3 Алкены

Гомологический ряд этиленовых углеводородов. Изомерия: структурная и пространственная (цис-транс-изомерия). Номенклатура.

Способы получения: из галогенпроизводных, из спиртов, частичным гидрированием ацетиленовых углеводородов. Дегидрирование и крекинг предельных углеводородов как промышленный метод получения этиленовых углеводородов.

Физические свойства олефинов. Химические свойства. Строение молекул и основные типы реакций олефинов. Каталитическое гидрирование. Реакции электрофильного присоединения и их механизм. Присоединение галогенов, галогенводородов, серной кислоты, хлорноватистой кислоты. Гидратация.

Правило Марковникова и его современная трактовка. Радикальное присоединение бромистого водорода, перекисный эффект. Окисление олефинов до окисей, гликолей. Окисление с разрывом цепи. Озонирование. Алкилирование олефинами. Полимеризация олефинов. Изомеризация этиленовых углеводородов.

Использование олефинов в промышленности.

Методические указания

Структурная изомерия молекул алкенов (олефинов) обусловлена изомерией углеродного скелета молекул и положением двойных связей. Для названий олефинов используются заместительная номенклатура ИЮПАК, рациональная и для некоторых соединений – тривиальная номенклатура. В самую длинную углеродную цепочку молекулы при названии по номенклатуре ИЮПАК должна быть включена двойная связь. Двойная связь состоит из - и π-связей. Поскольку из-за наличия π-связи вращение фрагментов молекулы вокруг двойной связи невозможно, для алкенов с различными заместителями приsp²-гибридных углеродах и одной структурой реализуются различные пространственные конфигурации молекул: так называемые геометрические илицис–итранс–стереоизомеры. Следует отметить, чтоцис–итранс–изомерия отсутствует, если одинаковые заместители расположены у одногоsp²-гибридного атома углерода т.е. атома углерода, связанного двойной связью; π-связь значительно менее прочна энергетически, чем-связь. Поэтому она во многих реакциях разрывается, образуя две свободные валентности у соседних связанных этой связью атомов углерода. За счет этих валентностей протекают реакции присоединения различных соединений и соединение фрагментов молекул алкенов при полимеризации. Присоединение к несимметричным алкенам вследствие поляризации двойной связи идет в соответствии с зарядами частиц, на которые диссоциирует присоединяемое соединение, при этом порядок присоединения определяется устойчивостью образующихся промежуточных карбокатионов.

В простейших случаях порядок присоединения определяет правило Марковникова. В присутствии перекисей порядок присоединения бромистого водорода зависит от устойчивости образующихся промежуточных радикалов.

Весьма важными для олефинов являются реакции окисления, которые дают кислородсодержащие продукты; в их число входит качественная реакция на двойную связь (реакция Вагнера) и реакция озонирования, с помощью которой устанавливают строение молекул алкенов.

Вопросы для самопроверки

1. Напишите механизм электрофильного присоединения НВrк изобутилену.

2. Напишите структурную формулу алкена, который при озонолизе образует ацетон и пропаналь.

3. Напишите уравнения качественных реакций на двойную связь на примере 2-метилбутена-2.

4. Напишите уравнения реакций взаимодействия изобутилена с НОBr,H₂O,H₂SO₄.