawang atom ay may hindi napunong orbital:

$R:|R=R:^(-)+R^(+)$

Isaalang-alang ang electrolytic dissociation ng mga acid:

$H:|Cl=H^(+)+Cl^(-)$

Madaling mahulaan ng isang tao na ang isang particle na may hindi nakabahaging pares ng electron $R:^(-)$, ibig sabihin, isang negatibong sisingilin na ion, ay maaakit sa mga atom na may positibong sisingilin o sa mga atom kung saan mayroong hindi bababa sa isang bahagyang o epektibong positibong singil. Ang mga particle na may hindi nakabahaging mga pares ng elektron ay tinatawag mga ahente ng nucleophilic (nucleus- ang nucleus, ang positibong sisingilin na bahagi ng atom), iyon ay, ang "mga kaibigan" ng nucleus, ang positibong singil.

Mga Nucleophile ($Nu$)- mga anion o mga molekula na mayroong nag-iisang pares ng mga electron na nakikipag-ugnayan sa mga bahagi ng mga molekula kung saan nakakonsentra ang isang epektibong positibong singil.

Mga halimbawa ng mga nucleophile: $Cl^(-)$ (chloride ion), $OH^(-)$ (hydroxide anion), $CH_3O^(-)$ (methoxide anion), $CH_3COO^(-)$ ( acetate anion ).

Ang mga particle na may isang hindi napunong orbital, sa kabaligtaran, ay may posibilidad na punan ito at, samakatuwid, ay maaakit sa mga rehiyon ng mga molekula na may mas mataas na density ng elektron, isang negatibong singil, at isang hindi nakabahaging pares ng elektron. Ang mga ito ay mga electrophile, "kaibigan" ng isang electron, isang negatibong singil, o mga particle na may mas mataas na density ng elektron.

mga electrophile- mga kasyon o molekula na mayroong hindi napunong electron orbital, na may posibilidad na punan ito ng mga electron, dahil ito ay humahantong sa isang mas kanais-nais na elektronikong pagsasaayos ng atom.

Mga halimbawa ng electrophile: $NO_2$ (nitro group), -$COOH$ (carboxyl), -$CN$ (nitrile group), -$COH$ (aldehyde group).

Hindi lahat ng particle na may walang laman na orbital ay isang electrophile. Kaya, halimbawa, ang mga alkali metal cation ay may pagsasaayos ng mga inert gas at hindi malamang na makakuha ng mga electron, dahil mayroon silang mababang electron affinity. Mula dito maaari nating tapusin na, sa kabila ng pagkakaroon ng isang hindi napunong orbital, ang mga naturang particle ay hindi magiging mga electrophile.

Mga pangunahing mekanismo ng reaksyon

Natukoy namin ang tatlong pangunahing uri ng mga partikulo ng reaksyon - mga libreng radikal, electrophile, nucleophile - at tatlong uri ng mekanismo ng reaksyon na naaayon sa kanila:

- libreng radikal;

- electrophilic;

- nucleophilic.

Bilang karagdagan sa pag-uuri ng mga reaksyon ayon sa uri ng tumutugon na mga particle, ang organikong kimika ay nakikilala ang apat na uri ng mga reaksyon ayon sa prinsipyo ng pagbabago ng komposisyon ng mga molekula: karagdagan, pagpapalit, pag-aalis, o pag-aalis (mula sa lat. pag-aalis- tanggalin, hatiin) at muling pagsasaayos. Dahil ang karagdagan at pagpapalit ay maaaring mangyari sa ilalim ng pagkilos ng lahat ng tatlong uri ng reaktibong species, maraming pangunahing mekanismo ng reaksyon ang maaaring makilala.

1.Pagpapalit ng libreng radikal:

$(CH_4)↙(\text"methane")+Br_2(→)↖(\text"UV light")(CH_3Br)↙(\text"bromomethane")+HBr$

2. Pagdaragdag ng libreng radikal:

$nCH_2=CH_2(→)↖(\text"UV light,R")(...-CH_2-CH_2-...)_n$

3. Pagpapalit ng electrophilic:

4. Electrophilic na koneksyon:

$CH_3-(CH=)↙(\text "propene")CH_2+HBr(→)↖(\text"solusyon")(CH_3-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropane")$

$CH_3(-C≡)↙(\text"propyne")CH+Cl_2(→)↖(\text"solusyon")(CH_3-CCl=CHCl)↙(\text"1,2-dichloropropene")$

5. Pagdaragdag ng nucleophilic:

Bilang karagdagan, isasaalang-alang namin ang mga reaksyon ng cleavage o pag-aalis na nagaganap sa ilalim ng impluwensya ng mga nucleophilic na particle - mga base.

6. Pag-aalis:

$CH_3-CHBr-CH_3+NaOH(→)↖(\text"alcohol solution")CH_3-CH=CH_2+NaBr+H_2O$

Panuntunan ng V. V. Markovnikov

Ang isang natatanging tampok ng alkenes (unsaturated hydrocarbons) ay ang kakayahang pumasok sa mga reaksyon ng karagdagan. Karamihan sa mga reaksyong ito ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng mekanismo electrophilic na karagdagan.

Hydrohalogenation (pagdaragdag ng hydrogen halide):

$CH_3(-CH-)↙(\text"propene")CH_2+HBr→CH_3(-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropane")$

Ang reaksyong ito ay napapailalim sa Ang panuntunan ni V. V. Markovnikov: kapag ang isang hydrogen halide ay idinagdag sa isang alkene, ang hydrogen ay idinagdag sa isang mas hydrogenated na carbon atom, i.e. ang atom kung saan mayroong mas maraming hydrogen atoms, at ang halogen - sa hindi gaanong hydrogenated.

; sa kasong ito, ang isang p-bond ay nasira at isa o dalawang s-bond ay nabuo. Upang tukuyin ang pagdaragdag ng mga reaksyon, ang simbolo na Ad ay ginagamit (mula sa Ingles. karagdagan - pag-akyat); para sa mga p-tion ng cycloaddition, hindi ginagamit ang naturang simbolo.

Depende sa likas na katangian ng substrate, ang mga reaksyon ng karagdagan ay nakikilala sa pamamagitan ng ilang o conjugated na maramihang mga bono, halimbawa: C = C, C = C, C = C-C = C, C = O, C = N, C = N. Makilala ang p - homolytic (Ad R) at heterolytic. mga accession. Ang huli, depende sa singil ng umaatakeng reagent, ay nahahati sa mga distrito ng electroph. (Ad E) at nucleoph. (AdN)mga karagdagan. Ang pag-uugali ng reagent ay nakasalalay sa uri ng substrate at ang mga kondisyon para sa pagsasagawa ng p-tion (solvent, ang pagkakaroon ng isang katalista, ang epekto ng UV irradiation, atbp.). Mn. reagents sa iba't ibang mga kondisyon ay maaaring ipakita dec. mga uri ng reaksyon. kakayahan, hal. ang mga halogens ay maaaring kumilos bilang radikal, electrophobic. at maging ang nucleoph. mga ahente.

Naib. ang mga reaksyon ng karagdagan sa maraming carbon-carbon bond ay pinag-aralan. Ang mga prosesong ito ay nagpapatuloy ayon sa isang stepwise (staged) o synchronous (coordinated) na mekanismo. Sa pamamagitan ng isang stepwise na mekanismo, ang unang yugto ay ang pag-atake ng nucleophile, electrophile, o libre. radical, ang pangalawa ay ang recombination ng resultang intermediate na may positive., Negative. o isang neutral na butil, halimbawa:

Electrof. o nucleoph. ang mga particle ay hindi kailangang mga ions; maaari silang kumatawan sa isang electron-withdraw o electron-donate na bahagi (grupo) ng isang molekula. Ang mga R-tion ng Ad N ay posible lamang sa mga C=C bond na isinaaktibo ng mga pamalit na nag-withdraw ng elektron; ang pagpapatupad ng Ad E ay nangangailangan ng alinman sa hindi napalitang C=C na mga bono o yaong na-activate ng mga pamalit na nag-donate ng elektron. Para sa p-tion Ad R, hindi mahalaga ang likas na katangian ng substituent sa C=C bond.

Stereochem. ang resulta ng pagdaragdag ng hakbang ay nakasalalay sa mekanismo ng p-tion at sa likas na katangian ng mga tumutugon na compound. Oo, electro. ang karagdagan sa mga olefin ay maaaring magpatuloy bilang anak-dagdag - ang mga particle Y at W ay umaatake sa molekula mula sa isang bahagi ng eroplano ng double bond o bilang anti-attachment - ang mga particle ay umaatake mula sa iba't ibang panig ng eroplano; sa ilang mga kaso, ang mga distrito ay hindi stereospecifically pumunta. Nucleof. Ang karagdagan na kinasasangkutan ng mga carbanion ay nagpapatuloy, bilang panuntunan, sa hindi stereospecifically. Sa mga reaksyon ng pagdaragdag ng triple bond, ang pagdaragdag ng syn ay humahantong sa cis isomer, at anti karagdagan sa trans isomer.

Sa kaso ng isang sabaysabay na mekanismo, ang pag-atake sa parehong mga C atom ay isinasagawa nang sabay-sabay at ang p-tion ay nagpapatuloy bilang isang dipolar na karagdagan (tingnan ang Cyclloaddition), habang ang pagdaragdag ng reaksyon sa isang doble o triple bond ay nagpapatuloy bilang isang son- karagdagan (tingnan, halimbawa, Reppe reaksyon).

P Ang mga reaksyon ng karagdagan sa conjugated double bond na nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang stepwise na mekanismo ay humahantong sa pagbuo ng 1,2- at 1,4-addition na mga produkto:

Ang kasabay na 1,4-dagdag sa dienes ay nagpapatuloy tulad ng sumusunod. paraan:


Ang isang espesyal na uri ng mga reaksyon sa karagdagan ay conjugated karagdagan. Ang daloy ng naturang mga p-tion ay sinamahan ng pagbubuklod ng p-solvent (o isang espesyal na idinagdag na reagent) sa huling yugto ng proseso. Halimbawa, conjugated elektrof. ang pagdaragdag ng mga halogens sa alkenes sa CH 3 COOH leads, kasama ang 1,2-dihalides, sa b-acetoxyalkyl halides:

Mga halimbawa ng conjugated nucleoph. pag-akyat - reaksyon at pakikipag-ugnayan ni Michael. activated alkenes na may cyanide anion sa protic p-solvents SH:


Sa kaso ng mga reaksyon ng karagdagan sa maramihang carbon-hetero-atom bond, kung saan inilalagay. ang singil ay naisalokal sa C atom (C=O, C=N, C=N at C=S na mga bono), ang mga nucleophile ay palaging nakakabit sa C atom, at mga electrophile sa heteroatom. Sa naib. Ang mga reaksyon sa pagdaragdag ng nucleophilic sa pangkat ng carbonyl ay pinag-aralan sa isang antas:



P Ang reaksyon ng koneksyon sa C atom ay maaaring isa sa mga yugto ng pagpapalit ng p-tion sa aromatic. sa isang hilera, halimbawa:

Mga kemikal na katangian ng alkanes

Ang mga alkanes (paraffins) ay mga non-cyclic hydrocarbons, sa mga molekula kung saan ang lahat ng mga carbon atom ay konektado lamang sa pamamagitan ng mga solong bono. Sa madaling salita, walang maramihang, doble o triple na mga bono sa mga molekula ng alkanes. Sa katunayan, ang mga alkane ay mga hydrocarbon na naglalaman ng pinakamataas na posibleng bilang ng mga atomo ng hydrogen, at samakatuwid ang mga ito ay tinatawag na paglilimita (saturated).

Dahil sa saturation, ang mga alkane ay hindi maaaring pumasok sa mga reaksyon ng karagdagan.

Dahil ang carbon at hydrogen atoms ay may medyo malapit na electronegativity, humahantong ito sa katotohanan na ang mga CH bond sa kanilang mga molekula ay napakababang polarity. Sa pagsasaalang-alang na ito, para sa mga alkanes, ang mga reaksyon na nagpapatuloy ayon sa mekanismo ng radikal na pagpapalit, na tinutukoy ng simbolong S R, ay higit na katangian.

1. Mga reaksyon ng pagpapalit

Sa mga reaksyon ng ganitong uri, ang mga bono ng carbon-hydrogen ay nasira.

RH + XY → RX + HY

Halogenation

Ang mga alkane ay tumutugon sa mga halogens (chlorine at bromine) sa ilalim ng pagkilos ng ultraviolet light o may malakas na init. Sa kasong ito, ang isang halo ng mga halogen derivatives na may iba't ibang antas ng pagpapalit ng mga atomo ng hydrogen ay nabuo - mono-, di-tri-, atbp. halogen-substituted alkanes.

Sa halimbawa ng methane, ganito ang hitsura:

Sa pamamagitan ng pagpapalit ng halogen/methane ratio sa reaction mixture, posibleng matiyak na ang anumang partikular na methane halogen derivative ay nangingibabaw sa komposisyon ng mga produkto.

mekanismo ng reaksyon

Suriin natin ang mekanismo ng free radical substitution reaction gamit ang halimbawa ng interaksyon ng methane at chlorine. Binubuo ito ng tatlong yugto:

  1. pagsisimula (o pagsisimula ng kadena) - ang proseso ng pagbuo ng mga libreng radikal sa ilalim ng pagkilos ng enerhiya mula sa labas - pag-iilaw sa UV light o pag-init. Sa yugtong ito, ang molekula ng chlorine ay sumasailalim sa isang homolytic cleavage ng Cl-Cl bond na may pagbuo ng mga libreng radical:

Ang mga libreng radikal, gaya ng makikita mula sa pigura sa itaas, ay tinatawag na mga atomo o mga grupo ng mga atomo na may isa o higit pang hindi magkapares na mga electron (Cl, H, CH 3, CH 2, atbp.);

2. Pag-unlad ng kadena

Ang yugtong ito ay binubuo sa pakikipag-ugnayan ng mga aktibong libreng radikal sa mga di-aktibong molekula. Sa kasong ito, nabuo ang mga bagong radikal. Sa partikular, kapag ang mga chlorine radical ay kumikilos sa mga molekula ng alkane, isang alkyl radical at hydrogen chloride ay nabuo. Sa turn, ang alkyl radical, na nagbabanggaan sa mga chlorine molecule, ay bumubuo ng chlorine derivative at isang bagong chlorine radical:

3) Masira (kamatayan) ng kadena:

Nangyayari bilang resulta ng recombination ng dalawang radical sa isa't isa sa mga hindi aktibong molekula:

2. Mga reaksyon ng oksihenasyon

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga alkane ay hindi gumagalaw na may kinalaman sa mga malakas na ahente ng oxidizing tulad ng concentrated sulfuric at nitric acids, permanganate at potassium dichromate (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7).

Pagkasunog sa oxygen

A) kumpletong pagkasunog na may labis na oxygen. Humantong sa pagbuo ng carbon dioxide at tubig:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

B) hindi kumpletong pagkasunog na may kakulangan ng oxygen:

2CH 4 + 3O 2 \u003d 2CO + 4H 2 O

CH 4 + O 2 \u003d C + 2H 2 O

Catalytic oxidation na may oxygen

Bilang resulta ng pag-init ng mga alkanes na may oxygen (~200 o C) sa pagkakaroon ng mga catalyst, maraming uri ng mga organikong produkto ang maaaring makuha mula sa kanila: aldehydes, ketones, alcohols, carboxylic acids.

Halimbawa, ang methane, depende sa likas na katangian ng catalyst, ay maaaring ma-oxidize sa methyl alcohol, formaldehyde, o formic acid:

3. Thermal transformations ng alkanes

Nagbitak

Ang pag-crack (mula sa English to crack - to tear) ay isang kemikal na proseso na nagaganap sa mataas na temperatura, bilang isang resulta kung saan ang carbon skeleton ng mga molekula ng alkane ay nasira sa pagbuo ng mga molekula ng alkene at alkane na may mas mababang timbang ng molekular kumpara sa mga orihinal na alkane. Halimbawa:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CH \u003d CH 2

Ang pag-crack ay maaaring thermal o catalytic. Para sa pagpapatupad ng catalytic cracking, dahil sa paggamit ng mga catalyst, makabuluhang mas mababang temperatura ang ginagamit kumpara sa thermal cracking.

Dehydrogenation

Ang pag-aalis ng hydrogen ay nangyayari bilang resulta ng pagsira sa mga bono ng C-H; isinasagawa sa pagkakaroon ng mga catalyst sa mataas na temperatura. Ang dehydrogenation ng methane ay gumagawa ng acetylene:

2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2

Ang pag-init ng methane sa 1200 ° C ay humahantong sa pagkabulok nito sa mga simpleng sangkap:

CH 4 → C + 2H 2

Ang dehydrogenation ng iba pang mga alkanes ay nagbibigay ng mga alkenes:

C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2

Kapag dehydrogenating n-butane, butene-1 at butene-2 ​​​​ay nabuo (ang huli sa anyo cis- at kawalan ng ulirat-isomer):

Dehydrocyclization

Isomerization

Mga kemikal na katangian ng cycloalkanes

Ang mga kemikal na katangian ng mga cycloalkane na may higit sa apat na carbon atoms sa mga cycle ay karaniwang halos magkapareho sa mga alkanes. Para sa cyclopropane at cyclobutane, kakaiba, ang mga reaksyon ng karagdagan ay katangian. Ito ay dahil sa mataas na tensyon sa loob ng cycle, na humahantong sa katotohanan na ang mga cycle na ito ay may posibilidad na masira. Kaya ang cyclopropane at cyclobutane ay madaling magdagdag ng bromine, hydrogen o hydrogen chloride:

Mga kemikal na katangian ng alkenes

1. Mga reaksyon ng karagdagan

Dahil ang dobleng bono sa mga molekula ng alkene ay binubuo ng isang malakas na bono ng sigma at isang mahina na bono ng pi, sila ay medyo aktibong mga compound na madaling pumasok sa mga reaksyon ng karagdagan. Ang mga alkenes ay madalas na pumapasok sa gayong mga reaksyon kahit na sa ilalim ng banayad na mga kondisyon - sa malamig, sa may tubig na mga solusyon at mga organikong solvent.

Hydrogenation ng mga alkenes

Ang mga alkenes ay maaaring magdagdag ng hydrogen sa pagkakaroon ng mga catalyst (platinum, palladium, nickel):

CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3

Ang hydrogenation ng mga alkenes ay madaling nagpapatuloy kahit na sa normal na presyon at bahagyang pag-init. Ang isang kagiliw-giliw na katotohanan ay ang parehong mga catalyst ay maaaring gamitin para sa dehydrogenation ng mga alkanes sa alkenes, tanging ang proseso ng dehydrogenation ay nagpapatuloy sa isang mas mataas na temperatura at mas mababang presyon.

Halogenation

Ang mga alkenes ay madaling pumasok sa isang karagdagan na reaksyon sa bromine kapwa sa may tubig na solusyon at sa mga organikong solvent. Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan, sa una ang mga dilaw na solusyon ng bromine ay nawawala ang kanilang kulay, i.e. pagkawalan ng kulay.

CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br

Hydrohalogenation

Madaling makita na ang pagdaragdag ng isang hydrogen halide sa isang unsymmetrical alkene molecule ay dapat theoretically humantong sa isang pinaghalong dalawang isomer. Halimbawa, kapag ang hydrogen bromide ay idinagdag sa propene, ang mga sumusunod na produkto ay dapat makuha:

Gayunpaman, sa kawalan ng mga tiyak na kondisyon (halimbawa, ang pagkakaroon ng mga peroxide sa pinaghalong reaksyon), ang pagdaragdag ng isang molekula ng hydrogen halide ay magaganap nang mahigpit alinsunod sa panuntunan ng Markovnikov:

Ang pagdaragdag ng isang hydrogen halide sa isang alkene ay nangyayari sa paraang ang hydrogen ay nakakabit sa isang carbon atom na may mas malaking bilang ng mga hydrogen atoms (mas hydrogenated), at isang halogen ay nakakabit sa isang carbon atom na may mas maliit na bilang ng mga hydrogen atoms (hindi gaanong hydrogenated).

Hydration

Ang reaksyong ito ay humahantong sa pagbuo ng mga alkohol, at nagpapatuloy din alinsunod sa panuntunan ng Markovnikov:

Tulad ng maaari mong hulaan, dahil sa ang katunayan na ang pagdaragdag ng tubig sa molekula ng alkene ay nangyayari ayon sa panuntunan ng Markovnikov, ang pagbuo ng pangunahing alkohol ay posible lamang sa kaso ng ethylene hydration:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

Ito ay sa pamamagitan ng reaksyong ito na ang pangunahing halaga ng ethyl alcohol ay isinasagawa sa industriya ng malaking kapasidad.

Polimerisasyon

Ang isang tiyak na kaso ng reaksyon ng karagdagan ay ang reaksyon ng polimerisasyon, na, hindi katulad ng halogenation, hydrohalogenation at hydration, ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng isang libreng radikal na mekanismo:

Mga reaksyon ng oksihenasyon

Tulad ng lahat ng iba pang hydrocarbons, ang mga alkenes ay madaling nasusunog sa oxygen upang bumuo ng carbon dioxide at tubig. Ang equation para sa pagkasunog ng mga alkenes sa labis na oxygen ay may anyo:

C n H 2n + (3/2)nO 2 → nCO 2 + nH 2 O

Hindi tulad ng mga alkanes, ang mga alkenes ay madaling ma-oxidized. Sa ilalim ng pagkilos ng isang may tubig na solusyon ng KMnO 4 sa mga alkenes, pagkawalan ng kulay, na isang husay na reaksyon sa doble at triple na mga bono ng CC sa mga molekula ng mga organikong sangkap.

Ang oksihenasyon ng mga alkenes na may potassium permanganate sa isang neutral o bahagyang alkalina na solusyon ay humahantong sa pagbuo ng mga diols (dihydric alcohols):

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (paglamig)

Sa isang acidic na kapaligiran, ang isang kumpletong cleavage ng double bond ay nangyayari sa pagbabago ng mga carbon atoms na nabuo ang double bond sa mga carboxyl group:

5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (pagpainit)

Kung ang dobleng C=C na bono ay nasa dulo ng molekula ng alkene, kung gayon ang carbon dioxide ay nabuo bilang produkto ng oksihenasyon ng matinding carbon atom sa dobleng bono. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang intermediate na produkto ng oksihenasyon, ang formic acid, ay madaling na-oxidized sa pamamagitan ng kanyang sarili sa labis na isang oxidizing agent:

5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (pagpainit)

Sa oksihenasyon ng mga alkenes, kung saan ang C atom sa double bond ay naglalaman ng dalawang hydrocarbon substituents, isang ketone ang nabuo. Halimbawa, ang oksihenasyon ng 2-methylbutene-2 ​​ay gumagawa ng acetone at acetic acid.

Ang oksihenasyon ng mga alkenes, na sumisira sa carbon skeleton sa double bond, ay ginagamit upang itatag ang kanilang istraktura.

Mga kemikal na katangian ng alkadienes

Mga reaksyon sa karagdagan

Halimbawa, ang pagdaragdag ng mga halogens:

Ang tubig ng bromine ay nagiging walang kulay.

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang pagdaragdag ng mga atomo ng halogen ay nangyayari sa mga dulo ng molekula ng butadiene-1,3, habang ang mga bono ng π ay nasira, ang mga atomo ng bromine ay nakakabit sa mga sukdulang atomo ng carbon, at ang mga libreng valence ay bumubuo ng isang bagong bono ng π. Kaya, parang may "movement" ng double bond. Sa labis na bromine, maaaring magdagdag ng isa pang molekula ng bromine sa lugar ng nabuong double bond.

mga reaksyon ng polimerisasyon

Mga kemikal na katangian ng alkynes

Ang mga alkynes ay unsaturated (unsaturated) hydrocarbons at samakatuwid ay may kakayahang pumasok sa mga reaksyon ng karagdagan. Kabilang sa mga reaksyon ng pagdaragdag para sa mga alkynes, ang pagdaragdag ng electrophilic ay ang pinakakaraniwan.

Halogenation

Dahil ang triple bond ng mga molekulang alkyne ay binubuo ng isang mas malakas na sigma bond at dalawang mas mahinang pi bond, nagagawa nilang ilakip ang alinman sa isa o dalawang halogen molecule. Ang pagdaragdag ng dalawang halogen molecule ng isang alkyne molecule ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng electrophilic mechanism na sunud-sunod sa dalawang yugto:

Hydrohalogenation

Ang pagdaragdag ng mga molekula ng hydrogen halide ay nagpapatuloy din sa pamamagitan ng mekanismong electrophilic at sa dalawang yugto. Sa parehong mga yugto, ang karagdagan ay nagpapatuloy alinsunod sa panuntunan ng Markovnikov:

Hydration

Ang pagdaragdag ng tubig sa mga alkynes ay nangyayari sa pagkakaroon ng mga ruthium salts sa isang acidic na daluyan at tinatawag na reaksyon ng Kucherov.

Bilang resulta ng hydration ng pagdaragdag ng tubig sa acetylene, ang acetaldehyde (acetic aldehyde) ay nabuo:

Para sa mga homologue ng acetylene, ang pagdaragdag ng tubig ay humahantong sa pagbuo ng mga ketone:

Alkyne hydrogenation

Ang mga alkynes ay tumutugon sa hydrogen sa dalawang hakbang. Ang mga metal tulad ng platinum, palladium, nickel ay ginagamit bilang mga katalista:

Alkyne trimerization

Kapag ang acetylene ay ipinapasa sa activated carbon sa mataas na temperatura, ang isang halo ng iba't ibang mga produkto ay nabuo mula dito, ang pangunahing nito ay benzene, isang produkto ng acetylene trimerization:

Dimerization ng alkynes

Ang acetylene ay pumapasok din sa isang dimerization reaction. Ang proseso ay nagpapatuloy sa pagkakaroon ng mga tansong asin bilang mga katalista:

Oksihenasyon ng alkyne

Ang mga alkynes ay nasusunog sa oxygen:

C n H 2n-2 + (3n-1) / 2 O 2 → nCO 2 + (n-1) H 2 O

Ang pakikipag-ugnayan ng mga alkynes sa mga base

Ang mga alkynes na may triple C≡C sa dulo ng molekula, hindi tulad ng iba pang mga alkynes, ay maaaring pumasok sa mga reaksyon kung saan ang hydrogen atom sa triple bond ay pinapalitan ng isang metal. Halimbawa, ang acetylene ay tumutugon sa sodium amide sa likidong ammonia:

HC≡CH + 2NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3,

at gayundin ng ammonia solution ng silver oxide, na bumubuo ng hindi matutunaw na mga sangkap na parang asin na tinatawag na acetylenides:

Salamat sa reaksyong ito, posible na makilala ang mga alkynes na may isang terminal na triple bond, gayundin ang paghiwalayin ang naturang alkyne mula sa isang halo sa iba pang mga alkynes.

Dapat pansinin na ang lahat ng pilak at tansong acetylenides ay mga paputok na sangkap.

Ang mga acetylide ay may kakayahang tumugon sa mga halogen derivatives, na ginagamit sa synthesis ng mas kumplikadong mga organikong compound na may triple bond:

CH 3 -C≡CH + NaNH 2 → CH 3 -C≡CNa + NH 3

CH 3 -C≡CNa + CH 3 Br → CH 3 -C≡C-CH 3 + NaBr

Mga kemikal na katangian ng aromatic hydrocarbons

Ang aromatic na katangian ng bono ay nakakaapekto sa mga kemikal na katangian ng benzenes at iba pang aromatic hydrocarbons.

Ang nag-iisang 6pi electron system ay mas matatag kaysa sa conventional pi bond. Samakatuwid, para sa aromatic hydrocarbons, ang mga reaksyon ng pagpapalit ay higit na katangian kaysa sa mga reaksyon ng karagdagan. Ang mga arenes ay pumapasok sa mga reaksyon ng pagpapalit sa pamamagitan ng isang electrophilic na mekanismo.

Mga reaksyon ng pagpapalit

Halogenation

Nitrasyon

Ang reaksyon ng nitration ay pinakamahusay na nagpapatuloy sa ilalim ng pagkilos ng hindi purong nitric acid, ngunit ang halo nito na may puro sulfuric acid, ang tinatawag na nitrating mixture:

Alkylation

Ang reaksyon kung saan ang isa sa mga hydrogen atoms sa aromatic nucleus ay pinalitan ng isang hydrocarbon radical:

Maaari ding gamitin ang mga alkenes sa halip na mga halogenated alkanes. Ang mga aluminyo halides, ferric iron halides o inorganic acid ay maaaring gamitin bilang mga catalyst.<

Mga reaksyon sa karagdagan

hydrogenation

Pag-akyat ng chlorine

Nagpapatuloy ito sa pamamagitan ng isang radikal na mekanismo sa ilalim ng matinding pag-iilaw ng ultraviolet light:

Katulad nito, ang reaksyon ay maaaring magpatuloy lamang sa klorin.

Mga reaksyon ng oksihenasyon

Pagkasunog

2C 6 H 6 + 15O 2 \u003d 12CO 2 + 6H 2 O + Q

hindi kumpletong oksihenasyon

Ang singsing na benzene ay lumalaban sa mga ahente ng oxidizing tulad ng KMnO 4 at K 2 Cr 2 O 7 . Ang reaksyon ay hindi napupunta.

Dibisyon ng mga substituent sa singsing ng benzene sa dalawang uri:

Isaalang-alang ang mga kemikal na katangian ng benzene homologues gamit ang toluene bilang isang halimbawa.

Mga kemikal na katangian ng toluene

Halogenation

Ang toluene molecule ay maaaring ituring na binubuo ng mga fragment ng benzene at methane molecule. Samakatuwid, makatuwirang ipagpalagay na ang mga kemikal na katangian ng toluene ay dapat sa ilang lawak ay pagsamahin ang mga kemikal na katangian ng dalawang sangkap na ito na kinuha nang hiwalay. Sa partikular, ito ay tiyak kung ano ang naobserbahan sa panahon ng halogenation nito. Alam na natin na ang benzene ay pumapasok sa isang substitution reaction na may chlorine sa pamamagitan ng isang electrophilic na mekanismo, at ang mga catalyst (aluminum o ferric halides) ay dapat gamitin upang maisagawa ang reaksyong ito. Kasabay nito, ang mitein ay may kakayahang tumugon sa murang luntian, ngunit sa pamamagitan ng isang mekanismo ng libreng radikal, na nangangailangan ng pag-iilaw ng unang pinaghalong reaksyon na may ilaw ng UV. Ang Toluene, depende sa mga kondisyon kung saan ito sumasailalim sa chlorination, ay maaaring magbigay ng alinman sa mga produkto ng pagpapalit ng mga atomo ng hydrogen sa singsing ng benzene - para dito kailangan mong gumamit ng parehong mga kondisyon tulad ng sa chlorination ng benzene, o mga produkto ng pagpapalit ng mga hydrogen atoms sa methyl radical, kung nasa ibabaw nito, kung paano kumilos sa methane na may chlorine kapag na-irradiated ng ultraviolet light:

Tulad ng makikita mo, ang chlorination ng toluene sa pagkakaroon ng aluminum chloride ay humantong sa dalawang magkaibang mga produkto - ortho- at para-chlorotoluene. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang methyl radical ay isang substituent ng unang uri.

Kung ang chlorination ng toluene sa pagkakaroon ng AlCl 3 ay isinasagawa nang labis sa chlorine, ang pagbuo ng trichlorine-substituted toluene ay posible:

Katulad nito, kapag ang toluene ay chlorinated sa liwanag sa isang mas mataas na chlorine / toluene ratio, dichloromethylbenzene o trichloromethylbenzene ay maaaring makuha:

Nitrasyon

Ang pagpapalit ng hydrogen atoms para sa nitrogroup, sa panahon ng nitration ng toluene na may pinaghalong puro nitric at sulfuric acid, ay humahantong sa mga produkto ng pagpapalit sa aromatic nucleus, at hindi sa methyl radical:

Alkylation

Tulad ng nabanggit na, ang methyl radical ay isang orientant ng unang uri, samakatuwid, ang Friedel-Crafts alkylation nito ay humahantong sa mga produkto ng pagpapalit sa mga posisyon ng ortho at para:

Mga reaksyon sa karagdagan

Ang Toluene ay maaaring hydrogenated sa methylcyclohexane gamit ang metal catalysts (Pt, Pd, Ni):

C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O

hindi kumpletong oksihenasyon

Sa ilalim ng pagkilos ng naturang ahente ng oxidizing bilang isang may tubig na solusyon ng potassium permanganate, ang side chain ay sumasailalim sa oksihenasyon. Ang mabangong nucleus ay hindi maaaring ma-oxidized sa ilalim ng gayong mga kondisyon. Sa kasong ito, depende sa pH ng solusyon, alinman sa isang carboxylic acid o asin nito ay mabubuo.