3.2. Ациклические непредельные углеводороды

Непредельными или ненасыщенными углеводородами называются углеводороды, содержащие меньшее число атомов водорода, чем предельные углеводороды с тем же числом атомов углерода, и резко отличающиеся от предельных своей способностью легко вступать в различные реакции присоединения.

Между атомами углерода в непредельных углеводородах имеются двойные, тройные связи или их комбинации.

Непредельные углеводороды

14.2.1. АЛКЕНЫ	14.2.2. АЛКИНЫ	14.2.3. АЛКАДИЕНЫ
Алкенами (олефинами) называются ненасыщенные углеводороды, в молекулах которых имеется одна двойная связь между атомами углерода. Алкены называют также “углеводородами ряда этилена”. Простейший представитель алкенов – этилен СН2 = СН2.	Алкинами называются ненасыщенные углеводороды, в молекулах которых имеется одна тройная связь между атомами углерода. Алкины – углеводороды ряда ацетилена. Простейший представитель алкинов – ацетилен СН  СН.	Алкадиенами (диенами) называются ненасыщенные углеводороды, в молекулах которых имеется две двойные связи между атомами углерода. Простейший представитель сопряженных алкадиенов – бутадиен-1,3 СН2= СН – СН = СН2.
Общие формулы классов соединений
CnH2n	CnH2n-2	CnH2n-2
Номенклатура ИЮПАК
Названия строятся на основе названий алканов, но для каждого класса суффикс –ан заменяется на суффиксы:
– ен	– ин	– диен
Названия строятся следующим образом: 1) выбирается самая длинная углеродная цепь, в которую входят кратные связи; 2) цепь нумеруется, начиная от того конца, к которому ближе кратная связь; 3) называют радикалы с указанием углеродного атома, рядом с которым они стоят; 4) называют саму углеродную цепь, причем в конце указывается номер углеродного атома, рядом с которым впервые появляется кратная связь.
СН2= СН – СН3 пропен-1 С2Н5СН3   ^1СН2=^2СН –^3СН –^4С –^5СН3  СН3 4,4-диметил-3-этилпентен-1	СН  СН этин(ацетилен) СН3  ^1СН3–^2С ^3С –^4С – СН3  ^5,6С2Н5 4,4-диметилгексин-2	СН3  ^1СН2=^2С –^3СН =^4С –^5СН3  СН3 2,4-диметилпентадиен-1,3
Изомерия непредельных соединений
1. Изомерия углеродной цепи
С4Н8 СН3– СН2– СН = СН2 бутен-1 СН3– С = СН2  СН3 2-метилпропен-1	С5Н8 СН  С – СН2– СН2– СН3 пентин-1 СН  С – СН – СН3  СН3 3-метилбутин-1	С5Н8 СН2= СН – СН = СН – СН3 пентадиен-1,3 СН2 = СН – С = СН2  СН3 2-метилбутадиен-1,3
2. Изомерия положения кратных связей
С4Н8 СН3– СН2– СН = СН2 бутен-1 СН3– СН = СН – СН3 бутен-2	С5Н8 СН  С – СН2– СН2– СН3 пентин-1 СН3– СН2– СС – СН3 пентин-2	С4Н6 СН2= СН – СН = СН2 бутадиен-1,3 (дивинил) (сопряженные связи) СН2= С = СН – СН3 бутадиен-1,2 (кумулированные связи)
3. Межклассовая изомерия
Алкены и циклоалканы – межклассовые изомеры. С3Н6 СН2= СН – СН3 пропен  циклопропан	Алкины и алкадиены – межклассовые изомеры. С4Н6 СН С – СН2– СН3 СН2= СН – СН = СН2 бутин-1 бутадиен-1,3
4. Пространственная изомерия
У алкенов реализуется пространственная цис-, транс- изомерия. Н СН3   С = С бутен-2   (транс-форма) СН3Н Н Н   С = С бутен-2   (цис-форма) СН3СН3
Физические свойства непредельных соединений
Первые три представителя ряда алкенов при обычных условиях являются газами, начиная с С5Н12, – жидкости; высшие алкены, начиная с С19Н38, - твердые вещества. Плотность, а также температура кипения алкенов выше, чем у соответствующих предельных соединений.	Углеводороды от С2Н2 по С4Н6 представляют собой при обычных условиях газы, начиная с углеводородов с пятью атомами в молекуле – жидкости, а начиная с С16Н30 – твердые вещества. Закономерности изменения температур кипения и плавления в этом ряду те же, что и углеводородов ряда метана и этилена. Ацетилен - бесцветный газ со слабым эфирным запахом. Растворим в воде (в 1 объеме воды растворяется 1,03 объема ацетилена). Для хранения ацетилена используют баллоны с активированным углем, пропитанные ацетоном, в котором ацетилен растворяют под давлением.	Бутадиен является газом, остальные широко используемые диены являются жидкостями.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Алкены	Алкины	Алкадиены
1. Основные реакции – реакции присоединения по месту разрыва кратной связи
1.1 Реакции гидрирования (гидрогенизации) – присоединение водорода
СН2= СН – СН3+ Н2СН3– СН2– СН3 пропен пропан	СН С – СН3+ Н2СН2= СН – СН3 пропин пропен СН2= СН – СН3+ Н2СН3– СН2– СН3 пропен пропан	Присоединение -1,4 (катализатор Ni) СН2= СН – СН = СН2+ Н2 бутадиен-1,3 СН3– СН = СН – СН3 бутен-2
1.2. Реакции галогенирования – присоединение галогенов. Качественная реакция на непредельные углеводороды – обесцвечивание бромной воды.
СН2= СН – СН3+Br2СН2Br– СНBr– СН3 пропен 1,2-дибромпропан	СН С – СН3+Cl2СНCl= СCl– СН3 пропин 1,2-дихлорпропен СНCl= СCl– СН3+Cl2СНCl– СCl– СН3   Сl Cl 1,1,2,2-тетрахлорпропан	СН2= СН – СН = СН2+ Сl2 бутадиен-1,3 СН2– СН = СН – СН2  ClCl 1,4-дихлорбутен-2 СН2– СН = СН – СН2+Cl2   СlCl  СН2– СН – СН – СН2     ClClClCl 1,2,3,4 - тетрахлорбутан
1.3. Реакции гидрогалогенирования – присоединение галогеноводородов. Для несимметричных непредельных соединений присоединение происходит по правилу В.В. Марковникова: водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода (т.е. связанному с большим числом атомов Н).
СН2= СН – СН3+ НBrСН2– СН – СН3 пропен  Н Br 2-бромпропан	СН С – СН3+HClСН = С – СН3 пропин  Н Сl 2-хлорпропен СН2= С – СН3+HClCH3–CCl2–CH3  2,2-дихлорпропан Cl	СН2= СН – СН = СН2+ НСl  СН3– СН = СН – СН2Сl 1-хлорпропен-2
1.4. Реакции гидратации – присоединение воды. Катализатор – разбавленная Н2SO4. Для несимметричных непредельных соединений присоединение происходит по правилу Марковникова.
СН2= СН – СН3+ НОНСН2– СН – СН3 пропен  Н ОН пропанол-2 (спирт)	Hg^2+ СН СН + НОНСН3– С = О ацетилен этаналь Н (уксусный альдегид) СН  С – СН3+HOH[СН = С – СН3] пропин  Hg^2+НOH  CH3–C–CH3 II О пропанон (кетон) Эта реакция носит название "перегруппировка Кучерова".
2. Термическое разложение. Реакция протекает при высокой температуре 600 – 1000^0С.
С3Н63С + 3Н2	С3Н43С + 2Н2	С4Н84С + 4Н2
3. Реакции окисления
3.1.Полное окисление – горение С3Н6+ 4,5О23СО2+ 3Н2О 3.2. Частичное окисление (раствором перманганата калия КMnО4). СН2= СН–СН3+[O]+ НОНСН2– СН – СН2 пропен  OН ОН ОН пропантриол-1,2,3, глицерин (трехатомный спирт)	Полное окисление – горение С3Н4+ 4О23СО2+ 2Н2О	Полное окисление – горение С4Н6+ 5,5О24СО2+ 3Н2О
4. Реакции полимеризации
nСН2= СН – СН3[– СН2– СН – ]n пропен  (пропилен) СН3 полипропилен	4.1. Реакции тримеризации (образование аренов) - реакция Зелинского: 400^0С, актив.уголь 3С2Н2 С6Н6 ацетилен бензол 3 СН С – СН3 С6Н3(СН3)3 пропин 1,3,5-триметилбензол 4.2. Реакция димеризации 2СН СН[СН2= СН – С СН ] ацетилен винилацетилен	nСН2= СН – СН = СН2 бутадиен-1,3  [– СН2– СН = СН – СН2 –]n полибутадиен (бутадиеновый каучук)
	5. Реакции замещения водорода на металл (для соединений с концевой тройной связью) t^0 2СН С – СН3 + 2Na2NaС С – СН3 +H2 ацетиленид натрия 2СН С – СН3 +Ag2O2AgСС – СН3+ аммиачный ацетиленид + Н2О раствор серебра

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

Алкены	Алкины	Алкадиены
1. Реакции дегидрирования алканов. Реакции идут при высокой температуре (600 – 1000^0С), катализаторы (Cr2O3)
С3Н8С3Н6+ Н2 пропан пропен	С3Н8С3Н4+ 2Н2 пропан пропин	С4Н10С4Н6+ 2Н2 бутан бутадиен-1,3
2. Дегидрогалогенирование галогенпроизводных (– НHal). Реакции идут в спиртовом растворе щелочи - гидроксида калия КОН. (*)
СН2– СН2– СН3+ КОНспи рт   Br  СН2= СН – СН3+KBr+H2O	СН2– СH– СН3 + 2КОНспи рт    СlCl  СН С – СН3 + 2KCl+ 2H2O	СН2– СН2– СН2– СН2+ 2КОНспи рт    СlCl  СН2= СН – СН = СН2+ 2KCl+ 2H2O
3. Дегидратация спиртов (*)	3. Способы получения ацетилена	3. Из этанола (по методу С.В. Лебедева)
Н2SO4конц.,t> 140^0C СН2– СН2– СН3  OH  СН2= СН – СН3+H2O	3.1. Из карбида кальция СаС2+ 2Н2ОС2Н2+ Са(ОН)2 (Получение СаС2: СаСО3СаО + СО2 СаО + 3С СаС2 + СО) Из метана 1500^0С 2СН4С2Н2+ 3Н2	Al2O3, t^0 2C2H5OHСН2= СН – СН = СН2+ + H2O + H2

(*) При дегидрогалогенировании и дегидратации несимметричной молекулы отщепление водорода идет преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода – правило А.М. Зайцева:

СН₃– СН –СН₂– СН₃+ КОН_{спи рт}СН₃– СН =СН – СН₃+ КCl+ Н₂О

 2-хлорбутан бутен-2

Cl

Применение непредельных углеводородов
Алкены	Алкины	Алкадиены
Этилен производится в большом объеме и используется как сырье для производства технического этилового спирта. Из этилена получают разнообразные галогенпроизводные (используются как растворители). Полимеризацией этилена получают полиэтилен. Интересно применение этилена в качестве вещества, ускоряющего созревание фруктов (например, бананов).	Ацетилен применяется для автогенной сварки и резки металлов. Температура пламени 3500^0С. Из ацетилена получают разнообразные химические вещества: уксусный альдегид, бензол, винилацетилен и далее – хлоропрен и синтетический каучук.	Основное применение сопряженных диенов – использование их для синтеза каучуков. Синтез первого синтетического каучука – бутадиенового – был осуществлен впервые в СССР в 1928 году по методу С.В. Лебедева.