Alkének egyenlet készítése. Alkoholok előállítása, felhasználása, tulajdonságai

A szerves kémiában olyan szénhidrogén anyagokat találhatunk, amelyek láncában különböző mennyiségű szén és C=C kötéssel rendelkeznek. Ezek homológok, és alkéneknek nevezik őket. Szerkezetükből adódóan kémiailag reaktívabbak, mint az alkánok. De milyen reakciók jellemzőek rájuk? Tekintsük ezek elterjedését a természetben, a különböző előállítási és alkalmazási módokat.

Kik ők?

Az alkének, amelyeket olefineknek (olajosnak) is neveznek, az etén-kloridról kapták nevüket, amely e csoport első tagjának származéka. Minden alkén legalább egy C=C kettős kötést tartalmaz. A C n H 2n az összes olefin képlete, és a név a molekulában azonos szénatomszámú alkánból keletkezik, csak az -ane utótag változik -énre. A név végén kötőjellel elválasztott arab szám jelzi a szénatomok számát, amelyből a kettős kötés kiindul. Nézzük meg a fő alkéneket, a táblázat segít emlékezni rájuk:

Ha a molekulák egyszerű, el nem ágazó szerkezetűek, akkor az -ilén utótagot adjuk hozzá, ezt a táblázat is tükrözi.

Hol találod őket?

Mivel az alkének reaktivitása nagyon magas, képviselőik rendkívül ritkák a természetben. Az olefinmolekula életelve a „legyünk barátok”. Nincsenek más anyagok a közelben – semmi gond, barátok leszünk egymással, polimereket képezünk.

De léteznek, és kis számú képviselőt tartalmaznak a kísérő kőolajgázban, és magasabbak a Kanadában termelt olajban.

Az alkének legelső képviselője, az etén a gyümölcs érését serkentő hormon, ezért kis mennyiségben a növényvilág képviselői szintetizálják. Létezik egy alkén, a cisz-9-trikozén, amely szexuális attraktáns szerepét tölti be a nőstény házilegyekben. Muscalurnak is nevezik. (Az attraktáns olyan természetes vagy szintetikus eredetű anyag, amely egy másik szervezetben vonzza a szagforrást). Kémiai szempontból ez az alkén így néz ki:

Mivel minden alkén nagyon értékes nyersanyag, a mesterséges előállításának módjai nagyon változatosak. Nézzük a leggyakoribbakat.

Mi van, ha sok kell?

Az iparban az alkének osztályát főleg krakkolás útján nyerik, azaz. a molekula hasadása magas hőmérséklet, magasabb alkánok hatására. A reakciót 400-700 °C hőmérsékleten kell melegíteni. Az alkán úgy hasad, ahogy akarja, alkéneket képezve, amelyek előállítási módszereit fontolgatjuk, számos molekulaszerkezeti lehetőséggel:

C7H16->CH3-CH=CH2 + C4H10.

Egy másik elterjedt módszer a dehidrogénezés, amelynek során katalizátor jelenlétében egy hidrogénmolekulát választanak el egy alkánsorozat képviselőjétől.

Laboratóriumi körülmények között az alkének és az előállítási módok különböznek, eliminációs reakciókon alapulnak (atomcsoport eliminálása helyettesítés nélkül). Az alkoholokból leggyakrabban eltávolított vízatomok a halogének, hidrogének vagy hidrogén-halogenidek. Az alkének előállításának legáltalánosabb módja az alkoholokból, katalizátorként sav jelenlétében. Más katalizátorok is használhatók

Minden eliminációs reakció Zaicev szabályának hatálya alá tartozik, amely kimondja:

A -OH csoportot hordozó szén szomszédságában lévő szénről hidrogénatom válik le, amely kevesebb hidrogénatomot tartalmaz.

A szabály alkalmazása után válaszoljon arra, hogy melyik reakciótermék lesz túlsúlyban? Később megtudod, hogy helyesen válaszoltál-e.

Kémiai tulajdonságok

Az alkének aktívan reagálnak az anyagokkal, megszakítva a pi-kötésüket (a C=C kötés másik neve). Végül is nem olyan erős, mint az egyszeri kötés (szigma kötés). A szénhidrogén telítetlenből telítetté alakul anélkül, hogy a reakció (addíció) után más anyagok képződnének.

• hidrogén hozzáadása (hidrogénezés). Az áthaladásához katalizátor jelenléte és melegítés szükséges;
• halogénmolekulák hozzáadása (halogénezés). Ez az egyik minőségi reakció a pi-kötésre. Végül is, amikor az alkének reagálnak brómos vízzel, barnából átlátszóvá válik;
• reakció hidrogén-halogenidekkel (hidrohalogénezés);
• víz hozzáadása (hidratálás). A reakció feltételei a melegítés és egy katalizátor (sav) jelenléte;

Az aszimmetrikus olefinek hidrogén-halogenidekkel és vízzel való reakciói engedelmeskednek Markovnikov szabályának. Ez azt jelenti, hogy a hidrogén a már több hidrogénatomot tartalmazó szén-szén kettős kötésből fog kapcsolódni a szénhez.

• égés;
• hiányos oxidációs katalizátor. A termék ciklikus oxidok;
• Wagner-reakció (oxidáció permanganáttal semleges környezetben). Ez az alkénreakció egy másik kvalitatív C=C kötés. Folyás közben a kálium-permanganát rózsaszín oldata elszíneződik. Ha ugyanazt a reakciót kombinált savas környezetben hajtják végre, a termékek eltérőek lesznek (karbonsavak, ketonok, szén-dioxid);
• izomerizáció. Minden típus jellemző: cisz- és transz-, kettős kötésmozgás, ciklizáció, vázizomerizáció;
• A polimerizáció az olefinek fő tulajdonsága az ipar számára.

Alkalmazás az orvostudományban

Az alkének reakciótermékei nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak. Sokukat az orvostudományban használják. A glicerint propénből nyerik. Ez a többértékű alkohol kiváló oldószer, és ha víz helyett használjuk, az oldatok töményebbek lesznek. Gyógyászati ​​célra alkaloidokat, timolt, jódot, brómot stb. oldanak fel benne.A glicerint kenőcsök, paszták, krémek készítésére is használják. Megakadályozza, hogy kiszáradjanak. A glicerin maga antiszeptikus.

Hidrogén-kloriddal reagálva olyan származékokat kapnak, amelyeket helyi érzéstelenítésre használnak a bőrön történő alkalmazáskor, valamint rövid távú érzéstelenítésre kisebb sebészeti beavatkozások során, inhalációval.

Az alkadiének olyan alkének, amelyek egy molekulában két kettős kötést tartalmaznak. Fő felhasználási területük a szintetikus gumi gyártása, amelyből aztán különféle melegítő párnák és fecskendők, szondák és katéterek, kesztyűk, cumik és még sok más készül, amelyek egyszerűen pótolhatatlanok a betegek gondozása során.

Ipari alkalmazások

Az alkének és származékaik szélesebb körben használatosak az iparban. (Hol és hogyan használják az alkéneket, a fenti táblázat).

Ez csak egy kis része az alkének és származékaik használatának. Évről évre csak növekszik az olefinek iránti kereslet, ami azt jelenti, hogy az előállításukra is nő.

1. Alkánokból. Metán heterogén katalizátoron szelektíven oxidálható - ezüst számított oxigénmennyiséggel a metanolhoz:

Nagy számú szénatomot tartalmazó alkánok, mint például a propán és a bután, oxidálódnak primer és szekunder alkoholok keverékéhez a számított oxigénmennyiség katalizátorok – mangánsók – jelenlétében. A reakció alacsonyan szelektív - eléggé kiderül nagyszámú szennyeződés: azonos számú szénatomot tartalmazó aldehidek és ketonok, aldehidek és alkoholok - bomlástermékek

2. Alkénekből. Bármely alkénhez savak jelenlétében vizet adhatunk

A csatlakozás a Markovnikov-szabályt követi.

3. Alkinekből. Az acetilén és a terminális alkinek formaldehiddel, más aldehidekkel és ketonokkal reagálnak primer, szekunder és tercier alkoholok előállítására.

4. Alkadiénekből. Alkadiének hasonló az alkénekhez csatolni savak jelenlétében víz.

Az első mól víz hozzáadása túlnyomórészt az 1-4. pozíciókban történik. Amikor

a második mól víz hozzáadása képződik diolok. Az alábbiakban mindkettőre mutatunk be példákat.

5. Alkil-halogenidekből. Az alkil-halogenidek reakcióba lépnek lúgok vizes oldataival a halogén hidroxilcsoporttal történő nukleofil szubsztitúciójának reakciójában:

6. Dihalogenid származékokból. Amikor lúgok hatnak az alkánok dihalogenid származékaira, kétértékű alkoholok (vagy diolok) keletkeznek:

A fentiek szerint az 1,2-dibróm-etán 1,2-etándiolt (etilénglikolt) termel. Ezt a diolt nagyon széles körben használják a fagyálló gyártásában. Például a belső égésű motorok hűtésére szolgáló, nem fagyos folyadékban - „Tosol-A 40” ez 40%.

7. Trihalogenid származékokból. Az 1,2,3-triklór-propánból például a széles körben használt glicerint (1,2,3-propántriolt) kapják.

8. Aminokból. Katalizátor jelenlétében vízgőzzel hevítve reverzibilis reakció játszódik le, amelyben a végtermékek azonos szénvázszerkezetű alkohol és ammónia.

Az elsődleges aminok 2-5 o C-ra hűtve sósavban lévő nátrium-nitrit hatására is alkoholokká alakíthatók:

9. Aldehidekből és ketonokból Meerwein – Ponndorf – Verley reakcióval. Egy ketont vagy aldehidet némi alkohollal kezelnek katalizátor - alumínium-alkoxid - jelenlétében. A reagensként használt alkohol maradékait alkoxicsoportoknak tekintjük. Például az alábbi reakcióban az alumínium-tributilátot normál butil-alkohollal együtt alkalmazzuk. A reakció reverzibilis, és a benne lévő egyensúlyt Le Chatelier-elv szerint a reagens alkohol feleslegével eltolják.

Az első publikációk erről a reakcióról szinte egyszerre jelentek meg két különböző német és egy francia kémiai folyóiratban 1925-1926 között. A reakció nagy jelentőséggel bír, mivel lehetővé teszi egy karbonilcsoport alkoholcsoporttá redukálását a kettős kötések, nitro- és nitrozocsoportok redukálása nélkül, amelyeket hidrogén, illetve egyéb redukálószerek alakítanak át egyszerű kötésekké, illetve aminocsoportokká. példa:

Mint látható kettős kötés, jelen van a ketonban, konzerváltés a keletkező alkoholban. Az alábbiakban látható, hogy ha egy ketocsoportot hidrogéneznek, akkor a kettős kötés is hidrogéneződik.

Hasonló kép figyelhető meg a ketonban lévő nitrocsoport jelenlétében: a Meerwein–Ponndorff–Verley reakcióban megmarad, majd katalizátoron hidrogénnel történő hidrogénezés során aminocsoporttá redukálódik:

10. Aldehidekből és ketonokból hidrogénezéssel katalizátorokon – platina csoportba tartozó fémek: Ni, Pd, Pt:

11. Alkoholok előállítása aldehidekből és ketonokból Grignard-szintézissel.

A François Auguste Victor Grignard által 1900–1920 között felfedezett reakciók óriási jelentőséggel bírnak a szerves anyagok számos osztályának szintézisében. Például segítségükkel bármilyen alkil-halogenidből és formaldehidből primer alkoholt lehet előállítani három lépésben:

A másodlagos alkohol előállításához formaldehid helyett bármilyen más aldehidet kell bevennie:

Egy ilyen só hidrolízise során olyan alkohol keletkezik, amelynek szénatomszáma megegyezik a szerves magnéziumvegyületben és az aldehidben lévő szénatomok összegével:

A tercier alkohol előállításához aldehid helyett ketont használnak a szintézisben:

12. Karbonsavakból alkoholok csak két lépésben állíthatók elő: az elsőben a savkloridot karbonsavból nyerik foszfor-pentaklorid vagy kén(IV)-oxid-diklorid hatására:

A második lépésben a kapott savkloridot palládiumon alkohollá hidrogénezik:

13. Alkoholátokból Az alkoholok nagyon könnyen előállíthatók szobahőmérsékleten végzett hidrolízissel:

A bórsav-észtereket nehezebb hidrolizálni - csak melegítés közben:

Kicsapódik, ha több mint 4g/100g H 2 O

14. Alkoholok észterekből karbonsavakkal együtt kaphatunk autokatalitikusan, savas vagy lúgos hidrolízis. Egy autokatalitikus folyamatban a vízzel történő nagyon lassú hidrolízis eredményeként gyenge karbonsav jelenik meg, amely a reakció további lefolyásában katalizátor szerepet tölt be, jelentősen meggyorsítva az észter fogyasztását és az alkohol megjelenését idővel. . Például a reakcióhoz kedd A 2-metil-propánsav -butil-észter kinetikai görbéi, vagyis a moláris koncentrációk időbeli változásának függősége szigmoid vagy S alakú görbék (lásd a reakció alatti grafikont).

15. Ha hozzáteszi erős sav észterére, amely katalizátor, majd be

a reakciónak nincs indukciós periódusa, amikor a hidrolízis szinte nem megy végbe (0-1 alkalom).

A kinetikai görbék ebben az esetben exponenciálisak lesznek: lefelé

észterre és emelkedő alkoholra. A folyamat az ún savas hidrolízis:

16. Ha hozzáteszed lúgból észterré(mol per mól vagy felesleg), akkor a reakciót exponenciális kinetikai görbék is leírják, de a savas hidrolízissel ellentétben, ahol az anyagok koncentrációi az egyensúlyi értékek felé hajlanak, itt az alkohol végső koncentrációja közel megegyezik az éter kezdeti koncentrációjával. Alább látható a reakció lúgos hidrolízis ugyanaz az észter és egy gráf kinetikai görbékkel. Amint láthatja, a lúg itt nem katalizátor, hanem reagens, és a reakció visszafordíthatatlan:

17. Alkoholok észterekből is beszerezhető Bouveau és Blanc szerint. Ezt a módszert először a szerzők publikálták két különböző francia kémiai folyóiratban 1903-ban és 1906-ban, és az észterek nátriummal való redukálásából áll, például alkoholban:

Amint látható, a reakció során két alkohol keletkezik: az egyik az észter savas részéből és mindig elsődleges, a második az alkoholos részből, és bármi lehet - primer, szekunder vagy tercier.

18. A fogadás korszerűbb módja észterekből származó alkoholok van redukciójuk komplex hidridekkel alkoholátokká ((1) reakció), amelyek ezután hidrolízissel könnyen alkoholokká alakulnak (például (2a) és (2b) reakciók).

Az óra témája: Alkének. Alkének előállítása, kémiai tulajdonságai és alkalmazásai.

Az óra céljai és céljai:

• áttekinti az etilén sajátos kémiai tulajdonságait és az alkének általános tulajdonságait;
• elmélyíteni és konkretizálni a?-kötések fogalmait és a kémiai reakciók mechanizmusait;
• kezdeti ötleteket adni a polimerizációs reakciókról és a polimerek szerkezetéről;
• laboratóriumi és általános ipari módszerek elemzése alkének előállítására;
• tovább fejleszteni a tankönyvvel való munka képességét.

Felszerelés: gázok előállítására szolgáló berendezés, KMnO 4 oldat, etilalkohol, tömény kénsav, gyufa, alkohollámpa, homok, táblázatok „Etilén molekula szerkezete”, „Alkének alapvető kémiai tulajdonságai”, bemutató minták „Polimerek”.

AZ ÓRÁK ALATT

I. Szervezési mozzanat

Folytatjuk az alkének homológ sorozatának tanulmányozását. Ma az alkének előállítási módjait, kémiai tulajdonságait és alkalmazásait kell szemügyre vennünk. Jellemeznünk kell a kettős kötés okozta kémiai tulajdonságokat, kezdeti ismereteket kell szereznünk a polimerizációs reakciókról, és mérlegelni kell az alkének előállításának laboratóriumi és ipari módszereit.

II. A tanulók tudásának aktivizálása

1. Milyen szénhidrogéneket nevezünk alkéneknek?

1. Mik a szerkezetük jellemzői?

1. Milyen hibrid állapotban vannak azok a szénatomok, amelyek kettős kötést képeznek egy alkén molekulában?

A lényeg: az alkének abban különböznek az alkánoktól, hogy molekuláikban egy kettős kötés van jelen, amely meghatározza az alkének kémiai tulajdonságainak sajátosságait, előállításuk és felhasználásuk módjait.

III. Új anyagok tanulása

1. Alkének előállítására szolgáló eljárások

Készítsen reakcióegyenleteket, amelyek megerősítik az alkének előállításának módszereit!

– alkánok krakkolása C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C4H10; (termikus repedés 400-700 o C-on)
oktán butén-bután
– alkánok dehidrogénezése C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
bután-butén hidrogén
– halogén-alkánok dehidrohalogénezése C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
klórbután-hidroxid butén-klorid víz
kálium kálium
– dihalogén-alkánok dehidrohalogénezése
– alkoholok dehidratálása C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (tömény kénsav jelenlétében hevítve)
Emlékezik! A dehidrogénezés, a dehidratáció, a dehidrohalogénezés és a dehalogénezés reakcióiban emlékeznünk kell arra, hogy a hidrogént előnyösen a kevésbé hidrogénezett szénatomokból vonják ki (Zaicev szabálya, 1875).

2. Alkének kémiai tulajdonságai

A szén-szén kötés természete határozza meg a kémiai reakciók típusát, amelyekbe szerves anyagok lépnek be. A kettős szén-szén kötés jelenléte az etilén-szénhidrogének molekuláiban meghatározza ezeknek a vegyületeknek a következő tulajdonságait:
– a kettős kötés jelenléte lehetővé teszi az alkének telítetlen vegyületek közé sorolását. Telítettekké alakulásuk csak addíciós reakciók eredményeként lehetséges, ami az olefinek kémiai viselkedésének fő jellemzője;
– a kettős kötés jelentős elektronsűrűség-koncentrációt képvisel, így az addíciós reakciók elektrofil jellegűek;
– a kettős kötés egy - és egy - kötésből áll, ami meglehetősen könnyen polarizálódik.

Az alkének kémiai tulajdonságait jellemző reakcióegyenletek

a) Addíciós reakciók

Emlékezik! A szubsztitúciós reakciók a csak egyszeres kötést tartalmazó alkánokra és magasabb cikloalkánokra, az addíciós reakciók a kettős és hármas kötést tartalmazó alkénekre, diénekre és alkinekre jellemzőek.

Emlékezik! A következő mechanizmusok lehetségesek a kötés megszakítására:

a) ha az alkének és a reagens nem poláris vegyületek, akkor a -kötés felszakad és szabad gyök keletkezik:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

b) ha az alkén és a reagens poláris vegyületek, akkor a -kötés hasadása ionok képződéséhez vezet:

c) amikor a molekulában hidrogénatomokat tartalmazó reagensek kapcsolódnak egy megszakadt kötés helyén, a hidrogén mindig egy hidrogénezettebb szénatomhoz kapcsolódik (Morkovnikov szabálya, 1869).

– polimerizációs reakció nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
etén polietilén

b) oxidációs reakció

Laboratóriumi tapasztalat. Szerezze be az etilént és tanulmányozza annak tulajdonságait (utasítások a tanulói asztalokon)

Útmutató az etilén előállításához és kísérletek vele

1. Tegyünk egy kémcsőbe 2 ml tömény kénsavat, 1 ml alkoholt és kis mennyiségű homokot.
2. Zárja le a kémcsövet gázkivezető csővel ellátott dugóval, és melegítse fel alkohollámpa lángjában.
3. Engedje át a felszabaduló gázt kálium-permanganátos oldaton. Jegyezze fel az oldat színének változását.
4. Gyújtsa meg a gázt a gázkivezető cső végén. Ügyeljen a láng színére.

– az alkének világító lánggal égnek. (Miért?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (teljes oxidációval a reakciótermékek szén-dioxid és víz)

Kvalitatív reakció: „enyhe oxidáció (vizes oldatban)”

- az alkének színtelenítik a kálium-permanganát oldatot (Wagner-reakció)

Súlyosabb körülmények között, savas környezetben a reakciótermékek lehetnek karbonsavak, például (savak jelenlétében):

CH 3 – CH = CH 2 + 4 [O] ––> CH 3 COOH + HCOOH

– katalitikus oxidáció

Emlékezz a fő dologra!

1. A telítetlen szénhidrogének aktívan részt vesznek az addíciós reakciókban.
2. Az alkének reaktivitása abból adódik, hogy a kötés könnyen felszakad a reagensek hatására.
3. Az addíció eredményeképpen a szénatomok sp 2 -ből sp 3 -ba alakulnak át - hibrid állapot jön létre. A reakciótermék korlátozó jellegű.
4. Ha etilént, propilént és más alkéneket nyomás alatt vagy katalizátor jelenlétében hevítenek, az egyes molekuláik hosszú láncokká - polimerekké - egyesülnek. A polimerek (polietilén, polipropilén) nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak.

3. Alkének alkalmazása(diáküzenet az alábbi terv szerint).

1 – magas oktánszámú üzemanyag előállítása;
2 – műanyagok;
3 – robbanóanyagok;
4 – fagyálló;
5 – oldószerek;
6 – a gyümölcs érésének felgyorsítása;
7 – acetaldehid előállítása;
8 – szintetikus gumi.

III. A tanult anyag megerősítése

Házi feladat: 15., 16. §, pl. 1., 2., 3. 90. o., pl. 4, 5 95. o.

Az alkének fizikai tulajdonságai hasonlóak az alkánokéhoz, bár mindegyiknek valamivel alacsonyabb az olvadáspontja és forráspontja, mint a megfelelő alkánoké. Például a pentán forráspontja 36 °C, a penténé pedig 30 °C. Normál körülmények között a 2-4 szénatomos alkének gázok. C 5 – C 15 folyadékok, C 16-tól kezdve szilárd anyagok. Az alkének vízben oldhatatlanok, de szerves oldószerekben jól oldódnak.

Az alkének ritkák a természetben. Mivel az alkének az ipari szerves szintézis értékes nyersanyagai, előállításukra számos módszert fejlesztettek ki.

1. Az alkének fő ipari forrása az olaj részét képező alkánok krakkolása:

3. Laboratóriumi körülmények között az alkéneket eliminációs reakciókkal nyerik, amelyek során a szomszédos szénatomokból két atom vagy két atomcsoport eliminálódik, és további p-kötés jön létre. Ilyen reakciók a következők.

1) Az alkoholok kiszáradása akkor következik be, ha vízeltávolító szerekkel, például kénsavval 150 ° C feletti hőmérsékleten hevítik:

Amikor a H 2 O-t az alkoholokból, a HBr-t és a HCl-t az alkil-halogenidekből eltávolítjuk, a hidrogénatom előnyösen eliminálódik a szomszédos szénatomokból, amelyek a legkisebb számú hidrogénatomhoz kötődnek (a legkevésbé hidrogénezett szénatomtól). Ezt a mintát Zaicev szabályának nevezik.

3) A dehalogénezés akkor következik be, amikor a szomszédos szénatomokon halogénatomot tartalmazó dihalogenideket aktív fémekkel hevítenek:

CH 2 Br -CHBr -CH 3 + Mg → CH 2 =CH-CH 3 + Mg Br 2.

Az alkének kémiai tulajdonságait a molekuláikban lévő kettős kötés határozza meg. A p-kötés elektronsűrűsége meglehetősen mozgékony, és könnyen reagál az elektrofil részecskékkel. Ezért az alkének számos reakciója a mechanizmus szerint megy végbe elektrofil addíció, amelyet az A E szimbólum jelöl (angolból additív elektrofil). Az elektrofil addíciós reakciók több szakaszban lejátszódó ionos folyamatok.

Az első szakaszban egy elektrofil részecske (leggyakrabban egy H + proton) kölcsönhatásba lép a kettős kötés p-elektronjaival, és p-komplexet képez, amely azután kovalens s-kötést képezve karbokationná alakul. az elektrofil részecske és az egyik szénatom:

alkén p-komplex karbokáció

A második szakaszban a karbokation reagál az X-anionnal, és egy második s-kötést képez az anion elektronpárja miatt:

Az elektrofil addíciós reakciókban egy hidrogénion kapcsolódik a nagyobb negatív töltésű kettős kötés szénatomjához. A töltéseloszlást a p-elektronsűrűség eltolódása határozza meg a szubsztituensek hatására: .

A +I hatást mutató elektrondonor szubsztituensek a p-elektronsűrűséget egy hidrogénezettebb szénatomra tolják el, és részleges negatív töltést hoznak létre rajta. Ez megmagyarázza Markovnyikov uralma: amikor poláris molekulákat, például HX-et (X = Hal, OH, CN stb.) adunk aszimmetrikus alkénekhez, a hidrogén előnyösen a kettős kötésnél a hidrogénezettebb szénatomhoz kapcsolódik.

Nézzünk konkrét példákat az addíciós reakciókra.

1) Hidrohalogénezés. Amikor az alkének kölcsönhatásba lépnek hidrogén-halogenidekkel (HCl, HBr), alkil-halogenidek képződnek:

CH3-CH=CH2+HBr®CH3-CHBr-CH3.

A reakciótermékeket Markovnikov szabálya határozza meg.

Hangsúlyozni kell azonban, hogy szerves peroxid jelenlétében a poláris HX molekulák nem lépnek reakcióba alkénekkel Markovnikov szabálya szerint:

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a peroxid jelenléte a reakció gyökös, nem pedig ionos mechanizmusát határozza meg.

2) Hidratálás. Amikor az alkének vízzel reagálnak ásványi savak (kénsav, foszforsav) jelenlétében, alkoholok keletkeznek. Az ásványi savak katalizátorként működnek, és protonforrások. A víz hozzáadása szintén Markovnikov szabályát követi:

CH3-CH=CH2+HON®CH3-CH(OH)-CH3.

3) Halogénezés. Az alkének elszínezik a brómos vizet:

CH2 = CH2 + Br2® B-CH2-CH2Br.

Ez a reakció kvalitatív kettős kötés esetén.

4) Hidrogénezés. A hidrogén hozzáadása fémkatalizátorok hatására történik:

ahol R = H, CH 3, Cl, C 6 H 5 stb. A CH 2 =CHR molekulát monomernek, a keletkező vegyületet polimernek, az n szám a polimerizáció foka.

A különféle alkénszármazékok polimerizálása értékes ipari termékeket állít elő: polietilén, polipropilén, polivinil-klorid és mások.

Az addíción kívül az alkének oxidációs reakciókon is keresztülmennek. Az alkének enyhe oxidációja során kálium-permanganát vizes oldatával (Wagner-reakció) kétértékű alkoholok képződnek:

ZSN 2 =CH 2 + 2KMn O 4 + 4H 2 O ® ZNOSN 2 -CH 2 OH + 2MnO 2 ↓ + 2KOH.

A reakció eredményeként a kálium-permanganát lila oldata gyorsan elszíneződik, és barna mangán (IV)-oxid csapadék válik ki. Ez a reakció, akárcsak a brómos víz színtelenítési reakciója, kvalitatív a kettős kötés szempontjából. Az alkének erős oxidációja során forrásban lévő kálium-permanganát oldattal savas környezetben a kettős kötés teljesen felbomlik ketonok, karbonsavak vagy CO 2 képződésével, például:

Az oxidációs termékek alapján meghatározható a kettős kötés helyzete az eredeti alkénben.

Mint minden más szénhidrogén, az alkének is égnek, és sok levegővel szén-dioxidot és vizet képeznek:

C n H 2 n + Zn /2O 2 ® n CO 2 + n H 2 O.

Ha a levegő korlátozott, az alkének égése szén-monoxid és víz képződéséhez vezethet:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O .

Ha összekever egy alként oxigénnel, és ezt a keveréket 200°C-ra melegített ezüstkatalizátoron engedi át, alkén-oxid (epoxi-alkán) keletkezik, például:

Bármilyen hőmérsékleten az ózon oxidálja az alkéneket (az ózon erősebb oxidálószer, mint az oxigén). Ha ózongázt vezetünk át egy alkén metán-tetrakloridos oldatán szobahőmérséklet alatti hőmérsékleten, addíciós reakció megy végbe, és a megfelelő ozonidok (ciklusos peroxidok) keletkeznek. Az ózonidok nagyon instabilak és könnyen felrobbanhatnak. Ezért általában nem izolálják őket, hanem közvetlenül az előállítás után vízzel lebontják - így karbonilvegyületek (aldehidek vagy ketonok) keletkeznek, amelyek szerkezete az ózonozásnak alávetett alkén szerkezetét jelzi.

A rövid szénláncú alkének fontos kiindulási anyagok az ipari szerves szintézishez. Az etilénből etilalkoholt, polietilént és polisztirolt állítanak elő. A propént polipropilén, fenol, aceton és glicerin szintézisére használják.

Alkének- telítetlen szénhidrogének, amelyek egy kettős kötést tartalmaznak. Példák az alkénekre:

Módszerek alkének előállítására.

1. Alkánok krakkolása 400-700°C-on. A reakció szabad gyökös mechanizmuson keresztül megy végbe:

2. Alkánok dehidrogénezése:

3. Eliminációs reakció (elimináció): a szomszédos szénatomokból 2 atom vagy 2 atomcsoport eliminálódik, és kettős kötés jön létre. Ilyen reakciók a következők:

A) Alkoholok dehidratálása (150°C feletti hevítés, vízeltávolító reagensként kénsavat használva):

B) A hidrogén-halogenidek eltávolítása alkoholos lúg oldattal:

A hidrogénatom előnyösen attól a szénatomtól válik le, amely kevesebb hidrogénatomhoz kötődik (a legkevésbé hidrogénezett atom) - Zaicev szabálya.

B) Dehalogénezés:

Az alkének kémiai tulajdonságai.

Az alkének tulajdonságait többszörös kötés jelenléte határozza meg, ezért az alkének elektrofil addíciós reakciókba lépnek, amelyek több lépcsőben mennek végbe (H-X - reagens):

1. szakasz:

2. szakasz:

.

Az ilyen típusú reakciókban a hidrogénion a negatívabb töltésű szénatomhoz tartozik. A sűrűségeloszlás a következő:

Ha a szubsztituens donor, ami a +I- hatást fejti ki, akkor az elektronsűrűség a leginkább hidrogénezett szénatom felé tolódik el, részlegesen negatív töltést hozva létre rajta. A reakciók aszerint mennek Markovnyikov uralma: poláris molekulák összekapcsolásakor, mint pl NH (HCl, HCN, HOH stb.) az aszimmetrikus alkénekhez a hidrogén a kettős kötésnél előnyösen a hidrogénezettebb szénatomhoz kapcsolódik.

A) Addíciós reakciók:
1) Hidrohalogénezés:

A reakció Markovnyikov szabályát követi. De ha a reakcióban peroxid van jelen, akkor a szabályt nem veszik figyelembe:

2) Hidratálás. A reakció Markovnikov szabályát követi foszforsav vagy kénsav jelenlétében:

3) Halogénezés. Ennek eredményeként a brómos víz elszíneződik - ez egy minőségi reakció a többszörös kötésre:

4) Hidrogénezés. A reakció katalizátorok jelenlétében megy végbe.