2. Напишите схему реакции присоединения воды к 2- метилбутену-2. Назовите полученное соединение.
Решение:
При написании уравнений реакций необходимо учитывать методические рекомендации, представленные ранее.
Данный углеводород несимметричного строения, поэтому согласно правилу Марковникова в реакции гидратации (в присутствии катализатора) основным продуктом будет 2- метилбутанол-2:
3. Напишите схемы реакций окисления 2-метилпентена-2 перманганатом калия в слабощелочной и кислой средах.
Решение:
В слабощелочной среде (реакция Вагнера, среднее окисление) окисление алкена сопровождается разрывом π – связи и образованием двухатомного спирта - диола:
СН3
│
СН3 - С = СН - СН2 – СН3 + КМnО4 + Н2О → КОН + МnО2 + СН3- С - СН - СН2 – СН3
│ │ │
СН3 ОН ОН
2-метилпентен-2 2-метилпентандиол-2,3
В кислой среде (сильное окисление) окисление алкена происходит с разрывом двойной связи и образованием карбоновых кислот и (или) кетонов с меньшим числом атомов углерода:
К2SО4 + МnSО4 + СН3 - С =О + НООС - СН2 – СН3
│
СН3
пропанон пропановая кислота
4. Какой алкен получится в качестве основного продукта в реакции дегидратации бутанола-2?
Решение:
Согласно правилу Зайцева при образовании двойной связи путем отщепления воды (α,β -отщепление) атом водорода отщепляется от β – менее гидрированного атома углерода, при этом образуется алкен с максимальным числом боковых радикалов у атомов углерода с двойной связью. Аналогичное образование алкенов происходит в реакциях дегидрогалогенирования (действие щелочи в спиртовой среде):
β α β н2sо4(конц.р-р)
СН3- СН- СН-СН3 → СН3 - СН = СН-СН3 + НОН.
│ │ t
НО Н
2.3. Алкины (Ацетиленовые углеводороды)
Литература
1. Иванов, В.Г. Органическая химия: учеб. пособие для вузов / В.Г. Иванов, В.А. Горленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. -С. 136-143.
2. Грандберг, И.И. Органическая химия: учеб. для вузов / И.И. Грандберг. - М.: Дрофа, 2002. -С.180-190.
3. Артеменко, А.И. Органическая химия: учеб. для вузов / А.И. Артеменко. - М.: Высшая школа, 2009. -С. 99-108.
4. Денисов, В.Я. Органическая химия: учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки и специальности «Химия»/ В.Я. Денисов, Д.Л. Мурышкин, Т.В. Чуйкова. – М.: Высшая школа, 2009. -С. 64-71.
Основные вопросы по данной теме в достаточном объеме освещены в рекомендуемых учебниках. Более подробно электронное и пространственное строение алкинов, механизмы реакций присоединения и замещения рассмотрены в учебнике [4], в учебниках [1-3] материал изложен систематично и кратко.
Углеводороды, в молекулах которых между атомами углерода имеется одна тройная связь (комбинация σ- и 2π- углерод - углеродных связей), называются алкинами (ацетиленовые углеводороды). Общая формула их гомологического ряда Сn Н2n-2.
Названия алкинов составляют в соответствии с правилами ИЮПАК (подробно «Номенклатура органических соединений»), при этом в названии предельных углеводорода суффикс «ан» заменяют на «ин». Для первого гомолога – этина - широко используют тривиальное название – ацетилен. По рациональной номенклатуре углеводороды рассматривают как производные ацетилена, у которого один или два атомов водорода замещены на углеводородные радикалы.
Для ацетиленовых углеводородов характерны два вида изомерии: структурная и пространственная. Структурная изомерия обусловлена двумя причинами: различным строением углеродного скелета (начиная со второго члена гомологического ряда - это цепь или цикл) и различным положением тройной связи в углеродной цепи. Следует помнить, что алкины изомерны диенам; так структурными изомерами состава С3 Н4 являются пропин СН3 –С ≡ СН и пропадиен СН2=С=СН2 .
На примере ацетилена следует, используя гипотезу о sp- гибридизации атомов углерода, изучить природу тройной связи, рассмотреть схемы образования σ- и π- связей и их характеристики. Необходимо подчеркнуть различия в строении ацетилена и его гомологов.
Пространственное строение молекулы ацетилена и фрагмента - С≡С - в соединениях – линейное.
При изучении химических свойств алкинов следует сравнить их с этиленовыми углеводородами, установить сходство (реакции присоединения, окисления, полимеризации) и отличие (например, образование ацетиленидов) в свойствах. Необходимо подробно рассмотреть реакции присоединения воды (реакция Кучерова), синильной кислоты, спиртов и карбоновых кислот (реакции винилирования), взаимодействия с карбонильными соединениями.
При изучении способов получения следует подробно рассмотреть несколько промышленных методов получения ацетилена из метана (электрокрекинг, термический и термоокислительный крекинг). При изучении лабораторных способов получения необходимо обратить внимание на генетическую связь между алканами, алкенами, диенами и алкинами.
Контрольные вопросы и упражнения:
1. Напишите структурные формулы 4-метилпентина-2, дипропилацетилена, изобутилацетилена.
2. Напишите формулы всех структурных изомеров состава С6Н10 . Назовите их по рациональной номенклатуре и номенклатуре ИЮПАК, укажите тривиальные названия некоторых соединений.
3. На примере пропина рассмотрите схемы образования σ- и π -связей, укажите все электронные эффекты в данном соединении.
4. В чем особенность реакций гидратации алкинов? Какие соединения можно получить по реакции Кучерова из пропина, бутина-2? Напишите уравнения реакций.
5. В чем особенность реакций галогенирования, гидрогалогенирования алкинов? Приведите примеры.
П р и м е р ы р е ш е н и я т и п о в ы х з а д а ч