2. Алкены
Алкены - ненасыщенные углеводороды, молекулы которых содержат одну двойную связь.
Общая формула гомологического ряда алкенов СnН2n. Ненасыщенными (непредельными) их называют потому, что не все валентности атомов углерода насыщены атомами водорода.
Для алкенов сохранилось тривиальное название олефины, связанное с тем, что первый представитель — газообразный этилен С2Н4 при взаимодействии с хлором превращался в тяжелую маслянистую жидкость состава С2Н4Сl2, (1,2-дихлорэтан) и поэтому получил название «маслородный газ».
2.1. Номенклатура и изомерия алкенов
Для первых представителей гомологического ряда существуют исторически сложившиеся названия, оканчивающиеся на –илен: этилен С2Н4, пропилен С3Н6, бутилен С4Н8. При этом название первого члена гомологического ряда алкенов — этилен — утверждено правилами ИЮПАК как более предпочтительное для этого соединения.
По заместительной номенклатуре ИЮПАК названия алкенов строятся по следующим правилам:
1. В алкенах с неразветвленной цепью нумерацию производят с того конца, ближе к которому находится двойная связь. В названии алкана, соответствующего этой родоначальной структуре, суффикс -ан заменяется на –ен:
Этилен (этен) пропен-1 пентен-2
2) в случае разветвления главной считается цепь, включающая двойную связь, даже если эта цепь и не является самой длинной. Нумерация производится таким образом, чтобы атом углерода, от которого начинается двойная связь, получил наименьший номер
2-этилпентен-1
3) углеводородные заместители обозначаются префиксом. Положение их указывается цифрой, соответствующей номеру того атома углерода, у которого находится заместитель. Заместители перечисляются в алфавитном порядке. В случае нескольких одинаковых углеводородных заместителей перед их названием ставится умножительная приставка ди-, три- и т. д.
Углеводородные радикалы, образованные из алкенов, имеют суффикс -енил. Некоторые радикалы имеют тривиальные названия, например винил, аллил.
Изомерия алкенов
Структурная изомерия алкенов обусловлена не только строением углеродного скелета, как это свойственно алканам, но и положением двойной связи в главной углеродной цепи. Первым гомологом, для которого осуществляется изомерия с учетом этих двух признаков, является алкен С4Н8.
Вращение групп атомов вокруг углеродной σ-связи требует затраты лишь такого количества энергии (2—5 ккал/молъ), которое легко доставляется из окружающей среды уже при комнатной и более низких температурах. Это вращение и обусловливает отсутствие изомеров вращения (конформеров) как отдельных химических индивидуумов. Иначе обстоит дело с вращением вокруг двойной связи, для которого требуется уже разрыв π-связи и, следовательно, затрата для С=С-группировки примерно 60 ккал/молъ. Поэтому существуют изомеры всех алкенов или их производных, не имеющих плоскости симметрии, проходящей через оба связанных π -связью атома углерода перпендикулярно к плоскости молекулы.
Такая пространственная изомерия геометрической изомерией. Примеры геометрических изомеров:
Как правило, геометрические изомеры отличаются друг от друга по физическим свойствам не менее чем структурные изомеры. Однако в реакциях, доказывающих структуру, геометрические изомеры ведут себя одинаково, так как их структура идентична. Так, и цис-, и транс-бутен-2 каталитически гидрируются, давая бутан; в результате озонирования каждый из них превращается в две молекулы ацетальдегида; при действии НВr они превращаются в 2-бромбутан и т. д.
Приставка цис- придается тому геометрическому изомеру, у которого одинаковые заместители (два водорода) находятся по одну сторону двойной связи, а приставка транс- — тому, у которого они находятся накрест по отношению к двойной связи. Если олефиновые углеродные атомы связаны с четырьмя разными заместителями, то приставка цис- или транс-определяется положением наиболее длинных цепей.