Preparazione dell'equazione degli alcheni. Preparazione degli alcoli, applicazione, proprietà

In chimica organica si possono trovare sostanze idrocarburiche con diverse quantità di carbonio nella catena e legame C=C. Sono omologhi e si chiamano alcheni. A causa della loro struttura sono chimicamente più reattivi degli alcani. Ma che tipo di reazioni sono tipiche per loro? Consideriamo la loro distribuzione in natura, i diversi metodi di produzione e applicazione.

Quali sono?

Gli alcheni, chiamati anche olefine (oleose), prendono il nome dal cloruro di etene, un derivato del primo membro di questo gruppo. Tutti gli alcheni hanno almeno un doppio legame C=C. C n H 2n è la formula di tutte le olefine, e il nome è formato da un alcano con lo stesso numero di atomi di carbonio nella molecola, solo il suffisso -ano cambia in -ene. La cifra araba alla fine del nome, separata da un trattino, indica il numero di carbonio da cui inizia il doppio legame. Diamo un'occhiata ai principali alcheni, la tabella ti aiuterà a ricordarli:

Se le molecole hanno una struttura semplice e non ramificata, viene aggiunto il suffisso -ilene, anche questo si riflette nella tabella.

Dove puoi trovarli?

Poiché la reattività degli alcheni è molto elevata, i loro rappresentanti sono estremamente rari in natura. Il principio vitale della molecola dell’olefina è “diventiamo amici”. Non ci sono altre sostanze in giro - nessun problema, saremo amici l'uno con l'altro, formando polimeri.

Ma esistono, e un piccolo numero di rappresentanti è incluso nel gas di petrolio che lo accompagna, e quelli più alti sono nel petrolio prodotto in Canada.

Il primo rappresentante degli alcheni, l'etene, è un ormone che stimola la maturazione dei frutti, quindi viene sintetizzato in piccole quantità dai rappresentanti della flora. Esiste un alchene, il cis-9-tricosene, che svolge il ruolo di attrattivo sessuale nelle mosche domestiche femmine. Si chiama anche muscalur. (Un attrattivo è una sostanza di origine naturale o sintetica che provoca attrazione verso la fonte dell'odore in un altro organismo). Da un punto di vista chimico, questo alchene si presenta così:

Poiché tutti gli alcheni sono materie prime molto preziose, i metodi per produrli artificialmente sono molto diversi. Diamo un'occhiata a quelli più comuni.

E se ne avessi bisogno molto?

Nell'industria, la classe degli alcheni è ottenuta principalmente per cracking, cioè scissione della molecola sotto l'influenza di alte temperature, alcani superiori. La reazione richiede un riscaldamento compreso tra 400 e 700 °C. L'alcano si divide come vuole, formando alcheni, i metodi per ottenerli stiamo considerando, con un gran numero di opzioni di struttura molecolare:

DO 7 H 16 -> CH 3 -CH=CH 2 + DO 4 H 10.

Un altro metodo comune è chiamato deidrogenazione, in cui una molecola di idrogeno viene separata da un rappresentante di una serie di alcani in presenza di un catalizzatore.

In condizioni di laboratorio, gli alcheni e i metodi di preparazione differiscono; si basano su reazioni di eliminazione (eliminazione di un gruppo di atomi senza la loro sostituzione). Gli atomi di acqua più comunemente eliminati dagli alcoli sono gli alogeni, l'idrogeno o gli alogenuri di idrogeno. Il modo più comune per ottenere gli alcheni è dagli alcoli in presenza di un acido come catalizzatore. È possibile utilizzare altri catalizzatori

Tutte le reazioni di eliminazione sono soggette alla regola di Zaitsev, che afferma:

Un atomo di idrogeno viene separato dal carbonio adiacente al carbonio che porta il gruppo -OH, che ha meno idrogeni.

Dopo aver applicato la regola, rispondere quale prodotto di reazione predominerà? Più tardi scoprirai se hai risposto correttamente.

Proprietà chimiche

Gli alcheni reagiscono attivamente con le sostanze, rompendo il loro legame pi greco (un altro nome per il legame C=C). Dopotutto, non è forte come un legame singolo (legame sigma). Un idrocarburo viene convertito da insaturo a saturo senza formare altre sostanze dopo la reazione (addizione).

• aggiunta di idrogeno (idrogenazione). Per il suo passaggio è necessaria la presenza di un catalizzatore e un riscaldamento;
• aggiunta di molecole di alogeno (alogenazione). È una delle reazioni qualitative al legame pi greco. Dopotutto, quando gli alcheni reagiscono con l'acqua bromo, passa dal marrone al trasparente;
• reazione con alogenuri di idrogeno (idroalogenazione);
• aggiunta di acqua (idratazione). Le condizioni affinché avvenga la reazione sono il riscaldamento e la presenza di un catalizzatore (acido);

Le reazioni delle olefine asimmetriche con alogenuri di idrogeno e acqua obbediscono alla regola di Markovnikov. Ciò significa che l'idrogeno si attaccherà al carbonio dal doppio legame carbonio-carbonio che ha già più atomi di idrogeno.

• combustione;
• Catalitico di ossidazione incompleta. Il prodotto è ossidi ciclici;
• Reazione di Wagner (ossidazione con permanganato in ambiente neutro). Questa reazione dell'alchene è un altro legame C=C qualitativo. Mentre scorre, la soluzione rosa di permanganato di potassio si scolorisce. Se la stessa reazione viene condotta in ambiente acido combinato, i prodotti saranno diversi (acidi carbossilici, chetoni, anidride carbonica);
• isomerizzazione. Tutti i tipi sono caratteristici: cis e trans, movimento del doppio legame, ciclizzazione, isomerizzazione scheletrica;
• La polimerizzazione è la proprietà principale delle olefine per l'industria.

Applicazione in medicina

I prodotti di reazione degli alcheni sono di grande importanza pratica. Molti di loro sono usati in medicina. La glicerina è ottenuta dal propene. Questo alcool polivalente è un ottimo solvente e se viene utilizzato al posto dell'acqua le soluzioni saranno più concentrate. Per scopi medici, in esso vengono sciolti alcaloidi, timolo, iodio, bromo, ecc. La glicerina viene utilizzata anche nella preparazione di unguenti, paste e creme. Impedisce che si secchino. La glicerina stessa è un antisettico.

Quando reagiscono con acido cloridrico, si ottengono derivati ​​che vengono utilizzati come anestesia locale se applicati sulla pelle, nonché per l'anestesia a breve termine durante interventi chirurgici minori, mediante inalazione.

Gli alcadieni sono alcheni con due doppi legami in una molecola. Il loro utilizzo principale è la produzione di gomma sintetica, dalla quale vengono poi realizzati vari cuscinetti riscaldanti e siringhe, sonde e cateteri, guanti, ciucci e molto altro, che sono semplicemente insostituibili nella cura dei malati.

Applicazioni industriali

Gli alcheni e i loro derivati ​​hanno trovato un utilizzo più ampio nell'industria. (Dove e come vengono utilizzati gli alcheni, tabella sopra).

Questa è solo una piccola parte dell'uso degli alcheni e dei loro derivati. Ogni anno aumenta solo la domanda di olefine, il che significa che aumenta anche la necessità della loro produzione.

1. Dagli alcani. Metano può essere ossidato selettivamente su un catalizzatore eterogeneo: argento con una quantità calcolata di ossigeno al metanolo:

Alcani con un gran numero di atomi di carbonio, come propano e butano, si ossidano ad una miscela di alcoli primari e secondari la quantità calcolata di ossigeno in presenza di catalizzatori – sali di manganese. La reazione è poco selettiva: risulta abbastanza un gran numero di impurità: aldeidi e chetoni con lo stesso numero di atomi di carbonio, aldeidi e alcoli - prodotti di distruzione

2. Dagli alcheni. L'acqua può essere aggiunta a qualsiasi alchene in presenza di acidi

L'unione segue la regola di Markovnikov.

3. Dagli alchini. L'acetilene e gli alchini terminali reagiscono con formaldeide, altre aldeidi e chetoni per produrre rispettivamente alcoli primari, secondari e terziari.

4. Dagli alcadieni. Alcadieni simili agli alcheni allegare in presenza di acidi acqua.

L'aggiunta della prima mole di acqua avviene prevalentemente nelle posizioni 1 – 4. Quando

si forma l'aggiunta della seconda mole di acqua dioli. Di seguito sono riportati esempi di entrambi.

5. Da alogenuri alchilici. Gli alogenuri alchilici reagiscono con soluzioni acquose di alcali nella reazione di sostituzione nucleofila dell'alogeno con idrossile:

6. Da derivati ​​dialogenuri. Quando gli alcali agiscono sui derivati ​​dialogenuri degli alcani, si ottengono alcoli diidrici (o dioli):

Come mostrato sopra, l'1,2-dibromoetano produce 1,2-etandiolo (glicole etilenico). Questo diolo è molto utilizzato nella produzione di antigelo. Ad esempio, in un liquido non congelante per il raffreddamento dei motori a combustione interna - "Tosol-A 40" è del 40%.

7. Da derivati ​​trialogenuri. Dall'1,2,3-tricloropropano, ad esempio, si ottiene il glicerolo ampiamente utilizzato (1,2,3-propantriolo).

8. Dalle ammine. Quando riscaldato con vapore acqueo in presenza di un catalizzatore, avviene una reazione reversibile in cui i prodotti finali sono alcol con la stessa struttura a scheletro di carbonio e ammoniaca.

Le ammine primarie possono anche essere convertite in alcoli mediante l'azione del nitrito di sodio nell'acido cloridrico quando raffreddato a 2 - 5 o C:

9. Da aldeidi e chetoni mediante la reazione Meerwein – Ponndorf – Verley. Un chetone o un'aldeide vengono trattati con un po' di alcol in presenza di un catalizzatore: l'alcossido di alluminio. I residui dello stesso alcol preso come reagente vengono presi come gruppi alcossi. Ad esempio, nella reazione seguente, il tributilato di alluminio viene preso insieme al normale alcol butilico. La reazione è reversibile e l’equilibrio al suo interno viene spostato secondo il principio di Le Chatelier da un eccesso di alcol reagente.

Le prime pubblicazioni su questa reazione apparvero quasi contemporaneamente su due diverse riviste chimiche tedesche e una francese nel 1925-1926. La reazione è di grande importanza, poiché consente la riduzione di un gruppo carbonilico in un gruppo alcolico senza ridurre i doppi legami, i gruppi nitro e nitroso, che vengono convertiti rispettivamente dall'idrogeno e da altri agenti riducenti in legami semplici e gruppi amminici, per esempio:

Come visto doppio legame, presente nel chetone, conservato e nell'alcol risultante. Di seguito viene mostrato che quando un gruppo chetonico viene idrogenato, anche il doppio legame viene idrogenato.

Un quadro simile si osserva in presenza di un gruppo nitro nel chetone: nella reazione Meerwein-Ponndorff-Verley viene trattenuto e durante l'idrogenazione con idrogeno su un catalizzatore viene ridotto a un gruppo amminico:

10. Da aldeidi e chetoni mediante idrogenazione sui catalizzatori – metalli del gruppo del platino: Ni, Pd, Pt:

11. Preparazione di alcoli da aldeidi e chetoni mediante sintesi di Grignard.

Le reazioni scoperte da François Auguste Victor Grignard nel 1900-1920 sono di enorme importanza per la sintesi di molte classi di sostanze organiche. Ad esempio, con il loro aiuto è possibile ottenere alcol primario da qualsiasi alogenuro alchilico e formaldeide in tre fasi:

Per ottenere l'alcol secondario, al posto della formaldeide, è necessario assumere una qualsiasi altra aldeide:

L'idrolisi di tale sale produce un alcol con un numero di atomi di carbonio pari alla somma degli stessi nel composto organomagnesiaco e nell'aldeide:

Per ottenere un alcol terziario si utilizza nella sintesi un chetone al posto di un'aldeide:

12. Dagli acidi carbossilici gli alcoli possono essere ottenuti solo in due fasi: nella prima, il cloruro acido è ottenuto da un acido carbossilico per azione del pentacloruro di fosforo o per azione del dicloruro di ossido di zolfo (IV):

Nella seconda fase, il cloruro acido risultante viene idrogenato su palladio ad alcool:

13. Dagli alcolati gli alcoli si ottengono molto facilmente per idrolisi a temperatura ambiente:

Gli esteri borici sono più difficili da idrolizzare - solo se riscaldati:

Precipita se sono presenti più di 4 g/100 g di H 2 O

14. Alcoli da esteri insieme agli acidi carbossilici si possono ottenere mediante autocatalitico, acido o alcalino idrolisi. Nel processo autocatalitico, a seguito di un'idrolisi molto lenta con acqua, appare un debole acido carbossilico, che nel corso della reazione svolge il ruolo di catalizzatore, accelerando notevolmente il consumo dell'estere e la comparsa dell'alcol nel tempo . Ad esempio, per la reazione mar-butil estere delle curve cinetiche dell'acido 2-metilpropanoico, cioè la dipendenza della variazione delle concentrazioni molari nel tempo, sono curve sigmoidali o a forma di S (vedere il grafico sotto la reazione).

15. Se aggiungi all'estere di un acido forte, che è un catalizzatore, quindi dentro

la reazione non avrà un periodo di induzione, durante il quale l'idrolisi quasi non avviene (da 0 a 1 volta).

Le curve cinetiche in questo caso saranno esponenziali: verso il basso

per un estere e ascendente per un alcol. Il processo è chiamato idrolisi acida:

16. Se aggiungi alcali in estere(mol per mole o eccesso), allora la reazione è descritta anche da curve cinetiche esponenziali, ma a differenza dell'idrolisi acida, dove le concentrazioni delle sostanze tendono a valori di equilibrio, qui la concentrazione finale dell'alcol è quasi uguale alla concentrazione iniziale dell'etere. Di seguito la reazione idrolisi alcalina lo stesso estere e un grafico con le curve cinetiche. Come puoi vedere, l'alcali qui non è un catalizzatore, ma un reagente e la reazione è irreversibile:

17. Alcoli da esteri può anche essere ottenuto secondo Bouveau e Blanc. Questo metodo fu pubblicato per la prima volta dagli autori in due diverse riviste chimiche francesi nel 1903 e nel 1906 e consiste nella riduzione degli esteri con sodio nell'alcool, ad esempio:

Come puoi vedere, la reazione produce due alcoli: uno dalla parte acida dell'estere ed è sempre primario, il secondo dalla parte alcolica e può essere qualsiasi cosa: primario, secondario o terziario.

18. Un modo più moderno di ricevere alcoli da esteriÈ loro riduzione con idruri complessi ad alcolati (reazione (1)), che vengono poi facilmente convertiti in alcoli mediante idrolisi (reazioni (2a) e (2b)), ad esempio.

Argomento della lezione: Alcheni. Preparazione, proprietà chimiche e applicazioni degli alcheni.

Scopi e obiettivi della lezione:

• rivedere le proprietà chimiche specifiche dell'etilene e le proprietà generali degli alcheni;
• approfondire e concretizzare i concetti di?-legami e i meccanismi delle reazioni chimiche;
• fornire idee iniziali sulle reazioni di polimerizzazione e sulla struttura dei polimeri;
• analizzare metodi di laboratorio e industriali generali per la produzione di alcheni;
• continuare a sviluppare la capacità di lavorare con il libro di testo.

Attrezzatura: dispositivo per la produzione di gas, soluzione KMnO 4, alcool etilico, acido solforico concentrato, fiammiferi, lampada ad alcool, sabbia, tabelle “Struttura della molecola di etilene”, “Proprietà chimiche di base degli alcheni”, campioni dimostrativi “Polimeri”.

DURANTE LE LEZIONI

I. Momento organizzativo

Continuiamo a studiare la serie omologa degli alcheni. Oggi dobbiamo esaminare i metodi di preparazione, le proprietà chimiche e le applicazioni degli alcheni. Dobbiamo caratterizzare le proprietà chimiche causate dal doppio legame, acquisire una comprensione iniziale delle reazioni di polimerizzazione e considerare metodi di laboratorio e industriali per la produzione di alcheni.

II. Attivare la conoscenza degli studenti

1. Quali idrocarburi sono chiamati alcheni?

1. Quali sono le caratteristiche della loro struttura?

1. In quale stato ibrido si trovano gli atomi di carbonio che formano un doppio legame in una molecola di alchene?

In conclusione: gli alcheni differiscono dagli alcani per la presenza di un doppio legame nelle loro molecole, che determina le peculiarità delle proprietà chimiche degli alcheni, i metodi di preparazione e utilizzo.

III. Imparare nuovo materiale

1. Metodi per produrre alcheni

Elaborare equazioni di reazione che confermano i metodi per produrre alcheni

– cracking degli alcani C 8 H 18 ––> C 4 H 8+C4H10; (cracking termico a 400-700 oC)
ottano butene butano
– deidrogenazione degli alcani C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
butano butene idrogeno
– deidroalogenazione degli aloalcani C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
acqua di cloruro di butene idrossido di clorobutano
potassio potassio
– deidroalogenazione dei dialogoalcani
– disidratazione degli alcoli C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (se riscaldato in presenza di acido solforico concentrato)
Ricordare! Nelle reazioni di deidrogenazione, disidratazione, deidroalogenazione e dealogenazione occorre ricordare che l’idrogeno viene preferibilmente estratto da atomi di carbonio meno idrogenati (regola di Zaitsev, 1875)

2. Proprietà chimiche degli alcheni

La natura del legame carbonio-carbonio determina il tipo di reazioni chimiche in cui entrano le sostanze organiche. La presenza di un doppio legame carbonio-carbonio nelle molecole degli idrocarburi etilenici determina le seguenti caratteristiche di questi composti:
– la presenza di un doppio legame permette di classificare gli alcheni come composti insaturi. La loro trasformazione in saturi è possibile solo a seguito di reazioni di addizione, che costituiscono la caratteristica principale del comportamento chimico delle olefine;
– il doppio legame rappresenta una concentrazione significativa di densità elettronica, quindi le reazioni di addizione sono di natura elettrofila;
– un doppio legame è costituito da un - e un - legame, che si polarizza abbastanza facilmente.

Equazioni di reazione che caratterizzano le proprietà chimiche degli alcheni

a) Reazioni di addizione

Ricordare! Le reazioni di sostituzione sono caratteristiche degli alcani e dei cicloalcani superiori, che hanno solo legami singoli. Le reazioni di addizione sono caratteristiche degli alcheni, dei dieni e degli alchini, che hanno doppi e tripli legami;

Ricordare! Sono possibili i seguenti meccanismi per rompere il legame:

a) se gli alcheni e il reagente sono composti non polari, allora il legame - viene rotto per formare un radicale libero:

H2C = CH2 + H: H ––> + +

b) se l'alchene e il reagente sono composti polari, allora la scissione del legame - porta alla formazione di ioni:

c) quando i reagenti contenenti atomi di idrogeno nella molecola si uniscono nel sito di un legame rotto, l’idrogeno si attacca sempre a un atomo di carbonio più idrogenato (regola di Morkovnikov, 1869).

– reazione di polimerizzazione nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
etene polietilene

b) reazione di ossidazione

Esperienza di laboratorio. Procurarsi l'etilene e studiarne le proprietà (istruzioni sui banchi degli studenti)

Istruzioni per ottenere l'etilene ed esperimenti con esso

1. Mettere 2 ml di acido solforico concentrato, 1 ml di alcool e una piccola quantità di sabbia in una provetta.
2. Chiudere la provetta con un tappo con un tubo di uscita del gas e riscaldarla sulla fiamma di una lampada ad alcool.
3. Far passare il gas rilasciato attraverso una soluzione con permanganato di potassio. Notare il cambiamento di colore della soluzione.
4. Accendere il gas all'estremità del tubo di uscita del gas. Prestare attenzione al colore della fiamma.

– gli alcheni bruciano con una fiamma luminosa. (Perché?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (con ossidazione completa i prodotti della reazione sono anidride carbonica e acqua)

Reazione qualitativa: “lieve ossidazione (in soluzione acquosa)”

– gli alcheni decolorano una soluzione di permanganato di potassio (reazione di Wagner)

In condizioni più severe in un ambiente acido, i prodotti della reazione possono essere acidi carbossilici, ad esempio (in presenza di acidi):

CH3 – CH = CH2 + 4 [O] ––> CH3COOH + HCOOH

– ossidazione catalitica

Ricorda la cosa principale!

1. Gli idrocarburi insaturi partecipano attivamente alle reazioni di addizione.
2. La reattività degli alcheni è dovuta al fatto che il legame si rompe facilmente sotto l'influenza dei reagenti.
3. Come risultato dell'addizione, si verifica la transizione degli atomi di carbonio da sp 2 a sp 3: si verifica uno stato ibrido. Il prodotto di reazione ha un carattere limitante.
4. Quando l'etilene, il propilene e altri alcheni vengono riscaldati sotto pressione o in presenza di un catalizzatore, le loro singole molecole si combinano in lunghe catene: polimeri. I polimeri (polietilene, polipropilene) sono di grande importanza pratica.

3. Applicazione degli alcheni(messaggio agli studenti secondo il seguente piano).

1 – produzione di carburante ad alto numero di ottano;
2 – plastica;
3 – esplosivi;
4 – antigelo;
5 – solventi;
6 – per accelerare la maturazione dei frutti;
7 – produzione di acetaldeide;
8 – gomma sintetica.

III. Rafforzare il materiale appreso

Compiti a casa:§§ 15, 16, ex. 1, 2, 3 pag. 90, es. 4, 5 pag.95.

Le proprietà fisiche degli alcheni sono simili a quelle degli alcani, sebbene abbiano tutti punti di fusione e di ebollizione leggermente inferiori rispetto ai corrispondenti alcani. Ad esempio, il pentano ha un punto di ebollizione di 36 °C e il pentene-1 - 30 °C. In condizioni normali, gli alcheni C 2 - C 4 sono gas. C 5 – C 15 sono liquidi, a partire da C 16 sono solidi. Gli alcheni sono insolubili in acqua ma altamente solubili nei solventi organici.

Gli alcheni sono rari in natura. Poiché gli alcheni sono preziose materie prime per la sintesi organica industriale, sono stati sviluppati molti metodi per la loro preparazione.

1. La principale fonte industriale di alcheni è il cracking degli alcani che fanno parte del petrolio:

3. In condizioni di laboratorio, gli alcheni si ottengono mediante reazioni di eliminazione, in cui due atomi o due gruppi di atomi vengono eliminati dagli atomi di carbonio vicini e si forma un ulteriore legame p. Tali reazioni includono quanto segue.

1) La disidratazione degli alcoli avviene quando vengono riscaldati con agenti di rimozione dell'acqua, ad esempio con acido solforico a temperature superiori a 150 ° C:

Quando si elimina H 2 O dagli alcoli, HBr e HCl dagli alogenuri alchilici, l'atomo di idrogeno viene eliminato preferenzialmente da quello degli atomi di carbonio vicini che è legato al minor numero di atomi di idrogeno (dall'atomo di carbonio meno idrogenato). Questo modello è chiamato regola di Zaitsev.

3) La dealogenazione si verifica quando i dialogenuri che hanno atomi di alogeno in atomi di carbonio adiacenti vengono riscaldati con metalli attivi:

CH2Br -CHBr -CH3 + Mg → CH2 =CH-CH3 + Mg Br2.

Le proprietà chimiche degli alcheni sono determinate dalla presenza di un doppio legame nelle loro molecole. La densità elettronica del legame p è abbastanza mobile e reagisce facilmente con particelle elettrofile. Pertanto, molte reazioni degli alcheni procedono secondo il meccanismo addizione elettrofila, designato con il simbolo A E (dall'inglese, addizione elettrofila). Le reazioni di addizione elettrofila sono processi ionici che si verificano in più fasi.

Nella prima fase, una particella elettrofila (molto spesso si tratta di un protone H +) interagisce con gli elettroni p del doppio legame e forma un complesso p, che viene quindi convertito in un carbocatione formando un legame s covalente tra la particella elettrofila e uno degli atomi di carbonio:

carbocatione del complesso p dell'alchene

Nella seconda fase, il carbocatione reagisce con l'anione X-, formando un secondo legame s dovuto alla coppia elettronica dell'anione:

Nelle reazioni di addizione elettrofila, uno ione idrogeno si attacca all'atomo di carbonio in corrispondenza del doppio legame che ha una carica negativa maggiore. La distribuzione della carica è determinata dallo spostamento della densità dell'elettrone p sotto l'influenza dei sostituenti: .

I sostituenti donatori di elettroni che mostrano l'effetto +I spostano la densità dell'elettrone p verso un atomo di carbonio più idrogenato e creano una carica negativa parziale su di esso. Questo spiega La regola di Markovnikov: quando si aggiungono molecole polari come HX (X = Hal, OH, CN, ecc.) ad alcheni asimmetrici, l'idrogeno si attacca preferenzialmente all'atomo di carbonio più idrogenato nel doppio legame.

Diamo un'occhiata ad esempi specifici di reazioni di addizione.

1) Idroalogenazione. Quando gli alcheni interagiscono con gli alogenuri di idrogeno (HCl, HBr), si formano alogenuri alchilici:

CH 3 -CH = CH 2 + HBr ® CH 3 -CHBr-CH 3 .

I prodotti della reazione sono determinati dalla regola di Markovnikov.

Va tuttavia sottolineato che in presenza di qualsiasi perossido organico, le molecole polari di HX non reagiscono con gli alcheni secondo la regola di Markovnikov:

Ciò è dovuto al fatto che la presenza di perossido determina il meccanismo radicale anziché ionico della reazione.

2) Idratazione. Quando gli alcheni reagiscono con l'acqua in presenza di acidi minerali (solforico, fosforico), si formano gli alcoli. Gli acidi minerali agiscono come catalizzatori e sono fonti di protoni. Anche l’aggiunta di acqua segue la regola di Markovnikov:

CH 3 -CH=CH 2 + HOH ® CH 3 -CH(OH)-CH 3.

3) Alogenazione. Gli alcheni scoloriscono l'acqua bromo:

CH2 = CH2 + Br2 ® B-CH2 -CH2 Br.

Questa reazione è qualitativa per un doppio legame.

4) Idrogenazione. L'aggiunta di idrogeno avviene sotto l'azione di catalizzatori metallici:

dove R = H, CH 3, Cl, C 6 H 5, ecc. La molecola CH 2 =CHR è chiamata monomero, il composto risultante è chiamato polimero, il numero n è il grado di polimerizzazione.

La polimerizzazione di vari derivati ​​alchenici produce preziosi prodotti industriali: polietilene, polipropilene, polivinilcloruro e altri.

Oltre all'addizione, gli alcheni subiscono anche reazioni di ossidazione. Durante la lieve ossidazione degli alcheni con una soluzione acquosa di permanganato di potassio (reazione di Wagner), si formano alcoli diidrici:

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

Come risultato di questa reazione, la soluzione viola di permanganato di potassio diventa rapidamente scolorita e precipita un precipitato marrone di ossido di manganese (IV). Questa reazione, come la reazione di decolorazione dell'acqua bromo, è qualitativa per un doppio legame. Durante la grave ossidazione degli alcheni con una soluzione bollente di permanganato di potassio in un ambiente acido, il doppio legame viene completamente rotto con la formazione di chetoni, acidi carbossilici o CO 2, ad esempio:

Sulla base dei prodotti di ossidazione è possibile determinare la posizione del doppio legame nell'alchene originale.

Come tutti gli altri idrocarburi, gli alcheni bruciano e, con abbondante aria, formano anidride carbonica e acqua:

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

Quando l'aria è limitata, la combustione degli alcheni può portare alla formazione di monossido di carbonio e acqua:

C nH 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O .

Se si mescola un alchene con ossigeno e si fa passare questa miscela su un catalizzatore d'argento riscaldato a 200°C, si forma un ossido di alchene (epossialcano), ad esempio:

A qualsiasi temperatura, gli alcheni vengono ossidati dall'ozono (l'ozono è un agente ossidante più forte dell'ossigeno). Se il gas ozono viene fatto passare attraverso una soluzione di un alchene in metano tetracloruro a temperature inferiori alla temperatura ambiente, avviene una reazione di addizione e si formano i corrispondenti ozonidi (perossidi ciclici). Gli ozonidi sono molto instabili e possono esplodere facilmente. Pertanto, di solito non vengono isolati, ma subito dopo la produzione vengono decomposti con acqua - questo produce composti carbonilici (aldeidi o chetoni), la cui struttura indica la struttura dell'alchene sottoposto a ozonizzazione.

Gli alcheni inferiori sono importanti materiali di partenza per la sintesi organica industriale. L'alcol etilico, il polietilene e il polistirene sono prodotti dall'etilene. Il propene viene utilizzato per la sintesi di polipropilene, fenolo, acetone e glicerina.

Alcheni- idrocarburi insaturi, che contengono un doppio legame. Esempi di alcheni:

Metodi per ottenere gli alcheni.

1. Cracking degli alcani a 400-700°C. La reazione avviene attraverso un meccanismo di radicali liberi:

2. Deidrogenazione degli alcani:

3. Reazione di eliminazione (eliminazione): 2 atomi o 2 gruppi di atomi vengono eliminati dagli atomi di carbonio vicini e si forma un doppio legame. Tali reazioni includono:

A) Disidratazione degli alcoli (riscaldamento superiore a 150°C, con la partecipazione di acido solforico come reagente per la rimozione dell'acqua):

B) Eliminazione degli alogenuri di idrogeno quando esposti ad una soluzione alcolica alcalina:

L'atomo di idrogeno viene separato preferenzialmente dall'atomo di carbonio che è legato a meno atomi di idrogeno (l'atomo meno idrogenato) - La regola di Zaitsev.

B) Dealogenazione:

Proprietà chimiche degli alcheni.

Le proprietà degli alcheni sono determinate dalla presenza di un legame multiplo, pertanto gli alcheni entrano in reazioni di addizione elettrofila, che si verificano in più fasi (H-X - reagente):

1a fase:

2a fase:

.

Lo ione idrogeno in questo tipo di reazione appartiene all'atomo di carbonio che ha una carica più negativa. La distribuzione della densità è:

Se il sostituente è un donatore, che manifesta l'effetto +I-, allora la densità elettronica si sposta verso l'atomo di carbonio più idrogenato, creando su di esso una carica parzialmente negativa. Le reazioni vanno di conseguenza La regola di Markovnikov: quando si uniscono molecole polari come NH (HCl, HCN, HOH ecc.) agli alcheni asimmetrici, l'idrogeno si attacca preferenzialmente all'atomo di carbonio più idrogenato nel doppio legame.

A) Reazioni di addizione:
1) Idroalogenazione:

La reazione segue la regola di Markovnikov. Ma se nella reazione è presente perossido, la regola non viene presa in considerazione:

2) Idratazione. La reazione segue la regola di Markovnikov in presenza di acido fosforico o solforico:

3) Alogenazione. Di conseguenza, l'acqua bromo diventa scolorita: questa è una reazione qualitativa a un legame multiplo:

4) Idrogenazione. La reazione avviene in presenza di catalizzatori.