Alkenlarning umumiy formulasi. Alkenlarning xossalari va xarakteristikalari
4. Alkenlarning kimyoviy xossalari
Etilendagi qo'sh uglerod-uglerod bog'ining energiyasi (146 kkal/mol) etandagi bitta C-C bog'ining ikkilangan energiyasidan (288=176 kkal/mol) sezilarli darajada past. Etilendagi -C-C bog'i -bog'dan kuchliroqdir, shuning uchun alkenlarning -bog'ning uzilishi bilan ikkita yangi oddiy -bog'larning hosil bo'lishi bilan kechadigan reaktsiyalari termodinamik jihatdan qulay jarayondir. Masalan, gaz fazasida, hisoblangan ma'lumotlarga ko'ra, quyida keltirilgan barcha reaktsiyalar, ularning haqiqiy mexanizmidan qat'i nazar, sezilarli salbiy entalpiya bilan ekzotermikdir.
Molekulyar orbitallar nazariyasi nuqtai nazaridan ham shunday xulosaga kelish mumkinki -bog -bog'dan ko'ra ko'proq reaktivdir. Etilenning molekulyar orbitallarini ko'rib chiqaylik (2-rasm).
Haqiqatan ham, etilenning bog'lovchi -orbitali bog'lovchi -orbitalga qaraganda yuqori energiyaga ega va aksincha, etilenning antibog'lanish *-orbitali C=C bog'ining antibog'lanish *-orbitalidan pastda joylashgan. Oddiy sharoitda etilenning *- va *-orbitallari bo'sh. Demak, etilen va boshqa alkenlarning reaktivligini belgilovchi chegara orbitallari -orbitallar bo'ladi.
4.1. Alkenlarning katalitik gidrogenlanishi
Etilen va boshqa alkenlarning alkanlarga gidrogenlanishi issiqlik ajralib chiqishi bilan birga bo'lishiga qaramay, bu reaksiya faqat ma'lum katalizatorlar ishtirokida sezilarli tezlikda boradi. Katalizator, ta'rifiga ko'ra, reaktsiyaning termal ta'siriga ta'sir qilmaydi va uning roli faollashuv energiyasini kamaytirish uchun kamayadi. Alkenlarning geterogen va bir jinsli katalitik gidrogenlanishini farqlash kerak. Geterogen gidrogenlashda nozik bo'lingan metall katalizatorlar - platina, palladiy, ruteniy, rodiy, osmiy va nikel, sof shaklda yoki inert tashuvchilarda qo'llab-quvvatlanadigan - BaSO 4, CaCO 3, faollashtirilgan uglerod, Al 2 O 3 va boshqalar ishlatiladi. Ulardan organik muhitda erimaydi va geterogen katalizator vazifasini bajaradi. Ruteniy va rodiy ular orasida eng faol, ammo platina va nikel eng keng tarqalgan. Platina odatda qora dioksid PtO 2 shaklida ishlatiladi, odatda "Adams katalizatori" deb nomlanadi. Platin dioksidi xlorplatin kislotasi H 2 PtCl 6 ni eritish orqali olinadi. 6H 2 O yoki ammoniy geksaxlorplatinat (NH 4) 2 PtCl 6 natriy nitrat bilan. Alkenlarni Adams katalizatori bilan gidrogenlash odatda normal bosimda va 20-50 0 S haroratda spirt, sirka kislota, etil asetatda amalga oshiriladi. Vodorod orqali o'tganda, platina dioksidi to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya idishida platina qora rangga kamayadi, bu gidrogenatsiyani katalizlaydi. Boshqa faolroq platina guruhi metallari Pd / C yoki Pd / BaSO 4, Ru / Al 2 O 3 kabi inert tayanchlarda qo'llaniladi; Rh/C va boshqalar.Koʻmirga yotqizilgan palladiy 0-20 0 S va normal bosimda alkenlarning alkanlarga gidrogenlanishini spirtli eritmada katalizlaydi. Nikel odatda "Raney nikel" deb ataladigan shaklda ishlatiladi. Ushbu katalizatorni olish uchun nikel-alyuminiy qotishmasi deyarli barcha alyuminiyni olib tashlash uchun issiq suvli gidroksidi bilan ishlov beriladi, keyin esa neytral bo'lgunga qadar suv bilan ishlanadi. Katalizator g'ovakli tuzilishga ega va shuning uchun skelet nikel katalizatori deb ham ataladi. Raney nikel ustidagi alkenlarni gidrogenlashning odatiy shartlari taxminan 5-10 atm bosim va 50-100 0 S haroratni talab qiladi, ya'ni bu katalizator platina guruhi metallariga qaraganda ancha kam faol, lekin u oqroq va arzonroq. Quyida asiklik va siklik alkenlarni heterojen katalitik gidrogenlashning ba'zi tipik misollari keltirilgan:
Ikkala vodorod atomi ham katalizator metallining yuzasidan qo'sh bog'ning uglerod atomlariga biriktirilganligi sababli, qo'shilish odatda qo'sh bog'ning bir tomonida sodir bo'ladi. Ushbu turdagi biriktirma deyiladi sin- ulanish. Reagentning ikkita bo'lagi ko'p bog'lanishning turli tomonlaridan (ikki yoki uch) biriktirilgan hollarda qarshi- qo'shilish. Shartlar sin- va qarshi- atamalarga ma'no jihatdan teng cis- va trans-. Chalkashlik va tushunmovchiliklarni oldini olish uchun atamalar sin- va qarshi- ulanish turi va shartlariga qarang cis- va trans- substratning tuzilishiga.
Alkenlardagi qo'sh bog'lanish boshqa ko'plab funktsional guruhlarga (C=O, COOR, CN va boshqalar) qaraganda tezroq vodorodlanadi va shuning uchun C=C qo'sh bog'lanishning gidrogenlanishi ko'pincha selektiv jarayondir, agar gidrogenlash amalga oshirilsa. yumshoq sharoitda (0-20 0 S va atmosfera bosimida). Quyida ba'zi tipik misollar keltirilgan:
Bunday sharoitda benzol halqasi kamaymaydi.
Katalitik gidrogenlashning katta va asosiy yutug'i bir hil eritmada gidrogenlanishni katalizlovchi eruvchan metall komplekslarining kashf etilishidir. Metall katalizatorlar yuzasida geterogen gidrogenlanish alkenlarning izomerlanishi va yagona uglerod-uglerod bog'larining bo'linishi (gidrogenoliz) kabi bir qator muhim kamchiliklarga ega. Bir hil gidrogenatsiya bu kamchiliklardan mahrum. So'nggi yillarda bir hil gidrogenlash katalizatorlarining katta guruhi - turli ligandlarni o'z ichiga olgan o'tish metall komplekslari olindi. Bir hil gidrogenatsiyalash uchun eng yaxshi katalizatorlar rodiy (I) va ruteniy (III) xloridlarning trifenilfosfin - tris (trifenilfosfin) rodiy xlorid (Ph 3 P) 3 RhCl (Uilkinson katalizatori) va trifosfin (rufni) gidrofenid (rufenilfosfin) bilan komplekslaridir. ) 3 RuHCl. Rodyum (III) xloridning trifenilfosfin bilan o'zaro ta'siri natijasida olingan eng qulay rodyum kompleksi. Uilkinsonning rodiy kompleksi odatdagi sharoitda qo'sh bog'lanishni gidrogenlash uchun ishlatiladi.
Gomogen katalizatorlarning muhim afzalligi - ularning gidrogenlanish tezligidagi katta farq tufayli mono yoki ikki o'rinbosar qo'sh bog'lanishni tri- va tetrasubstitusiyalangan qo'sh bog'lar ishtirokida tanlab qisqarish imkoniyatidir.
Bir hil katalizatorlarda vodorod qo'shilishi ham sodir bo'ladi sin- qo'shilish. Shunday qilib, tiklanish cis-buten-2 deyteriy bu sharoitda olib keladi mezo-2,3-dideuterobutan.
4.2. Diimid bilan ikki tomonlama bog'lanishni kamaytirish
Alkenlarni mos keladigan alkanlarga qaytarish diimid NH=NH yordamida muvaffaqiyatli amalga oshirilishi mumkin.
Diimid ikkita asosiy usul bilan olinadi: gidrazinni Cu 2+ ionlari ishtirokida vodorod peroksid bilan oksidlash yoki gidrazinning Ni-Raney bilan o'zaro ta'siri (gidrazinni dehidrogenlash). Agar reaksiya aralashmasida alken bo'lsa, uning qo'sh bog'i juda beqaror diimid ta'sirida gidrogenlanishga uchraydi. Ushbu usulning o'ziga xos xususiyati - qat'iylik sin-tiklanish jarayonining stereospesifikligi. Bu reaktsiya kosmosda ikkala reaksiyaga kirishuvchi molekulalarning qat'iy yo'nalishi bilan siklik faollashtirilgan kompleks orqali boradi, deb ishoniladi.
4.3. Alkenlarning qo'sh bog'lanishida elektrofil qo'shilish reaktsiyalari
Alkenlarning HOMO va LUMO larining chegara orbitallari egallangan - va bo'sh *-orbitallardir. Binobarin, elektrofillar (E+) bilan reaksiyalarda -orbital, nukleofillar bilan reaksiyalarda (Nu -) esa C=C bog`ining *-orbitali ishtirok etadi (3-rasmga qarang). Aksariyat hollarda oddiy alkenlar elektrofillar bilan oson reaksiyaga kirishadi, nukleofillar bilan esa katta qiyinchilik bilan reaksiyaga kirishadi. Bu odatda ko'pchilik elektrofillarning LUMO'si energiya jihatidan alkenlarning -HOMO energiyasiga yaqin bo'lishi bilan izohlanadi, aksariyat nukleofillarning HOMOsi esa *-LUMO dan ancha past bo'ladi.
Oddiy alkenlar og'ir sharoitlarda faqat juda kuchli nukleofil moddalar (karbanionlar) bilan reaksiyaga kirishadi, ammo alkenlarga elektronni tortib oluvchi guruhlarning kiritilishi, masalan, NO 2, COR va boshqalar, *-darajaning pasayishiga olib keladi, chunki unga alken o'rta kuchli nukleofillar (ammiak, RO) bilan reaksiyaga kirishish qobiliyatiga ega bo'ladi. - , NêC - , enolat anioni va boshqalar).
Elektrofil agent E + ning alken bilan o'zaro ta'siri natijasida yuqori reaktiv karbokatsiya hosil bo'ladi. Karbokation nukleofil agent Nu ning tez qo'shilishi bilan yanada barqarorlashadi - :
Elektrofil qo'shilishi sekin bosqich bo'lganligi sababli, har qanday qutbli agent E + Nu - qo'shilish jarayoni alkenning ko'p bog'lanishiga elektrofil qo'shilishi sifatida aniq ko'rib chiqilishi kerak. Ushbu turdagi ko'plab reaktsiyalar ma'lum, bunda elektrofil agent rolini galogenlar, vodorod galoidlari, suv, ikki valentli simob tuzlari va boshqa qutbli reagentlar o'ynaydi. Organik reaksiya mexanizmlarini tasniflashda qoʻsh bogʻlanishga elektrofil qoʻshilishi Ad E belgisiga ega ( Qo'shimcha elektrofil) va reaksiyaga kirishuvchi molekulalar soniga qarab, Ad E 2 (bimolekulyar reaksiya) yoki Ad E 3 (trimolekulyar reaksiya) sifatida belgilanadi.
4.3.a. Galogenlarning qo'shilishi
Alkenlar brom va xlor bilan reaksiyaga kirishib, bir halogen molekulasining qoʻsh bogʻlanishida qoʻshimcha mahsulotlar hosil qilib, miqdoriy koʻrsatkichga yaqin hosil beradi. Ftor juda faol va alkenlarni yo'q qilishga olib keladi. Yodning alkenlarga qo'shilishi ko'p hollarda teskari reaktsiya bo'lib, uning muvozanati boshlang'ich reagentlar tomon siljiydi.
CCl 4 dagi brom eritmasining tez rangsizlanishi to‘yinmaganlik uchun eng oddiy sinovlardan biridir, chunki alkenlar, alkinlar va dienlar brom bilan tez reaksiyaga kirishadi.
Brom va xlorning alkenlarga qo'shilishi radikal emas, balki ion mexanizmi bilan sodir bo'ladi. Bu xulosa shundan kelib chiqadiki, halogen qo'shilish tezligi nurlanishga, kislorod mavjudligiga va radikal jarayonlarni boshlaydigan yoki inhibe qiluvchi boshqa reagentlarga bog'liq emas. Ko'p sonli eksperimental ma'lumotlarga asoslanib, ushbu reaktsiya uchun bir necha ketma-ket bosqichlarni o'z ichiga olgan mexanizm taklif qilindi. Birinchi bosqichda galogen molekulasining polarizatsiyasi bog'lanish elektronlari ta'sirida sodir bo'ladi. Halojen atomi qisman musbat zaryadga ega bo'lib, elektronlar bilan beqaror oraliq hosil qiladi - kompleks yoki zaryad uzatish kompleksi deb ataladigan bog'lar. Shuni ta'kidlash kerakki, -kompleksda galogen biron bir alohida uglerod atomi bilan yo'nalishli bog' hosil qilmaydi; bu kompleksda donor sifatida elektron juft-bog'ning donor-akseptor o'zaro ta'siri va akseptor sifatida galogen oddiygina amalga oshiriladi.
Keyinchalik -kompleks siklik bromoniy ioniga aylanadi. Ushbu siklik kationning hosil bo'lishi jarayonida Br-Br bog'ining geterolitik ajralishi sodir bo'ladi va bo'sh R-orbital sp 2 -gibridlangan uglerod atomi bilan ustma-ust tushadi R-galogen atomining elektronlar "yakka juftligi" orbitali, siklik bromoniy ionini hosil qiladi.
Oxirgi, uchinchi bosqichda brom anioni nukleofil agent sifatida bromoniy ionining uglerod atomlaridan biriga hujum qiladi. Bromid ionining nukleofil hujumi uch a'zoli halqaning ochilishiga va vicinal dibromid hosil bo'lishiga olib keladi ( vic-yaqin). Ushbu bosqichni rasmiy ravishda uglerod atomida S N 2 ning nukleofil o'rnini bosishi sifatida ko'rib chiqish mumkin, bu erda chiquvchi guruh Br+ dir.
Alkenlarning qo'sh bog'iga galogenlarning qo'shilishi rasmiy oddiy model reaktsiyalaridan biri bo'lib, uning misolida jarayonning batafsil mexanizmi haqida oqilona xulosalar chiqarishga imkon beradigan asosiy omillarning ta'sirini ko'rib chiqish mumkin. Har qanday reaktsiyaning mexanizmi to'g'risida oqilona xulosalar qilish uchun quyidagilar haqida ma'lumot bo'lishi kerak: 1) reaksiya kinetikasi; 2) stereokimyo (reaksiyaning stereokimyoviy natijasi); 3) bog'langan, raqobatlashuvchi jarayonning mavjudligi yoki yo'qligi; 4) boshlang'ich substratdagi o'rinbosarlarning reaksiya tezligiga ta'siri; 5) etiketli substratlar va (yoki) reagentlardan foydalanish; 6) reaksiya jarayonida qayta tashkil etish imkoniyati; 7) erituvchining reaksiya tezligiga ta'siri.
Keling, bu omillarni alkenlarning galogenlanishi misolida ko'rib chiqaylik. Kinetik ma'lumotlar har bir komponent uchun reaktsiya tartibini o'rnatish va shu asosda reaktsiyaning umumiy molekulyarligi, ya'ni reaksiyaga kirishuvchi molekulalar soni haqida xulosa chiqarish imkonini beradi.
Alkenlarning bromlanishi uchun reaksiya tezligi odatda quyidagi tenglama bilan tavsiflanadi:
v = k`[alken] + k``[alken] 2 ,
kamdan-kam hollarda soddalashtirilgan
v = k`[alken].
Kinetik ma'lumotlarga asoslanib, tezlikni aniqlash bosqichida bir yoki ikkita brom molekulasi ishtirok etadi degan xulosaga kelish mumkin. Brom jihatidan ikkinchi tartib bromoniy ioni bilan reaksiyaga kirishadigan bromid ioni Br emas, balki brom va bromid ionining o'zaro ta'sirida hosil bo'lgan tribromid ionini bildiradi:
Bu muvozanat o'ngga siljiydi. Kinetik ma'lumotlar o'tish holatining tuzilishi va er-xotin bog'langan halogen qo'shilish reaktsiyasida elektrofil turlarining tabiati haqida boshqa xulosalar chiqarishga imkon bermaydi. Ushbu reaksiyaning mexanizmi haqidagi eng qimmatli ma'lumotlar qo'shilishning stereokimyosi haqidagi ma'lumotlar bilan ta'minlanadi. Qo'sh bog'lanishga galogen qo'shilishi stereospesifik jarayondir (mumkin bo'lgan stereoizomerlardan faqat bittasi hosil bo'ladigan jarayon; stereoselektiv jarayonda asosan bitta stereomer hosil bo'ladi) qarshi-alkenlar va sikloalkenlar uchun qo'shimchalar, ularda qo'sh bog'lanish benzol halqasiga konjugatsiya qilinmaydi. Uchun cis- va trans-buten-2, penten-2, geksen-3, siklogeksen, siklopenten va boshqa alkenlarning izomerlari, brom qo'shilishi faqat quyidagicha sodir bo'ladi. qarshi- qo'shilish. Siklogeksen holatida, faqat trans-1,2-dibromotsiklogeksan (enantiomerlar aralashmasi).
1,2-dibromotsiklogeksandagi brom atomlarining trans joylashuvi siklogeksan halqasining o'rtacha tekisligiga nisbatan soddalashtirilgan tarzda tasvirlanishi mumkin (hisobga olinmagan holda). konformatsiyalar):
Siklogeksenga brom qo'shilsa, u dastlab hosil bo'ladi trans-1,2-dibromotsiklogeksan ichida a, a-konformatsiya, keyin darhol energetik jihatdan qulayroq bo'ladi uni- moslashuv. Anti- qo'sh bog'ga galogenlarning qo'shilishi bitta halogen molekulasining qo'sh bog'ga bir bosqichli sinxron qo'shilish mexanizmini rad etishga imkon beradi, bu faqat quyidagi tarzda amalga oshirilishi mumkin. sin- qo'shilish. Anti- galogenning qo'shilishi oraliq mahsulot sifatida RCH + -CH 2 Hal ochiq karbokatining hosil bo'lishiga ham mos kelmaydi. Ochiq karbokatatsiyada C-C aloqasi atrofida erkin aylanish mumkin, bu Br anionining hujumidan keyin olib kelishi kerak. - mahsulotlar aralashmasini hosil qilish qarshi- va hokazo sin- ulanishlar. stereospesifik qarshi- galogenlarning qo'shilishi diskret oraliq zarralar sifatida bromoniy yoki xloroniy ionlari tushunchasini yaratishga asosiy sabab bo'ldi. Ushbu kontseptsiya qoidaga to'liq javob beradi qarshi-qo'shimcha, chunki galogenid ionining nukleofil hujumi bilan mumkin qarshi-S N 2 mexanizmi bo'yicha galoniy ionining ikkita uglerod atomining istalgan tomonidagi tomonlar.
Nosimmetrik ravishda almashtirilgan alkenlar bo'lsa, bu ikkita enantiomerga olib kelishi kerak treo-brom qo'shilganda hosil bo'ladi cis-izomer yoki enantiomerlarga eritro-galogenlanish jarayonida hosil bo'ladi trans-izomer. Bu, masalan, brom qo'shilganda kuzatiladi cis- va trans-penten-2 izomerlari.
Simmetrik alkenlarni bromlashda, masalan, cis- yoki trans-geksenlar-3 hosil bo'lishi yoki rasemat bo'lishi kerak ( D, L-shakl), yoki mezo-haqiqatda kuzatiladigan yakuniy dibromidning shakli.
Past haroratlarda nukleofil bo'lmagan, indifferent muhitda galoniy ionlarining mavjudligi haqida mustaqil, bevosita dalillar mavjud. NMR spektroskopiyasi yordamida 3-bromo-2-metil-2-ftorbutanni suyuq oltingugurt dioksidi eritmasida juda kuchli Lyuis kislotasi surma pentaftorid taʼsirida ionlash jarayonida bromoniy ionlarining hosil boʻlishi -80 0 S da qayd etilgan.
Bu kation nukleofil bo'lmagan muhitda -80 0 C da ancha barqaror, lekin har qanday nukleofil moddalar ta'sirida yoki qizdirilganda darhol yo'q qilinadi.
Tsiklik bromoniy ionlari, agar fazoviy to'siqlar nukleofillar ta'sirida ochilishiga to'sqinlik qilsa, ba'zan sof shaklda ajratilishi mumkin:
Ko'rinib turibdiki, maxsus sharoitlarda ancha barqaror bo'lgan bromoniy ionlarining mavjudligi, alken, sirka kislotasi, alkenning qo'sh bog'iga brom qo'shilishi reaktsiyasida ularning hosil bo'lishining bevosita dalili bo'la olmaydi. va boshqa elektron beruvchi erituvchilar. Bunday ma'lumotlar faqat er-xotin bog'lanishga elektrofil qo'shilish jarayonida haloniy ionlarini hosil qilishning fundamental imkoniyatining mustaqil tasdig'i sifatida ko'rib chiqilishi kerak.
Galoniy ioni kontseptsiyasi qo'sh bog'lanishga yod qo'shilishining teskariligini oqilona tushuntirishni beradi. Galoniy kationida galogenid anionining nukleofil hujumi uchun mavjud bo'lgan uchta elektrofil markaz mavjud: ikkita uglerod atomi va halogen atomi. Xloroniy ionlari bo'lsa, Cl - anion asosan kationning uglerod markazlariga hujum qiladi. Bromoniy kationi uchun bromid ionining ikkala uglerod atomiga ham, brom atomiga ham hujumi tufayli galoniy ionining ochilishining ikkala yo‘nalishi ham bir xil ehtimolga ega. Bromoniy ionining brom atomiga nukleofil hujumi brom va alkenning dastlabki reagentlariga olib keladi:
Yod ioni asosan yodid ionining yod atomiga hujumi natijasida ochiladi va shuning uchun boshlang'ich reagentlar va yodon ioni o'rtasidagi muvozanat chapga siljiydi.
Bundan tashqari, qo'shilishning yakuniy mahsuloti, vicinal diiodid, eritmada mavjud bo'lgan triiodid anioni tomonidan yod atomiga nukleofil hujumga duchor bo'lishi mumkin, bu esa alken va yodning dastlabki reagentlari hosil bo'lishiga olib keladi. Boshqacha qilib aytganda, qo'shilish reaktsiyasi sharoitida, hosil bo'lgan vicinal diiodid triiodid anioni ta'sirida yodsizlanadi. Vicinal dixloridlar va dibromidlar mos ravishda xlor yoki bromning alkenlarga qo'shilishi reaktsiyasi sharoitida degalogensizlanmaydi.
Xlor yoki brom qo'shilishiga qarshi qo'sh bog'lanish benzol halqasining -elektronlari bilan konjuge bo'lmagan alkenlarga xosdir. Stirol, stilben va ularning hosilalari uchun qarshi-qo‘shish sodir bo‘ladi va sin- qutbli muhitda hatto dominant bo'lishi mumkin bo'lgan galogen qo'shilishi.
Qo'sh bog'ga galogen qo'shilishi nukleofil erituvchilar muhitida amalga oshirilgan hollarda, haloniy galoniy ionining uch a'zoli halqasini ochishda hal qiluvchi galoid ioni bilan samarali raqobatlashadi:
Erituvchi yoki boshqa qandaydir “tashqi” nukleofil agent ishtirokida qoʻshilish mahsulotlari hosil boʻlishi konjugatsiyalangan qoʻshilish reaksiyasi deyiladi. Brom va stirol metanolda reaksiyaga kirishganda ikkita mahsulot hosil bo'ladi: vicinal dibromid va brometer, ularning nisbati metanoldagi brom konsentratsiyasiga bog'liq.
Yuqori darajada suyultirilgan eritmada konjugatsiyalangan qo'shilish mahsuloti, konsentrlangan eritmada esa, aksincha, vicinal dibromid ustunlik qiladi. Suvli eritmada galgidrin (uglerod atomida halogen bo'lgan spirt) doimo ustunlik qiladi - konjugatsiyalangan qo'shilish mahsuloti.
uning moslashtiruvchisi trans-2-xlorotsiklogeksanol qo'shimcha ravishda O-H vodorod bog'i bilan stabillashadi . . . Cl. Nosimmetrik alkenlarda, konjugatsiyalangan qo'shilish reaktsiyalarida galogen har doim eng ko'p vodorod atomlari bo'lgan uglerod atomiga, nukleofil agent esa kamroq vodorod atomlari bo'lgan uglerodga qo'shiladi. Birlashtiruvchi guruhlarning boshqa joylashuviga ega bo'lgan izomer mahsulot hosil bo'lmaydi. Bu shuni anglatadiki, oraliq mahsulot sifatida hosil bo'lgan tsiklik galoniy ioni energiya va quvvat jihatidan farq qiluvchi ikkita C 1 -Hal va C 2 -Hal bog'lari va ichki C 2 uglerod atomida katta musbat zaryadga ega bo'lgan assimetrik tuzilishga ega bo'lishi kerak, bu grafik jihatdan mumkin. ikki shaklda ifodalanadi:
Shu sababli, haloniy ionining uglerod atomi C 2, ko'proq almashtirilgan va sterik jihatdan kamroq kirishiga qaramay, erituvchi tomonidan nukleofil hujumga uchraydi.
Bromgidrinlarni sintez qilish uchun eng yaxshi tayyorgarlik usullaridan biri bu alkenlarni N-bromosuksinimid bilan gidroksibromlashdir. NBS) dimetil sulfoksidning ikkilik aralashmasida ( DMSO) va suv.
Bu reaksiya suvda ham, suvsiz ham amalga oshirilishi mumkin DMSO, ammo bu holda bromgidrinlarning hosildorligi biroz past bo'ladi.
Alken galogenlash reaksiyasida konjugatsiyalangan qo'shilish mahsulotlarining hosil bo'lishi ham bitta halogen molekulasi qo'shilishining sinxron mexanizmini rad etishga imkon beradi. Qo'sh bog'lanishga qo'shilgan qo'shilish oraliq mahsulot sifatida haloniy kationni o'z ichiga olgan ikki bosqichli mexanizm bilan yaxshi mos keladi.
Qo'sh bog'lanishga elektrofil qo'shilish reaktsiyasi uchun elektron beruvchi alkil o'rinbosarlari ishtirokida reaktsiya tezligining oshishi va qo'sh bog'da elektronni tortib oluvchi o'rinbosarlar mavjudligida uning pasayishi kutilishi kerak. Haqiqatan ham, etilendan uning metil bilan almashtirilgan hosilalariga o'tganda qo'sh bog'lanishga xlor va brom qo'shilish tezligi keskin ortadi. Masalan, tetrametiletilenga brom qo'shilish tezligi uning buten-1 ga qo'shilish tezligidan 10 5 marta yuqori. Bunday ulkan tezlashuv, albatta, o'tish holatining yuqori polaritesini va o'tish holatida zaryadning yuqori darajada bo'linishini ko'rsatadi va elektrofil qo'shilish mexanizmiga mos keladi.
Ba'zi hollarda elektron beruvchi o'rinbosarlari bo'lgan alkenlarga xlor qo'shilishi xlorid ionining qo'shilishi o'rniga oraliq mahsulotdan protonning yo'q qilinishi bilan birga keladi. Protonni yo'q qilish xlor bilan almashtirilgan alkenning hosil bo'lishiga olib keladi, uni rasmiy ravishda ikki tomonlama bog'lanish migratsiyasi bilan to'g'ridan-to'g'ri almashtirish deb hisoblash mumkin. Biroq, izotopik belgilar bilan tajribalar bu erda sodir bo'ladigan o'zgarishlarning yanada murakkab tabiatini ko'rsatadi. Izobutilen 0 0 C da xlorlanganda kutilgan dixlorid o'rniga 2-metil-3-xloropropen (metallxlorid) hosil bo'ladi - qo'sh bog'lanish mahsuloti.
Rasmiy ravishda, qo'shimcha emas, almashtirish borga o'xshaydi. 14 C izotopi bilan 1-pozitsiyada belgilangan izobutilen yordamida ushbu reaksiyani o'rganish shuni ko'rsatdiki, vodorodni xlor bilan to'g'ridan-to'g'ri almashtirish sodir bo'lmaydi, chunki yorliq hosil bo'lgan metallilxloridda 14 CH 2 Cl guruhida bo'ladi. Ushbu natijani quyidagi transformatsiyalar ketma-ketligi bilan izohlash mumkin:
Ayrim hollarda alkil guruhining 1,2-migratsiyasi ham sodir bo'lishi mumkin
CCl 4 (polyar bo'lmagan erituvchi) da bu reaksiya deyarli 100% dixloridni beradi. B- an'anaviy qo'sh bog'lanishning mahsuloti (qayta tartibga solinmasdan).
Ushbu turdagi skeletning qayta tuzilishi oraliq zarrachalar sifatida ochiq karbokatsiyalarni o'z ichiga olgan jarayonlar uchun eng xarakterlidir. Ehtimol, bu holatlarda xlor qo'shilishi xloroniy ioni orqali emas, balki ochiq karbokatsiyaga yaqin bo'lgan kationik zarracha orqali sodir bo'ladi. Shu bilan birga, shuni ta'kidlash kerakki, skeletning qayta tuzilishi qo'sh bog'lanishga galogenlar va aralash galogenlarning qo'shilishida juda kam uchraydigan hodisadir: ular ko'proq xlor qo'shilishida va kamroq tez-tez brom qo'shilishida kuzatiladi. Qutbsiz erituvchilardan (SCl 4) qutbli erituvchilarga (nitrometan, asetonitril) o'tganda bunday qayta tashkil etish ehtimoli ortadi.
Yuqoridagi stereokimyo, konjugatsiyalangan qoʻshilish, alkendagi oʻrinbosarlarning taʼsiri va qoʻsh bogʻlanishda galogenlarning qoʻshilish reaksiyalarini qayta tashkil etish boʻyicha yuqoridagi maʼlumotlarni umumlashtirib shuni taʼkidlash kerakki, ular siklik galoniy ishtirokidagi elektrofil qoʻshish mexanizmi bilan yaxshi mos keladi. ion. Alkenlarga aralash galogenlarning qo'shilishi haqidagi ma'lumotlar, ular uchun qo'shilish bosqichlari ikkita halogen atomining bog'lanish qutbliligi bilan belgilanadi, xuddi shunday talqin qilinishi mumkin.
Toʻyinmagan uglevodorodlarga molekulalardagi uglerod atomlari oʻrtasida koʻp bogʻlangan uglevodorodlar kiradi. Cheksiz alkenlar, alkinlar, alkadienlar (polienlar). Tsiklda qo'sh bog'ni o'z ichiga olgan siklik uglevodorodlar ham to'yinmagan xususiyatga ega ( sikloalkenlar), shuningdek sikloalkanlar, siklda oz sonli uglerod atomlari (uch yoki to'rt atom). "To'yinmaganlik" xususiyati bu moddalarning to'yingan yoki to'yingan uglevodorodlar - alkanlarning hosil bo'lishi bilan, birinchi navbatda, vodorodni qo'shish reaktsiyalariga kirishi bilan bog'liq.
Alkenlarning tuzilishi
Molekula tarkibidagi asiklik uglevodorodlar, bitta bog'lardan tashqari, uglerod atomlari o'rtasida bitta qo'sh bog'lanish va SnN2n umumiy formulasiga mos keladi. Uning ikkinchi nomi olefinlar- alkenlar to'yinmagan yog 'kislotalari (oleik, linoleik) bilan o'xshashlik yo'li bilan olingan, ularning qoldiqlari suyuq yog'lar - yog'larning bir qismidir.
O'rtalarida qo'sh bog' mavjud bo'lgan uglerod atomlari sp 2 gibridlanish holatidadir. Demak, bitta s- va ikkita p-orbital gibridlanishda ishtirok etadi, bitta p-orbital esa gibridlanmagan holda qoladi. Gibrid orbitallarning bir-birining ustiga chiqishi s-bog'ning hosil bo'lishiga olib keladi va gibridlanmagan p-orbitallar tufayli.
qo'shni uglerod atomlari, ikkinchi, p-bog' hosil bo'ladi. Shunday qilib, qo'sh bog' bir s- va bitta p-bog'lardan iborat. Qo`sh bog` hosil qiluvchi atomlarning gibrid orbitallari bir tekislikda, p bog` hosil qiluvchi orbitallar esa molekula tekisligiga perpendikulyar joylashgan. Qo'sh bog'lanish (0,132 im) bitta bog'dan qisqaroq va uning energiyasi ko'proq, chunki u mustahkamroqdir. Biroq, harakatchan, oson qutblanuvchi p-bog'ning mavjudligi alkenlarning alkanlarga qaraganda kimyoviy jihatdan faolroq bo'lishiga va qo'shilish reaktsiyalariga kirishga qodir bo'lishiga olib keladi.
Etilenning tuzilishi
Alkenlarda qo`sh bog`lanish hosil bo`lishi
Etenning gomologik qatori
Tarmoqlanmagan alkenlar etenning gomologik qatorini hosil qiladi ( 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 - geksen, C 7 H 14 - gepten va boshqalar.
Alkenlarning izomeriyasi
Alkenlar strukturaviy izomeriya bilan tavsiflanadi. Strukturaviy izomerlar uglerod skeletining tuzilishida bir-biridan farq qiladi. Strukturaviy izomerlar bilan tavsiflangan eng oddiy alken butendir:
Strukturaviy izomeriyaning alohida turi qo'sh bog'lanish pozitsiyasi izomeriyasidir:
Alkenlar sikloalkanlarga izomerdir (sinflararo izomeriya), masalan:
Yagona uglerod-uglerod aloqasi atrofida uglerod atomlarining deyarli erkin aylanishi mumkin, shuning uchun alkan molekulalari turli xil shakllarga ega bo'lishi mumkin. Ikkilamchi bog'lanish atrofida aylanish mumkin emas, bu alkenlarda boshqa turdagi izomeriyaning paydo bo'lishiga olib keladi - geometrik yoki cis va transizomerizm.
Cis izomerlari dan farq qiladi trans izomerlari p-bog' tekisligiga nisbatan molekula bo'laklarining fazoviy joylashuvi (bu holda metil guruhlari) va shuning uchun xossalari.
Alken nomenklaturasi
1. Asosiy sxemani tanlash. Uglevodorod nomining shakllanishi asosiy zanjirni - molekuladagi uglerod atomlarining eng uzun zanjirini aniqlashdan boshlanadi. Alkenlar bo'lsa, asosiy zanjirda qo'sh bog' bo'lishi kerak.
2. Asosiy zanjir atomlarini raqamlash. Asosiy zanjirning atomlarini raqamlash qo'sh bog'lanish eng yaqin bo'lgan uchidan boshlanadi.
Masalan, to'g'ri ulanish nomi:
Agar qo'sh bog'ning pozitsiyasi zanjirdagi atomlarning raqamlanishining boshlanishini aniqlay olmasa, u holda to'yingan uglevodorodlar bilan bir xil tarzda o'rinbosarlarning o'rnini aniqlaydi.
3. Ismning shakllanishi. Ismning oxirida qo'sh bog'lanish boshlanadigan uglerod atomining raqami va qo'shimchasini ko'rsating. -en, birikmaning alkenlar sinfiga mansubligini bildiradi. Masalan:
Alkenlarning fizik xossalari
Alkenlarning gomologik qatorining dastlabki uchta vakili gazlardir; C5H10 - C16H32 tarkibidagi moddalar - suyuqliklar; yuqori alkenlar qattiq moddalardir.
Qaynatish va erish nuqtalari tabiiy ravishda birikmalarning molekulyar og'irligi oshishi bilan ortadi.
Alkenlarning kimyoviy xossalari
Qo'shilish reaktsiyalari. Eslatib o'tamiz, to'yinmagan uglevodorodlar - alkenlar vakillarining o'ziga xos xususiyati qo'shilish reaktsiyalariga kirish qobiliyatidir. Ushbu reaktsiyalarning aksariyati mexanizm orqali sodir bo'ladi elektrofil qo'shilishi.
1. Alkenlarning gidrogenlanishi. Alkenlar gidrogenlash katalizatorlari, metallar - platina, palladiy, nikel ishtirokida vodorod qo'shishga qodir:
Bu reaktsiya atmosfera va yuqori bosimda davom etadi va yuqori haroratni talab qilmaydi, chunki u ekzotermikdir. Xuddi shu katalizatorlarda haroratning oshishi bilan teskari reaktsiya, dehidrogenatsiya sodir bo'lishi mumkin.
2. Galogenlash (galogenlarni qo'shish). Alkenning bromli suv yoki bromning organik erituvchidagi (CC14) eritmasi bilan oʻzaro taʼsiri alkenga galogen molekulasi qoʻshilishi va digalalkanlarning hosil boʻlishi natijasida bu eritmalarning tez rangsizlanishiga olib keladi.
3. Gidrogalogenlash (galogen vodorod qo'shilishi).
Bu reaktsiyaga bog'liq
Alkenga vodorod galogenid qo'shilsa, vodorod ko'proq vodorodlangan uglerod atomiga, ya'ni vodorod atomlari ko'proq bo'lgan atomga, galogen esa kamroq vodorodlanganga biriktiriladi.
4. Hidratsiya (suv qo'shilishi). Alkenlarning hidratsiyasi spirtlar hosil bo'lishiga olib keladi. Masalan, etenga suv qo'shilishi etil spirtini ishlab chiqarishning sanoat usullaridan biri asosida yotadi.
E'tibor bering, birlamchi spirt (birlamchi uglerodda gidroksoguruh bilan) faqat eten gidratlanganda hosil bo'ladi. Propen yoki boshqa alkenlar gidratlanganda, ikkilamchi spirtli ichimliklar.
Bu reaksiya ham Markovnikov qoidasiga muvofiq davom etadi - vodorod kationi ko'proq vodorodlangan uglerod atomiga, gidroksoguruh esa kamroq vodorodlangan atomga qo'shiladi.
5. Polimerlanish. Qo'shishning alohida holati alkenlarning polimerizatsiya reaktsiyasidir:
Ushbu qo'shilish reaktsiyasi erkin radikal mexanizm bilan davom etadi.
Oksidlanish reaksiyalari.
1. Yonish. Har qanday organik birikmalar singari, alkenlar CO2 va H2O hosil qilish uchun kislorodda yonadi:
2. Eritmalarda oksidlanish. Alkanlardan farqli o'laroq, alkenlar kaliy permanganat eritmalari ta'sirida oson oksidlanadi. Neytral yoki gidroksidi eritmalarda alkenlar diollarga (diollar) oksidlanadi va gidroksil guruhlari oksidlanishdan oldin qo'sh aloqa mavjud bo'lgan atomlarga biriktiriladi:
ALKENLAR
Molekulasida oddiy uglerod-uglerod va uglerod-vodorod s-bog'lardan tashqari uglerod-uglerod p-bog'lari mavjud bo'lgan uglevodorodlar deyiladi. cheksiz. p bog'lanishning hosil bo'lishi rasmiy ravishda molekula tomonidan ikkita vodorod atomini yo'qotishga teng bo'lganligi sababli, to'yinmagan uglevodorodlar tarkibida 2p chegaradan kamroq vodorod atomlari, bu erda P - p-obligatsiyalar soni:
A'zolari bir-biridan (2H) n ga farq qiladigan qator deyiladi izologik tomoni. Demak, yuqoridagi sxemada izologlar geksanlar, geksenlar, geksadienlar, geksinlar, geksatrienlar va boshqalar.
Tarkibida bitta p-bog' (ya'ni qo'sh bog') bo'lgan uglevodorodlar deyiladi alkenlar (olefinlar) yoki seriyaning birinchi a'zosiga ko'ra - etilen, etilen uglevodorodlari. Ularning C p H 2n gomologik qatorlari uchun umumiy formula.
1. Nomenklatura
IUPAC qoidalariga ko'ra, alkenlarning nomlarini qurishda qo'sh bog'lanishni o'z ichiga olgan eng uzun uglerod zanjiri tegishli alkan nomini oladi, unda tugaydi. -an ga o'zgartirildi -en. Bu zanjir shunday raqamlanganki, qo‘sh bog‘ hosil bo‘lishida ishtirok etuvchi uglerod atomlari mumkin bo‘lgan eng kichik sonni oladi:
Radikallar alkanlardagi kabi nomlanadi va raqamlanadi.
Nisbatan oddiy tuzilishga ega alkenlar uchun oddiyroq nomlarga ruxsat beriladi. Shunday qilib, eng keng tarqalgan alkenlarning ba'zilari qo'shimchani qo'shish orqali chaqiriladi -en bir xil uglerod skeletiga ega uglevodorod radikali nomiga:
Alkenlardan hosil bo'lgan uglevodorod radikallari qo'shimchani oladi -enil. Radikaldagi raqamlash erkin valentlikka ega bo'lgan uglerod atomidan boshlanadi. Biroq, eng oddiy alkenil radikallari uchun tizimli nomlar o'rniga, ahamiyatsizlarini ishlatishga ruxsat beriladi:
To'yinmagan uglerod atomlari bilan bevosita bog'langan vodorod atomlari qo'sh bog'lanish hosil qiladi. vinil vodorod atomlari,
2. Izomeriya
Alkenlar qatorida uglerod skeletining izomeriyasidan tashqari qo`sh bog`lanish holatining izomeriyasi ham mavjud. Umuman olganda, ushbu turdagi izomeriya - o'rnini bosuvchi joy izomeriyasi (funktsiyalari)- molekulada har qanday funksional guruhlar mavjud bo'lgan barcha hollarda kuzatiladi. C 4 H 10 alkan uchun ikkita strukturaviy izomer bo'lishi mumkin:
Alken C 4 H 8 (buten) uchun uchta izomer bo'lishi mumkin:
Buten-1 va buten-2 funktsiya pozitsiyasining izomerlaridir (bu holda uning roli qo'sh bog' bilan o'ynaydi).
Fazoviy izomerlar o'rinbosarlarning bir-biriga nisbatan fazoda joylashishi bilan farqlanadi va ular deyiladi. cis izomerlari, agar o'rinbosarlar qo'sh bog'ning bir tomonida bo'lsa va trans izomerlari, qarama-qarshi tomonlarda bo'lsa:
3. Qo‘sh bog‘lanish tuzilishi
C=C qo‘sh bog‘lanishda molekulaning uzilish energiyasi 611 kJ/mol; s-bog'ning energiyasi C-C 339 kJ / mol bo'lganligi sababli, p bog'lanishning uzilish energiyasi atigi 611-339 = 272 kJ / mol. p-elektronlar s-elektronlarga qaraganda ancha oson, masalan, qutblanuvchi erituvchilar yoki har qanday hujum qiluvchi reagentlar ta'sirida. Bu s- va p-elektronlarning elektron bulutining taqsimlanish simmetriyasidagi farq bilan izohlanadi. P-orbitallarning maksimal bir-biriga mos kelishi va shuning uchun molekulaning minimal erkin energiyasi faqat vinil bo'lagining tekis tuzilishi bilan va 0,134 nm ga teng qisqartirilgan C-C masofasi bilan amalga oshiriladi, ya'ni. bitta bog' bilan bog'langan uglerod atomlari orasidagi masofadan (0,154 nm) ancha kichik. Molekulaning "yarmlari" ning qo'sh bog'lanish o'qi bo'ylab bir-biriga nisbatan aylanishi bilan orbitallarning bir-birining ustiga chiqish darajasi pasayadi, bu energiya sarflanishi bilan bog'liq. Buning oqibati qo'sh bog'lanish o'qi bo'ylab erkin aylanishning yo'qligi va uglerod atomlarida mos keladigan almashinuv bilan geometrik izomerlarning mavjudligi.
Davomi. Boshlanish uchun qarang № 15, 16, 17, 18, 19/2004
9-dars
Alkenlarning kimyoviy xossalari
Alkenlarning kimyoviy xossalari (etilen va uning gomologlari) ko'p jihatdan ularning molekulalarida d ... bog'larning mavjudligi bilan belgilanadi. Alkenlar har uch turdagi reaksiyalarga kirishadi va ularning eng xarakterlisi p ... reaksiyalaridir. Ularni misol sifatida propilen C 3 H 6 yordamida ko'rib chiqing.
Barcha qo'shilish reaksiyalari qo'sh bog' orqali boradi va alkenning a-bog'ining bo'linishi va uzilish joyida ikkita yangi a-bog'ning hosil bo'lishidan iborat.
Galogenlarni qo'shish:
Vodorod qo'shilishi(gidrogenlanish reaktsiyasi):
Suvga ulanish(gidratlanish reaktsiyasi):
Vodorod galogenidlari (HHal) va suv qo'shilishi nosimmetrik alkenlarga V.V.Markovnikov qoidasiga ko'ra (1869). Vodorod kislotasi Hhal qo'sh bog'da eng ko'p vodorodlangan uglerod atomiga biriktiriladi. Shunga ko'ra, Hal qoldig'i kamroq miqdordagi vodorod atomlariga ega bo'lgan C atomiga bog'lanadi.
Alkenlarning havoda yonishi.
Yonayotganda alkenlar havoda yonadi:
2CH 2 \u003d CHCH 3 + 9O 2 6CO 2 + 6H 2 O.
Gazsimon alkenlar atmosfera kislorodi bilan portlovchi aralashmalar hosil qiladi.
Alkenlar suvli muhitda kaliy permanganat bilan oksidlanadi, bu KMnO 4 eritmasining rangi o'zgarishi va glikollarning (qo'shni C atomlarida ikkita gidroksil guruhi bo'lgan birikmalar) hosil bo'lishi bilan birga keladi. Bu jarayon - alkenlarning gidroksillanishi:
Alkenlar atmosfera kislorodi bilan oksidlanib, epoksidlarga aylanadi. kumush katalizatorlar ishtirokida qizdirilganda:
Alkenlarning polimerlanishi- ko'p alken molekulalarining bir-biri bilan bog'lanishi. Reaktsiya shartlari: isitish, katalizatorlarning mavjudligi. Molekulalarning ulanishi molekula ichidagi aloqalarni parchalash va yangi molekulalararo bog'lanishlarni hosil qilish orqali sodir bo'ladi:
Bu reaksiyada qiymatlar diapazoni n = 10 3 –10 4 .
Mashqlar.
1. Buten-1 uchun reaksiya tenglamalarini yozing: a) Br2; b) HBr; ichida) H2O; G) H2. Reaktsiya mahsulotlarini nomlang.
2.
Alkenlarning qo'sh bog'iga suv va galogenidlar qo'shilishi Markovnikov qoidasiga zid keladigan shartlar ma'lum. Reaksiya tenglamalarini yozing
Anti-Markovnikov bo'yicha 3-bromopropilen: a) suv bilan; b) vodorod bromidi.
3.
Polimerlanish reaksiyalari tenglamalarini yozing: a) buten-1; b) vinilxlorid CH2 =CHCl;
v) 1,2-diftoretilen.
4. Quyidagi jarayonlar uchun etilenning kislorod bilan reaksiyalari tenglamalarini tuzing: a) havoda yonish; b) suv bilan gidroksillanish KMnO 4; c) epoksidlanish (250 °C, Ag ).
5. 0,21 g bu birikmaga 0,8 g brom qo'shish mumkinligini bilib, alkenning tuzilish formulasini yozing.
6. Kaliy permanganatning malinali eritmasini rangsizlantiradigan 1 litr gazsimon uglevodorodni yoqishda 4,5 litr kislorod sarflanadi va 3 litr olinadi. CO2. Ushbu uglevodorodning tuzilish formulasini yozing.
10-dars
Alkenlarni olish va ulardan foydalanish
Alkenlarni olish uchun reaktsiyalar alkenlarning kimyoviy xossalarini ifodalovchi reaktsiyalarni teskari yo'naltirish uchun kamayadi (ularning o'ngdan chapga oqimi, 9-darsga qarang). Siz faqat to'g'ri sharoitlarni topishingiz kerak.
Dihaloalkanlardan ikkita halogen atomini yo'q qilish qo'shni C atomlarida galogenlarni o'z ichiga oladi.Reaksiya metallar (Zn va boshqalar) ta'sirida boradi:
To'yingan uglevodorodlarning yorilishi. Shunday qilib, etanning yorilishi (7-darsga qarang) paytida etilen va vodorod aralashmasi hosil bo'ladi:
Spirtli ichimliklarni suvsizlantirish. Spirtli ichimliklarni suvsizlantiruvchi moddalar (konsentrlangan sulfat kislota) bilan ishlov berilganda yoki katalizatorlar ishtirokida 350 ° C ga qadar qizdirilganda suv parchalanadi va alkenlar hosil bo'ladi:
Shu tarzda etilen laboratoriya sharoitida olinadi.
Propilen ishlab chiqarishning sanoat usuli, yorilish bilan birga, alumina ustidagi propanolni suvsizlantirishdir:
Xloroalkanlarni gidroxlorlash spirtdagi ishqor eritmasi ta'sirida amalga oshiriladi, chunki Suvda reaksiya mahsulotlari alkenlar emas, balki spirtlardir.
Etilen va uning gomologlaridan foydalanish ularning kimyoviy xossalariga, ya'ni turli xil foydali moddalarga aylanish qobiliyatiga asoslangan.
Dvigatel yoqilg'ilari, yuqori oktan soniga ega, shoxlangan alkenlarni gidrogenlash orqali olinadi:
Bromning inert erituvchidagi (CCl 4) sariq eritmasining rangi oʻzgarishi probirkadan bir tomchi alken qoʻshilganda yoki gazsimon alken oʻtkazilganda sodir boʻladi. Brom bilan o'zaro ta'sir - xarakterli qo'sh bog'lanishga sifatli reaktsiya:
Etilen gidroxlorlash mahsuloti, xloroetan ishlatiladi kimyoviy sintez C 2 H 5 guruhini molekulaga kiritish uchun:
Xloroetan shuningdek, jarrohlik operatsiyalarida qo'llaniladigan lokal anestezik (og'riq qoldiruvchi) ta'sirga ega.
Spirtli ichimliklar alkenlarni hidratsiya qilish orqali olinadi, masalan, etanol:
Spirt C 2 H 5 OH erituvchi sifatida, dezinfektsiyalash uchun, yangi moddalarni sintez qilishda ishlatiladi.
Etilenning oksidlovchi [O] ishtirokida hidratsiyasi etilen glikolga olib keladi - antifriz va kimyoviy sintezning oraliq mahsuloti:
Etilen oksidlanib, etilen oksidi va atsetaldegid hosil bo'ladi. kimyo sanoatida xom ashyo:
Polimerlar va plastmassalar- alkenlarning polimerizatsiyasi mahsulotlari, masalan, politetrafloroetilen (Teflon):
Mashqlar.
1. Eliminatsiya (ajralish) reaktsiyalari uchun tenglamalarni to'ldiring, hosil bo'lgan alkenlarni nomlang:
2.
Gidrogenlanish reaksiyalari tenglamalarini tuzing: a) 3,3-dimetilbuten-1;
b) 2,3,3-trimetilbuten-1. Bu reaktsiyalar dvigatel yoqilg'isi sifatida ishlatiladigan alkanlarni hosil qiladi, ularga nom bering.
3. 100 g etil spirti qizdirilgan alyuminiy oksidi bilan to'ldirilgan naychadan o'tkazildi. C 2 H 5 OH. Natijada 33,6 litr uglevodorod (n.o.s.) hosil boʻldi. Qancha spirt (%) reaksiyaga kirishdi?
4. Qancha gramm brom 2,8 litr (n.o.s.) etilen bilan reaksiyaga kirishadi?
5. Triftorxloretilenning polimerlanish tenglamasini yozing. (Olingan plastmassa issiq sulfat kislota, metall natriy va boshqalarga chidamli.)
1-mavzu uchun mashqlarga javoblar
9-dars
5. Alkenning reaksiyasi C n H2 n umumiy brom bilan:
Alkenning molyar massasi M(BILAN n H2 n) = 0,21 160/0,8 = 42 g/mol.
Bu propilen.
Javob.
Alken formulasi CH 2 \u003d CHCH 3 (propilen).
6. Reaksiyada ishtirok etuvchi barcha moddalar gazlar bo‘lgani uchun reaksiya tenglamasidagi stexiometrik koeffitsientlar ularning hajm nisbatlariga mutanosibdir. Reaksiya tenglamasini yozamiz:
Bilan a H ichida+ 4,5O 2 3CO 2 + 3H 2 O.
Suv molekulalari soni reaksiya tenglamasi bilan aniqlanadi: 4,5 2 = 9 O atomlari reaksiyaga kirishgan, 6 O atomlari CO 2 da bog'langan, qolgan 3 O atomlari uchta H 2 O molekulalarining bir qismidir.Shuning uchun indekslar teng: a = 3, ichida\u003d 6. Kerakli uglevodorod propilen C 3 H 6.
Javob.
Propilenning tuzilish formulasi CH 2 = CHCH 3 dir.
10-dars
1. Eliminatsiya (ajralish) reaksiya tenglamalari - alkenlarning sintezi:
2. Katalizator ishtirokida bosim ostida qizdirilganda alkenlarning gidrogenlanish reaksiyalari:
3. Etil spirtining suvsizlanishi reaktsiyasi quyidagi shaklga ega:
Mana orqali X etilenga aylantirilgan spirtning massasi ko'rsatilgan.
Keling, qiymatni topamiz X: X\u003d 46 33,6 / 22,4 \u003d 69 g.
Reaksiyalangan spirtning nisbati: 69/100 = 0,69 yoki 69%.
Javob.
69% spirt reaksiyaga kirishdi.
4.
Reaksiyaga kirishuvchi moddalar (C 2 H 4 va Br 2) formulalari oldidagi stexiometrik koeffitsientlar bittaga teng bo'lganligi sababli, munosabat o'rinli:
2,8/22,4 = X/160. Bu yerdan X= 20 g Br 2.
Javob.
20 g Br 2.
Alkenlar to'yinmagan uglevodorodlar, atomlar o'rtasida bitta qo'sh bog'lanish mavjud. Ularning boshqa nomi - olefinlar, bu birikmalar sinfining kashfiyot tarixi bilan bog'liq. Asosan, bu moddalar tabiatda uchramaydi, lekin amaliy maqsadlar uchun inson tomonidan sintezlanadi. IUPAC nomenklaturasida ushbu birikmalarning nomi alkanlar bilan bir xil printsip bo'yicha tuzilgan, faqat "an" qo'shimchasi "ene" bilan almashtiriladi.
Bilan aloqada
Alkenlarning tuzilishi
Ikki uglerod atomi qo'sh bog'lanish hosil bo'lishida doimo sp2 gibridlanishida bo'ladi va ular orasidagi burchak 120 daraja. Qo'sh bog'lanish p -p orbitallarning ustma-ust tushishi natijasida hosil bo'ladi va u unchalik kuchli emas, shuning uchun bu bog'lanish ancha oson uziladi, bu moddalarning kimyoviy xossalarida qo'llaniladi.
izomerizm
Cheklovchilar bilan taqqoslaganda, bu uglevodorodlarda bu mumkin ko'proq turlari, ham fazoviy, ham strukturaviy. Strukturaviy izomeriyani ham bir necha turlarga bo'lish mumkin.
Birinchisi alkanlar uchun ham mavjud bo'lib, uglerod atomlarining ulanishining boshqa tartibidan iborat. Shunday qilib, penten-2 va 2-metilbuten-2 izomerlari bo'lishi mumkin. Ikkinchisi esa er-xotin bog'lanish pozitsiyasining o'zgarishi.
Ushbu birikmalarda fazoviy izomeriya qo'sh bog'ning paydo bo'lishi tufayli mumkin. U ikki xil - geometrik va optik.
Geometrik izomeriya tabiatdagi eng keng tarqalgan turlardan biridir va deyarli har doim geometrik izomerlar tubdan farq qiladigan fizik va kimyoviy xususiyatlarga ega bo'ladi. Farqlash cis va trans izomerlari. Birinchisida o'rinbosarlar ko'p bog'ning bir tomonida joylashgan bo'lsa, trans izomerlarda ular turli tekisliklarda joylashgan.
Alkenlarni olish
Ular birinchi navbatda, boshqa ko'plab moddalar singari, tasodifan olingan.
Nemis kimyogari va tadqiqotchisi Bexer 17-asr oxirida sulfat kislotaning etil spirtiga taʼsirini oʻrganib chiqdi va shuni anglab etdi: noma'lum gaz oldi, bu metandan ko'ra ko'proq reaktivdir.
Keyinchalik yana bir nechta olimlar shunga o'xshash tadqiqotlar o'tkazdilar va ular bu gaz xlor bilan o'zaro ta'sirlashganda yog'li moddani hosil qilishini ham bilib oldilar.
Shuning uchun, dastlab bu birikmalar sinfi edi nomidagi olefinlar, bu yog'li deb tarjima qilinadi. Ammo hali ham olimlar bu birikmaning tarkibi va tuzilishini aniqlay olmadilar. Bu deyarli ikki asrdan keyin, XIX asrning oxirida sodir bo'ldi.
Hozirgi vaqtda alkenlarni olishning ko'plab usullari mavjud.
sanoat usullari
Kvitansiya sanoat usullari:
- To'yingan uglevodorodlarning gidrogenatsiyasi. Bu reaktsiya faqat yuqori haroratlar (taxminan 400 daraja) va katalizatorlar - xrom oksidi 3 yoki alyuminiy-platina katalizatorlari ta'sirida mumkin.
- Dihaloalkanlarning degalogenatsiyasi. Faqat sink yoki magniy borligida va yuqori haroratda paydo bo'ladi.
- Galoalkanlarning degidrogalogenlanishi. Yuqori haroratlarda organik kislotalarning natriy yoki kaliy tuzlari yordamida amalga oshiriladi.
Muhim! Alkenlarni olishning ushbu usullari sof mahsulot bermaydi, reaktsiya natijasida to'yinmagan uglevodorodlar aralashmasi bo'ladi. Ular orasida ustun bo'lgan birikma Zaytsev qoidasi yordamida aniqlanadi. Unda aytilishicha, vodorod vodorod bilan eng kam bog'langan uglerod atomidan ajralib chiqishi ehtimoli katta.
Spirtli ichimliklarni suvsizlantirish. U faqat qizdirilganda va suvni olib tashlash xususiyatiga ega bo'lgan kuchli mineral kislotalarning eritmalari mavjud bo'lganda amalga oshirilishi mumkin.
alkinlarning gidrogenlanishi. Faqat paladiy katalizatorlari ishtirokida mumkin.
Alkenlarning kimyoviy xossalari
Alkenlar juda kimyoviy faol moddalar. Bu ko'p jihatdan er-xotin bog'lanish mavjudligi bilan bog'liq. Ushbu birikmalar sinfi uchun eng xarakterli reaktsiyalar elektrofil va radikal qo'shilishdir.
- Alkenlarning galogenlanishi klassik elektrofil qo'shilish reaktsiyasidir. U faqat inert organik erituvchilar, ko'pincha uglerod tetraklorid ishtirokida paydo bo'ladi.
- Gidrogalogenlash. Ushbu turdagi biriktirma Markovnikov qoidasiga muvofiq amalga oshiriladi. Ion qo'sh bog'ning yaqinida ko'proq vodorodlangan uglerod atomiga va shunga mos ravishda galoid ioni ikkinchi uglerod atomiga birikadi. Ushbu qoida peroksid birikmalari - Harrosh effekti mavjudligida buziladi. Vodorod galogenid qo'shilishi Markovnikov qoidasiga mutlaqo zid ravishda sodir bo'ladi.
- Gidroboratsiya. Bu reaksiya katta amaliy ahamiyatga ega. Shuning uchun ham uni kashf etgan va o'rgangan olim Nobel mukofotini oldi. Bu reaksiya bir necha bosqichda amalga oshiriladi, Markovnikov qoidasiga ko'ra bor ionining qo'shilishi sodir bo'lmaydi.
- Alken hidratsiyasi yoki qo'shilishi. Bu reaksiya ham Markovnikov qoidasiga muvofiq boradi. Gidroksid ioni qo'sh bog'lanishda eng kam vodorodlangan uglerod atomiga qo'shiladi.
- Alkillanish sanoatda tez-tez ishlatiladigan yana bir reaktsiya. Bu birikmalarning atom massasini oshirish uchun past haroratlar va katalizatorlar ta'sirida to'yinmagan uglevodorodlarni to'yinmaganlarga qo'shishdan iborat. Eng keng tarqalgan katalizatorlar kuchli mineral kislotalardir. Bundan tashqari, bu reaktsiya erkin radikal mexanizmiga muvofiq davom etishi mumkin.
- Alkenlarning polimerlanishi to'yingan uglevodorodlar uchun xarakterli bo'lmagan reaksiyalardan yana biri hisoblanadi. U fizik xossalari bilan farq qiluvchi kuchli aloqa hosil qilish uchun koʻp sonli molekulalarning bir-biri bilan bogʻlanishini oʻz ichiga oladi.
n bu reaksiyada bog'langan molekulalar soni. Amalga oshirish uchun zaruriy shart - bu kislotali muhit, ko'tarilgan harorat va bosimning oshishi.
Bundan tashqari, alkenlar boshqa elektrofil qo'shilish reaktsiyalari bilan tavsiflanadi amaliyotda keng qo‘llanilmagan.
Masalan, efirlarning hosil bo'lishi bilan spirtlarning qo'shilish reaktsiyasi.
Yoki kislota xloridlarining qo'shilishi, to'yinmagan ketonlarni ishlab chiqarish bilan - Kondakov reaktsiyasi.
Eslatma! Bu reaksiya faqat sink xlorid katalizatori ishtirokida mumkin.
Alkenlarga xos bo'lgan keyingi asosiy reaksiyalar sinfi radikal qo'shilish reaksiyalaridir. Bu reaktsiyalar faqat yuqori harorat, radiatsiya va boshqa harakatlar ta'sirida erkin radikallarning shakllanishi bilan mumkin. Eng tipik radikal qo'shilish reaktsiyasi to'yingan uglevodorodlarning hosil bo'lishi bilan gidrogenlashdir. Bu faqat harorat ta'sirida va platina katalizatori ishtirokida sodir bo'ladi.
Qo'sh bog'ning mavjudligi tufayli alkenlar turli xillarga xosdir oksidlanish reaktsiyalari.
- Yonish klassik oksidlanish reaktsiyasidir. Bu katalizatorlarsiz yaxshi ketadi. Kislorod miqdoriga qarab, turli xil yakuniy mahsulotlar mumkin: karbonat angidriddan uglerodgacha.
- Neytral muhitda kaliy permanganat bilan oksidlanish. Mahsulotlar ko'p atomli spirtlar va marganets dioksidining jigarrang cho'kmasi. Bu reaksiya alkenlar uchun sifatli hisoblanadi.
- Bundan tashqari, engil oksidlanish neytral muhitda vodorod periks, osmiy oksidi 8 va boshqa oksidlovchi moddalar bilan amalga oshirilishi mumkin. Alkenlarning engil oksidlanishi uchun faqat bitta aloqa buziladi, reaktsiya mahsuloti, qoida tariqasida, ko'p atomli spirtlardir.
- Qattiq oksidlanish ham mumkin, bunda ikkala bog' uzilib, kislotalar yoki ketonlar hosil bo'ladi. Kislotali muhit zaruriy shartdir, ko'pincha sulfat kislota ishlatiladi, chunki boshqa kislotalar ham qo'shimcha mahsulotlar hosil bo'lishi bilan oksidlanishdan o'tishi mumkin.
Alkenlarning fizik xossalari
Oddiy sharoitlarda yagona gazlar etilen, propen va butendir.
Pentendan geptodesengacha barcha alkenlar suyuq holatda bo'ladi.
Qolganlari esa qattiq moddalardir.
Erish va qaynash nuqtalari molekulyar og'irlik bilan mutanosib ravishda ortadi, lekin izomerlar uchun o'zgarishi mumkin.
Barcha alkenlar suvda erimang, lekin inert organik erituvchilarda oson eriydi.
Alkenlarning qo'llanilishi
Alkenlar sanoatda juda keng qo'llaniladi va ko'p miqdordagi moddalarni sintez qilish uchun ishlatiladi. Masalan, etilen yordamida polivinilxlorid (PVX), stirol, etilen glikol, etanol, polietilen, kauchuklar va boshqa ko'plab moddalar sintezlanadi. Propilenning eng katta hajmi polipropilen ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
Alkenlar - tuzilishi, xossalari, qo'llanilishi
Biz kimyo - alkenlarning xossalari, sanoatda qo'llanilishini o'rganamiz
Chiqish
Umuman olganda, aniq aytishimiz mumkinki, alkenlar kimyoviy xossalari tufayli sanoatda juda mashhur. Ular turli xil plastmassalar, kauchuklar va boshqa ko'plab moddalarni ishlab chiqarishda ishtirok etadilar.
