Механізм реакції електрофільного приєднання

π-зв’язок під дією окислювачів руйнується легше, ніж σ-зв'язок, тому для алкенів характерна участь у ролі відновників в окислювально-відновних реакціях.

І. Реакції приєднання

• приєднання водню (гідрування) при нагріванні до температури 150 – 300⁰С і у присутності каталізаторів (Pt, Pd, Ni), утворюються алкани:

• приєднання галогенів (галогенування), утворюються дигалогенопохідні алканів.

Приєднання брому є якісною реакцією на подвійний зв'язок: знебарвлення бромної води.

• приєднання галогенводнів, утворюються моногалогенопохідні алканів.

Для гомологів етилену реакція відбувається згідно правила Марковнікова: під дією галогенводню іон Гідрогену приєднується до найбільш гідрогенізованого атома Карбону (з негативним зарядом), а атом галогену ‑ до найменш гідрогенізованого атома Карбону (з позитивним зарядом) при подвійному зв’язку.

Пояснюється правило Марковнікова індуктивним ефектом характерним для всіх алкільних радикалів. В результаті цього ефекту один атом Карбону біля подвійного зв’язку набуває частково позитивного заряду, а другий – частково негативного заряду внаслідок відштовхування електронної густини від –СН₃ групи.

• приєднання води (гідратація), відбувається у присутності каталізаторів (Н₂SO₄), утворюються одноатомні спирти. У випадку етилену – етанол (первинний спирт):

Для гомологів етилену приєднання води відбувається згідно правила Марковнікова: атом Гідрогену приєднується до найбільш гідрогенізованого атома Карбону, а Гідроксильна група – до найменш гідрогенізованого атома Карбону. Тому утворюються тільки вторинні спирти. У випадку пропену – пропанол-2 (ізопропіловий спирт):

ІІ. Реакції заміщення

• реакція радикального заміщення (атом Гідрогену заміщується на атом Галогену при сусідньому до подвійного зв’язку атому Карбону), відбувається при t=500⁰.

ІІІ. Реакції окислення

Алкени легко окислюються. Залежно від сили окислювача реакції можуть відбуватися як з розривом π-зв’язку, так і повним розривом подвійного зв’язку.

• м’яке окислення. Спостерігається при дії перманганату калію КМnО₄ в нейтральному або слабко лужному середовищах. Реакція відбувається із розімкненням π-зв’язку. Утворюються гліколі (двохатомні спирти). У випадку етилену – етиленгліколь (етандіол-1,2).

Аналітичний ефект реакції: знебарвлення рожево-фіолетового розчину КМnО₄. Реакцію використовують для якісного визначення алкенів (подвійного зв’язку).

• жорстке окислення. Відбувається при використання хромової суміші (К₂Сr₂О₇ у присутності концентрованої Н₂SO₄). Внаслідок окислення утворюються різні карбонові кислоти:

СН₃ – СН₂ – СН₂ – СН = СН₂ +4 [О] → СН₃ – СН₂ – СН₂ – СООН + НСООН

1-пентен бутанова кислота метанова кислота

• високотемпературне окислення (горіння алкенів), утворюються вуглекислий газ і вода:

С₂Н₄ + 3О₂ → 2СО₂ + 2Н₂О

ІV. Реакції полімеризації

Полімеризація – процес сполучення однакових молекул (мономерів) в одну складну молекулу (полімер).

Кількість мономерів, яка утворює полімер – ступінь полімеризації (n).

Існує два типи полімеризації – ступінчаста і ланцюгова.

• Ступінчаста полімеризація – послідовне сполучення двох або декількох мономерів в одну молекулу. Відкрита і вивчена О.М.Бутлеровим (1877). Використовується в промисловості для полімеризації алкенів. Використовують каталізатори – хлориди амонію, або цинку, їх броміди, флуориди. Змінюючи умови реакції, можна одержати полімери з різною молекулярною масою і фізичними властивостями. Прикладом такої реакції є димеризація 2-метилпропену (каталізатор Н₂SО₄):

• ланцюгова, або лінійна полімеризація. З багатьох мономерів утворюються довгі ланцюги за рахунок розриву подвійних зв’язків у молекулах алканів (етилену і пропілену).

Процес полімеризації складається з стадій:

1. Ініціація перетворення невеликої кількості мономерів в активні центри полімеризації.

2. Зростання полімерного ланцюга – приєднання мономерів до активного центра.

3. Обрив полімерного ланцюга – припинення процесу при досягненні молекулою полімеру певних розмірів.

4. Передача ланцюга – перехід активних центрів до синтезу наступних молекул полімеру залежно від кількості і видів мономерів.

Методи одержання алкенів

1. Дегідратація спиртів (відщеплення води) при нагріванні з надлишком кислоти:

2. Дегідрування алканів (відщеплення водню) при наявності каталізаторів (Nі):

3. Дія спиртового розчину лугу на моногалогенопохідні алканів при нагріванні:

4. Дегалогенування дигалогенопохідних алканів (дія цинкового пилу у спиртовому розчині або магнієвої стружки):

5. Крекінг алканів – основний промисловий спосіб одержання алкенів. Для одержання низькомолекулярних алкенів застосовують піроліз (при 700 – 800⁰С) газоподібних алканів природних і попутних газів.