Alkēnu vienādojuma sagatavošana. Spirtu sagatavošana, pielietojums, īpašības

Organiskajā ķīmijā var atrast ogļūdeņražu vielas ar atšķirīgu oglekļa daudzumu ķēdē un C=C saiti. Tie ir homologi un tiek saukti par alkēniem. Savas struktūras dēļ tie ir ķīmiski reaktīvāki nekā alkāni. Bet kādas reakcijas viņiem ir raksturīgas? Apsvērsim to izplatību dabā, dažādas ražošanas un izmantošanas metodes.

Kas viņi ir?

Alkēni, kurus sauc arī par olefīniem (eļļainiem), savu nosaukumu ieguvuši no etēnhlorīda, kas ir šīs grupas pirmā locekļa atvasinājums. Visiem alkēniem ir vismaz viena C=C dubultsaite. C n H 2n ir visu olefīnu formula, un nosaukums veidojas no alkāna ar vienādu oglekļa atomu skaitu molekulā, tikai piedēklis -ane mainās uz -ene. Arābu cipars nosaukuma beigās, atdalīts ar defisi, norāda oglekļa skaitu, no kura sākas dubultā saite. Apskatīsim galvenos alkēnus, tabula palīdzēs tos atcerēties:

Ja molekulām ir vienkārša, nesazarota struktūra, tad pievieno sufiksu -ilēns, tas arī atspoguļojas tabulā.

Kur tās var atrast?

Tā kā alkēnu reaktivitāte ir ļoti augsta, to pārstāvji dabā ir ārkārtīgi reti. Olefīna molekulas dzīves princips ir "būsim draugi". Citu vielu apkārt nav - nekādu problēmu, mēs draudzējamies viens ar otru, veidojot polimērus.

Bet tie pastāv, un neliels skaits pārstāvju ir iekļauti pievienotajā naftas gāzē, un augstāki ir Kanādā ražotajā eļļā.

Pats pirmais alkēnu pārstāvis etēns ir hormons, kas stimulē augļu nogatavošanos, tāpēc to nelielos daudzumos sintezē floras pārstāvji. Ir alkēns, cis-9-trikozēns, kas mājas mušu mātītēm spēlē seksuāla pievilinātāja lomu. To sauc arī par muskalu. (Atraktants ir dabiskas vai sintētiskas izcelsmes viela, kas izraisa pievilcību cita organisma smakas avotam). No ķīmiskā viedokļa šis alkēns izskatās šādi:

Tā kā visi alkēni ir ļoti vērtīgas izejvielas, metodes to mākslīgai iegūšanai ir ļoti dažādas. Apskatīsim visbiežāk sastopamos.

Ko darīt, ja jums ir nepieciešams daudz?

Rūpniecībā alkēnu klasi galvenokārt iegūst krekinga ceļā, t.i. molekulas šķelšanās augstas temperatūras ietekmē, augstāki alkāni. Reakcijai nepieciešama karsēšana diapazonā no 400 līdz 700 °C. Alkāns sadalās tā, kā vēlas, veidojot alkēnus, kuru iegūšanas metodes mēs apsveram, ar lielu skaitu molekulārās struktūras iespēju:

C7H16 -> CH3-CH=CH2 + C4H10.

Vēl viena izplatīta metode tiek saukta par dehidrogenēšanu, kurā ūdeņraža molekula tiek atdalīta no alkānu sērijas pārstāvja katalizatora klātbūtnē.

Laboratorijas apstākļos alkēni un sagatavošanas metodes atšķiras, pamatojoties uz eliminācijas reakcijām (atomu grupas likvidēšana bez to aizstāšanas). No spirtiem visbiežāk izvadītie ūdens atomi ir halogēni, ūdeņradis vai ūdeņraža halogenīdi. Visizplatītākais veids alkēnu iegūšanai ir no spirtiem skābes kā katalizatora klātbūtnē. Ir iespējams izmantot citus katalizatorus

Visas eliminācijas reakcijas ir pakļautas Zaiceva noteikumam, kas nosaka:

Ūdeņraža atoms tiek atdalīts no oglekļa blakus ogleklim, kas satur -OH grupu, kurā ir mazāk ūdeņraža.

Pēc noteikuma piemērošanas atbildiet, kurš reakcijas produkts dominēs? Vēlāk uzzināsiet, vai atbildējāt pareizi.

Ķīmiskās īpašības

Alkēni aktīvi reaģē ar vielām, pārtraucot to pi saiti (cits nosaukums C=C saitei). Galu galā tā nav tik spēcīga kā viena saite (sigma saite). Ogļūdeņradis pēc reakcijas (pievienošanas) pārvēršas no nepiesātināta uz piesātinātu, neveidojot citas vielas.

• ūdeņraža pievienošana (hidrogenēšana). Katalizatora klātbūtne un karsēšana ir nepieciešama tā caurbraukšanai;
• halogēna molekulu pievienošana (halogenēšana). Tā ir viena no kvalitatīvajām reakcijām uz pi saiti. Galu galā, kad alkēni reaģē ar broma ūdeni, tas kļūst no brūnas līdz caurspīdīgam;
• reakcija ar ūdeņraža halogenīdiem (hidrohalogenēšana);
• ūdens pievienošana (hidratācija). Nosacījumi reakcijas norisei ir karsēšana un katalizatora (skābes) klātbūtne;

Nesimetrisku olefīnu reakcijas ar ūdeņraža halogenīdiem un ūdeni pakļaujas Markovņikova likumam. Tas nozīmē, ka ūdeņradis pievienosies ogleklim no oglekļa-oglekļa dubultsaites, kurā jau ir vairāk ūdeņraža atomu.

• degšana;
• nepilnīgas oksidācijas katalītisks. Produkts ir cikliski oksīdi;
• Vāgnera reakcija (oksidēšana ar permanganātu neitrālā vidē). Šī alkēna reakcija ir vēl viena kvalitatīva C=C saite. Tā plūstot, rozā kālija permanganāta šķīdums maina krāsu. Ja to pašu reakciju veic kombinētā skābā vidē, produkti būs atšķirīgi (karbonskābes, ketoni, oglekļa dioksīds);
• izomerizācija. Raksturīgi visi veidi: cis- un trans-, dubultsaišu kustība, ciklizācija, skeleta izomerizācija;
• Polimerizācija ir galvenā olefīnu īpašība rūpniecībā.

Pielietojums medicīnā

Alkēnu reakcijas produktiem ir liela praktiska nozīme. Daudzas no tām tiek izmantotas medicīnā. Glicerīnu iegūst no propēna. Šis daudzvērtīgais spirts ir lielisks šķīdinātājs, un, ja to izmantos ūdens vietā, šķīdumi būs koncentrētāki. Medicīniskiem nolūkiem tajā tiek izšķīdināti alkaloīdi, timols, jods, broms u.c., Glicerīnu izmanto arī ziežu, pastu un krēmu pagatavošanā. Tas neļauj tiem izžūt. Glicerīns pats par sevi ir antiseptisks līdzeklis.

Reaģējot ar ūdeņraža hlorīdu, tiek iegūti atvasinājumi, kurus izmanto kā vietējo anestēziju, uzklājot uz ādas, kā arī īslaicīgai anestēzijai nelielu ķirurģisku iejaukšanos laikā, izmantojot inhalāciju.

Alkadiēni ir alkēni ar divām dubultsaitēm vienā molekulā. To galvenais pielietojums ir sintētiskās gumijas ražošana, no kuras pēc tam tiek izgatavoti dažādi sildošie spilventiņi un šļirces, zondes un katetri, cimdi, knupji un daudz kas cits, kas ir vienkārši neaizvietojami, kopjot slimos.

Rūpnieciskie pielietojumi

Alkēni un to atvasinājumi ir atraduši plašāku pielietojumu rūpniecībā. (Kur un kā tiek izmantoti alkēni, tabula iepriekš).

Tā ir tikai neliela daļa no alkēnu un to atvasinājumu izmantošanas. Ar katru gadu pieprasījums pēc olefīniem tikai pieaug, kas nozīmē, ka pieaug arī nepieciešamība pēc to ražošanas.

1. No alkāniem. Metāns var selektīvi oksidēt uz neviendabīga katalizatora - sudraba ar aprēķinātu skābekļa daudzumu uz metanolu:

Alkāni ar lielu oglekļa atomu skaitu, piemēram, propāns un butāns, oksidējas primāro un sekundāro spirtu maisījumam aprēķinātais skābekļa daudzums katalizatoru – mangāna sāļu klātbūtnē. Reakcija ir mazselektīva - izrādās diezgan liels skaits piemaisījumu: aldehīdi un ketoni ar vienādu oglekļa atomu skaitu, aldehīdi un spirti - iznīcināšanas produkti

2. No alkēniem. Ūdeni var pievienot jebkuram alkēnam skābju klātbūtnē

Pievienošanās notiek pēc Markovņikova likuma.

3. No alkīniem. Acetilēns un gala alkīni reaģē ar formaldehīdu, citiem aldehīdiem un ketoniem, veidojot attiecīgi primāros, sekundāros un terciāros spirtus.

4. No alkadiēniem. Alkadiēni līdzīgi alkēniem pievienot skābju klātbūtnē ūdens.

Pirmā ūdens mola pievienošana notiek pārsvarā 1. – 4. pozīcijās. Kad

veidojas otra mola ūdens pievienošana dioli. Zemāk ir abu piemēri.

5. No alkilhalogenīdiem. Alkilhalogenīdi reaģē ar sārmu ūdens šķīdumiem halogēna nukleofīlas aizstāšanas reakcijā ar hidroksilgrupu:

6. No dihalogenīdu atvasinājumiem. Kad sārmi iedarbojas uz alkānu dihalogenīdu atvasinājumiem, tiek iegūti divvērtīgie spirti (vai dioli):

Kā parādīts iepriekš, 1,2-dibrometāns rada 1,2-etāndiolu (etilēnglikolu). Šo diolu ļoti plaši izmanto antifrīzu ražošanā. Piemēram, nesasaldošā šķidrumā iekšdedzes dzinēju dzesēšanai - “Tosol-A 40” tas ir 40%.

7. No trihalogenīdu atvasinājumiem. No 1,2,3-trihlorpropāna, piemēram, iegūst plaši izmantoto glicerīnu (1,2,3-propāntriolu).

8. No amīniem. Sildot ar ūdens tvaiku katalizatora klātbūtnē, notiek atgriezeniska reakcija, kurā galaprodukti ir spirts ar vienādu oglekļa karkasa struktūru un amonjaks.

Primāros amīnus var pārvērst arī spirtos, iedarbojoties ar nātrija nitrītu sālsskābē, atdzesējot līdz 2–5 o C:

9. No aldehīdiem un ketoniem, izmantojot Merveina – Pondorfas – Verlija reakciju. Ketonu vai aldehīdu apstrādā ar kādu spirtu katalizatora - alumīnija alkoksīda klātbūtnē. Tā paša spirta atliekas, kas tika ņemts par reaģentu, tiek uzskatītas par alkoksigrupām. Piemēram, zemāk esošajā reakcijā alumīnija tributilātu ņem kopā ar parasto butilspirtu. Reakcija ir atgriezeniska, un līdzsvars tajā tiek nobīdīts saskaņā ar Le Šateljē principu ar reaģenta spirta pārpalikumu.

Pirmās publikācijas par šo reakciju parādījās gandrīz vienlaikus divos dažādos vācu un vienā franču ķīmijas žurnālos 1925. - 1926. gadā. Reakcijai ir liela nozīme, jo tā ļauj reducēt karbonilgrupu par spirta grupu, nereducējot dubultsaites, nitro un nitrozo grupas, kuras attiecīgi ūdeņradis un citi reducējošie aģenti pārvērš par vienkāršām saitēm un aminogrupām, piemērs:

Kā redzams dubultā saite, kas atrodas ketonā, saglabājies un iegūtajā spirtā. Tālāk ir parādīts, ka, hidrogenējot keto grupu, tiek hidrogenēta arī divkāršā saite.

Līdzīga aina tiek novērota nitrogrupas klātbūtnē ketonā: Merveina-Pondorfa-Verlija reakcijā tas tiek saglabāts, un hidrogenēšanas laikā ar ūdeņradi uz katalizatora tas tiek reducēts līdz aminogrupai:

10. No aldehīdiem un ketoniem hidrogenējot uz katalizatoriem – platīna grupas metāli: Ni, Pd, Pt:

11. Spirtu iegūšana no aldehīdiem un ketoniem ar Grinārda sintēzi.

Fransuā Ogista Viktora Grignāra 1900.–1920. gadā atklātajām reakcijām ir milzīga nozīme daudzu organisko vielu klašu sintēzē. Piemēram, ar to palīdzību ir iespējams iegūt primāro spirtu no jebkura alkilhalogenīda un formaldehīda trīs posmos:

Lai iegūtu sekundāro spirtu, formaldehīda vietā jālieto jebkurš cits aldehīds:

Šāda sāls hidrolīze rada spirtu ar oglekļa atomu skaitu, kas vienāds ar to summu magnija organiskajā savienojumā un aldehīdā:

Lai iegūtu terciāro spirtu, sintēzē aldehīda vietā izmanto ketonu:

12. No karbonskābēm spirtus var iegūt tikai divos posmos: pirmajā skābes hlorīdu iegūst no karbonskābes, iedarbojoties ar fosfora pentahlorīdu vai iedarbojoties ar sēra (IV) oksīda dihlorīdu:

Otrajā posmā iegūtais skābes hlorīds tiek hidrogenēts uz pallādija līdz spirtam:

13.No alkoholātiem spirtus ļoti viegli iegūst, veicot hidrolīzi istabas temperatūrā:

Bora esterus ir grūtāk hidrolizēt - tikai karsējot:

Izgulsnējas, ja ir vairāk par 4g/100g H2O

14. Spirti no esteriem kopā ar karbonskābēm var iegūt ar autokatalītisko palīdzību, skāba vai sārmaina hidrolīze. Autokatalītiskā procesā ļoti lēnas hidrolīzes ar ūdeni rezultātā parādās vāja karbonskābe, kas turpmākajā reakcijas gaitā pilda katalizatora lomu, laika gaitā manāmi paātrinot estera patēriņu un spirta parādīšanos. . Piemēram, reakcijai otrdiena 2-metilpropānskābes -butilestera kinētiskās līknes, tas ir, molāro koncentrāciju izmaiņu atkarība laikā, ir sigmoīdas vai S formas līknes (skat. diagrammu zem reakcijas).

15. Ja pievienojat uz stipras skābes esteri, kas ir katalizators, tad iekšā

reakcijai nebūs indukcijas perioda, kad hidrolīze gandrīz nenotiek (no 0 līdz 1 reizei).

Kinētiskās līknes šajā gadījumā būs eksponenciālas: uz leju

esteram un augšupejošam spirtam. Procesu sauc skābes hidrolīze:

16. Ja pievienojat sārmu uz esteri(mol uz molu vai pārpalikumu), tad reakciju apraksta arī eksponenciālās kinētiskās līknes, taču atšķirībā no skābes hidrolīzes, kur vielu koncentrācijām ir tendence uz līdzsvara vērtībām, šeit spirta galīgā koncentrācija ir gandrīz vienāda ar ētera sākotnējo koncentrāciju. Zemāk ir reakcija sārmaina hidrolīze tas pats esteris un grafiks ar kinētiskām līknēm. Kā redzat, sārms šeit nav katalizators, bet gan reaģents, un reakcija ir neatgriezeniska:

17. Spirti no esteriem var arī dabūt saskaņā ar Bouveau un Blanc. Šo metodi autori pirmo reizi publicēja divos dažādos franču ķīmijas žurnālos 1903. un 1906. gadā, un tā sastāv no esteru reducēšanas ar nātriju spirtā, piemēram:

Kā redzat, reakcijas rezultātā rodas divi spirti: viens no estera skābes daļas un tas vienmēr ir primārais, otrs no spirta daļas un tas var būt jebkas - primārais, sekundārais vai terciārais.

18. Mūsdienīgāks veids kā saņemt spirti no esteriem ir to reducēšana ar kompleksajiem hidrīdiem par alkoholātiem (reakcija (1)), kas pēc tam viegli pārvēršas par spirtiem ar hidrolīzi (piemēram, (2a) un (2b) reakcijas.

Nodarbības tēma: Alkēni. Alkēnu sagatavošana, ķīmiskās īpašības un pielietojums.

Nodarbības mērķi un uzdevumi:

• pārskatīt etilēna specifiskās ķīmiskās īpašības un alkēnu vispārīgās īpašības;
• padziļināt un konkretizēt?-saišu jēdzienus un ķīmisko reakciju mehānismus;
• sniegt sākotnējo priekšstatu par polimerizācijas reakcijām un polimēru uzbūvi;
• analizēt laboratorijas un vispārējās rūpnieciskās metodes alkēnu iegūšanai;
• turpināt attīstīt prasmi strādāt ar mācību grāmatu.

Aprīkojums: iekārta gāzu iegūšanai, KMnO 4 šķīdums, etilspirts, koncentrēta sērskābe, sērkociņi, spirta lampa, smiltis, tabulas “Etilēna molekulas struktūra”, “Alkēnu ķīmiskās pamatīpašības”, demonstrācijas paraugi “Polimēri”.

NODARBĪBU LAIKĀ

I. Organizatoriskais moments

Mēs turpinām pētīt alkēnu homologās sērijas. Šodien mums ir jāaplūko alkēnu sagatavošanas metodes, ķīmiskās īpašības un pielietojums. Mums jāraksturo dubultās saites radītās ķīmiskās īpašības, jāiegūst sākotnējā izpratne par polimerizācijas reakcijām un jāapsver laboratorijas un rūpnieciskās metodes alkēnu ražošanai.

II. Studentu zināšanu aktivizēšana

1. Kādus ogļūdeņražus sauc par alkēniem?

1. Kādas ir to struktūras iezīmes?

1. Kādā hibrīdā stāvoklī atrodas oglekļa atomi, kas alkēna molekulā veido dubultsaiti?

Secinājums: alkēni atšķiras no alkāniem ar vienas dubultsaites klātbūtni to molekulās, kas nosaka alkēnu ķīmisko īpašību īpatnības, to sagatavošanas un izmantošanas metodes.

III. Jauna materiāla apgūšana

1. Alkēnu iegūšanas metodes

Sastādiet reakciju vienādojumus, kas apstiprina alkēnu iegūšanas metodes

– alkānu krekinga C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C4H10; (termiskā krekinga 400-700 o C temperatūrā)
oktānskaitlis butēnbutāns
– alkānu dehidrogenēšana C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
butāna butēna ūdeņradis
– halogēnalkānu dehidrohalogenēšana C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
hlorbutāna hidroksīds butēnhlorīds ūdens
kālijs kālijs
– dihaloalkānu dehidrohalogenēšana
– spirtu dehidratācija C 2 H 5 OH ––> C 2 H 4 + H 2 O (karsējot koncentrētas sērskābes klātbūtnē)
Atcerieties! Dehidrogenēšanas, dehidratācijas, dehidrohalogenēšanas un dehalogenēšanas reakcijās jāatceras, ka ūdeņradis galvenokārt tiek abstrahēts no mazāk hidrogenētiem oglekļa atomiem (Zaiceva noteikums, 1875).

2. Alkēnu ķīmiskās īpašības

Oglekļa-oglekļa saites raksturs nosaka ķīmisko reakciju veidu, kurās nonāk organiskās vielas. Divkāršās oglekļa-oglekļa saites klātbūtne etilēna ogļūdeņražu molekulās nosaka šādas šo savienojumu īpašības:
– dubultsaites klātbūtne ļauj alkēnus klasificēt kā nepiesātinātos savienojumus. To pārvēršanās par piesātinātām iespējama tikai pievienošanās reakciju rezultātā, kas ir olefīnu ķīmiskās uzvedības galvenā iezīme;
– dubultsaite atspoguļo ievērojamu elektronu blīvuma koncentrāciju, tāpēc pievienošanās reakcijām ir elektrofīls raksturs;
– dubultsaite sastāv no vienas un vienas saites, kas ir diezgan viegli polarizējama.

Alkēnu ķīmiskās īpašības raksturojošie reakciju vienādojumi

a) pievienošanas reakcijas

Atcerieties! Aizvietošanas reakcijas ir raksturīgas alkāniem un augstākajiem cikloalkāniem, kuriem ir tikai atsevišķas saites.

Atcerieties! Ir iespējami šādi saites pārraušanas mehānismi:

a) ja alkēni un reaģents ir nepolāri savienojumi, tad saite tiek pārtraukta, veidojot brīvo radikāli:

H 2 C = CH 2 + H: H ––> + +

b) ja alkēns un reaģents ir polāri savienojumi, tad -saites šķelšanās noved pie jonu veidošanās:

c) kad reaģenti, kas molekulā satur ūdeņraža atomus, savienojas pārrautas saites vietā, ūdeņradis vienmēr pievienojas vairāk hidrogenētam oglekļa atomam (Morkovņikova noteikums, 1869).

– polimerizācijas reakcija nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 –– > (– CH 2 – CH 2 –)n
etēna polietilēns

b) oksidācijas reakcija

Laboratorijas pieredze. Iegūstiet etilēnu un izpētiet tā īpašības (norādījumi uz studentu galdiem)

Norādījumi etilēna iegūšanai un eksperimenti ar to

1. Ievietojiet mēģenē 2 ml koncentrētas sērskābes, 1 ml spirta un nelielu daudzumu smilšu.
2. Aizveriet mēģeni ar aizbāzni ar gāzes izplūdes cauruli un uzkarsējiet to spirta lampas liesmā.
3. Izlaist gāzi cauri kālija permanganāta šķīdumam. Ievērojiet šķīduma krāsas izmaiņas.
4. Iededziet gāzi gāzes izplūdes caurules galā. Pievērsiet uzmanību liesmas krāsai.

– alkēni deg ar gaišu liesmu. (Kāpēc?)

C 2 H 4 + 3O 2 ––> 2CO 2 + 2H 2 O (pilnīgi oksidējoties, reakcijas produkti ir oglekļa dioksīds un ūdens)

Kvalitatīva reakcija: "viegla oksidēšana (ūdens šķīdumā)"

- alkēni atkrāso kālija permanganāta šķīdumu (Vāgnera reakcija)

Smagākos apstākļos skābā vidē reakcijas produkti var būt, piemēram, karbonskābes (skābju klātbūtnē):

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

- katalītiskā oksidēšana

Atcerieties galveno!

1. Nepiesātinātie ogļūdeņraži aktīvi piedalās pievienošanas reakcijās.
2. Alkēnu reaktivitāte ir saistīta ar to, ka saite ir viegli pārrauta reaģentu ietekmē.
3. Pievienošanas rezultātā oglekļa atomu pāreja no sp 2 uz sp 3 - notiek hibrīda stāvoklis. Reakcijas produktam ir ierobežojošs raksturs.
4. Sildot etilēnu, propilēnu un citus alkēnus zem spiediena vai katalizatora klātbūtnē, to atsevišķās molekulas tiek apvienotas garās ķēdēs - polimēros. Polimēriem (polietilēnam, polipropilēnam) ir liela praktiska nozīme.

3. Alkēnu pielietojums(studentu ziņa saskaņā ar sekojošu plānu).

1 – degvielas ar augstu oktānskaitli ražošana;
2 – plastmasas;
3 – sprāgstvielas;
4 – antifrīzs;
5 – šķīdinātāji;
6 – augļu nogatavošanās paātrināšanai;
7 – acetaldehīda ražošana;
8 – sintētiskā kaučuka.

III. Apgūtā materiāla nostiprināšana

Mājasdarbs: 15., 16. §, bij. 1., 2., 3. lpp., 90. lpp. 4, 5 95. lpp.

Alkēnu fizikālās īpašības ir līdzīgas alkānu īpašībām, lai gan tiem visiem ir nedaudz zemāki kušanas un viršanas temperatūras nekā atbilstošajiem alkāniem. Piemēram, pentāna viršanas temperatūra ir 36 °C, bet pentēna-1 - 30 °C. Normālos apstākļos alkēni C2-C4 ir gāzes. C 5 – C 15 ir šķidrumi, sākot no C 16 ir cietas vielas. Alkēni nešķīst ūdenī, bet labi šķīst organiskajos šķīdinātājos.

Alkēni dabā ir reti sastopami. Tā kā alkēni ir vērtīgas rūpnieciskās organiskās sintēzes izejvielas, ir izstrādātas daudzas to sagatavošanas metodes.

1. Galvenais alkēnu rūpnieciskais avots ir eļļas sastāvā esošo alkānu plaisāšana:

3. Laboratorijas apstākļos alkēnus iegūst eliminācijas reakcijās, kurās no blakus esošajiem oglekļa atomiem tiek izvadīti divi atomi vai divas atomu grupas un veidojas papildus p-saite. Šādas reakcijas ir šādas.

1) Spirtu dehidratācija notiek, ja tos karsē ar ūdeni atdalošiem līdzekļiem, piemēram, ar sērskābi temperatūrā virs 150 ° C:

Kad H2O tiek izvadīts no spirtiem, HBr un HCl no alkilhalogenīdiem, ūdeņraža atoms tiek izvadīts no blakus esošo oglekļa atomu atoma, kas ir saistīts ar mazāko ūdeņraža atomu skaitu (no vismazāk hidrogenētā oglekļa atoma). Šo modeli sauc par Zaiceva likumu.

3) Dehalogenēšana notiek, kad dihalogenīdus, kuriem blakus esošajos oglekļa atomos ir halogēna atomi, karsē ar aktīviem metāliem:

CH2Br-CHBr-CH3+Mg → CH2=CH-CH3+MgBr2.

Alkēnu ķīmiskās īpašības nosaka dubultsaites klātbūtne to molekulās. P-saites elektronu blīvums ir diezgan kustīgs un viegli reaģē ar elektrofīlām daļiņām. Tāpēc daudzas alkēnu reakcijas notiek saskaņā ar mehānismu elektrofīlā pievienošana, apzīmēts ar simbolu A E (no angļu val. add electrophilic). Elektrofīlās pievienošanās reakcijas ir jonu procesi, kas notiek vairākos posmos.

Pirmajā posmā elektrofīlā daļiņa (visbiežāk tas ir H + protons) mijiedarbojas ar dubultās saites p-elektroniem un veido p-kompleksu, kas pēc tam tiek pārveidots par karbokāciju, veidojot kovalento s-saiti starp elektrofīlā daļiņa un viens no oglekļa atomiem:

alkēna p-kompleksā karbokācija

Otrajā posmā karbokācija reaģē ar X-anjonu, veidojot otru s-saiti anjona elektronu pāra dēļ:

Elektrofīlās pievienošanās reakcijās ūdeņraža jons pievienojas oglekļa atomam pie dubultsaites, kam ir lielāks negatīvs lādiņš. Uzlādes sadalījumu nosaka p-elektronu blīvuma maiņa aizvietotāju ietekmē: .

Elektronus nododošie aizvietotāji, kuriem ir +I efekts, novirza p-elektronu blīvumu uz vairāk hidrogenētu oglekļa atomu un rada uz tā daļēju negatīvu lādiņu. Tas izskaidro Markovņikova valdīšana: pievienojot polāras molekulas, piemēram, HX (X = Hal, OH, CN utt.) nesimetriskiem alkēniem, ūdeņradis galvenokārt pievienojas vairāk hidrogenētajam oglekļa atomam pie dubultās saites.

Apskatīsim konkrētus pievienošanas reakciju piemērus.

1) Hidrohalogenēšana. Kad alkēni mijiedarbojas ar ūdeņraža halogenīdiem (HCl, HBr), veidojas alkilhalogenīdi:

CH3-CH = CH2 + HBr® CH3-CHBr-CH3.

Reakcijas produktus nosaka Markovņikova likums.

Tomēr jāuzsver, ka jebkura organiskā peroksīda klātbūtnē polārās HX molekulas nereaģē ar alkēniem saskaņā ar Markovņikova likumu:

Tas ir saistīts ar faktu, ka peroksīda klātbūtne nosaka reakcijas radikālo, nevis jonu mehānismu.

2) hidratācija. Alkēniem reaģējot ar ūdeni minerālskābju (sērskābes, fosforskābes) klātbūtnē, veidojas spirti. Minerālskābes darbojas kā katalizatori un ir protonu avoti. Ūdens pievienošana notiek arī pēc Markovņikova likuma:

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

3) Halogenēšana. Alkēni iekrāso broma ūdeni:

CH 2 = CH 2 + Br 2 ® B-CH 2 -CH 2 Br.

Šī reakcija ir kvalitatīva dubultai saitei.

4) Hidrogenēšana. Ūdeņraža pievienošana notiek metāla katalizatoru iedarbībā:

kur R = H, CH3, Cl, C6H5 utt. CH 2 =CHR molekulu sauc par monomēru, iegūto savienojumu sauc par polimēru, skaitlis n ir polimerizācijas pakāpe.

Polimerizējot dažādus alkēna atvasinājumus, tiek iegūti vērtīgi rūpniecības produkti: polietilēns, polipropilēns, polivinilhlorīds un citi.

Papildus pievienošanai alkēni tiek pakļauti arī oksidācijas reakcijai. Vieglas alkēnu oksidēšanas laikā ar kālija permanganāta ūdens šķīdumu (Vāgnera reakcija) veidojas divvērtīgie spirti:

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

Šīs reakcijas rezultātā purpursarkanais kālija permanganāta šķīdums ātri maina krāsu un izgulsnējas brūnas mangāna (IV) oksīda nogulsnes. Šī reakcija, tāpat kā broma ūdens atkrāsošanas reakcija, ir kvalitatīva dubultsaitei. Spēcīgas alkēnu oksidācijas laikā ar verdošu kālija permanganāta šķīdumu skābā vidē dubultā saite tiek pilnībā sadalīta, veidojot ketonus, karbonskābes vai CO 2, piemēram:

Pamatojoties uz oksidācijas produktiem, var noteikt dubultās saites stāvokli sākotnējā alkēnā.

Tāpat kā visi citi ogļūdeņraži, alkēni deg un ar lielu gaisa daudzumu veido oglekļa dioksīdu un ūdeni:

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

Ja gaiss ir ierobežots, alkēnu sadegšana var izraisīt oglekļa monoksīda un ūdens veidošanos:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O .

Sajaucot alkēnu ar skābekli un izlaižot šo maisījumu virs sudraba katalizatora, kas uzkarsēts līdz 200°C, veidojas alkēna oksīds (epoksialkāns), piemēram:

Jebkurā temperatūrā alkēnus oksidē ozons (ozons ir spēcīgāks oksidētājs nekā skābeklis). Ja ozona gāze tiek izlaista caur alkēna šķīdumu metāna tetrahlorīda temperatūrā, kas zemāka par istabas temperatūru, notiek pievienošanas reakcija un veidojas attiecīgie ozonīdi (cikliskie peroksīdi). Ozonīdi ir ļoti nestabili un var viegli eksplodēt. Tāpēc tos parasti neizdala, bet uzreiz pēc iegūšanas sadala ar ūdeni – rodas karbonilsavienojumi (aldehīdi vai ketoni), kuru struktūra norāda uz ozonēšanai pakļautā alkēna struktūru.

Zemākie alkēni ir svarīgi izejmateriāli rūpnieciskai organiskai sintēzei. No etilēna ražo etilspirtu, polietilēnu un polistirolu. Propēnu izmanto polipropilēna, fenola, acetona un glicerīna sintēzei.

Alkēni- nepiesātinātie ogļūdeņraži, kas satur vienu dubultsaiti. Alkēnu piemēri:

Alkēnu iegūšanas metodes.

1. Alkānu krekinga 400-700°C temperatūrā. Reakcija notiek, izmantojot brīvo radikāļu mehānismu:

2. Alkānu dehidrogenēšana:

3. Eliminācijas reakcija (eliminācija): no blakus esošajiem oglekļa atomiem tiek izvadīti 2 atomi vai 2 atomu grupas, un veidojas dubultsaite. Šādas reakcijas ietver:

A) Spirtu dehidratācija (karsēšana virs 150°C, kā ūdens atdalīšanas reaģents piedaloties sērskābei):

B) ūdeņraža halogenīdu likvidēšana, pakļaujot to spirta sārma šķīdumam:

Ūdeņraža atoms tiek atdalīts no oglekļa atoma, kas ir saistīts ar mazāku ūdeņraža atomu skaitu (vismazāk hidrogenētais atoms) - Zaiceva valdīšana.

B) Dehalogenēšana:

Alkēnu ķīmiskās īpašības.

Alkēnu īpašības nosaka daudzkārtējas saites klātbūtne, tāpēc alkēni nonāk elektrofīlās pievienošanās reakcijās, kas notiek vairākos posmos (H-X - reaģents):

1. posms:

2. posms:

.

Ūdeņraža jons šāda veida reakcijās pieder pie oglekļa atoma, kuram ir negatīvāks lādiņš. Blīvuma sadalījums ir šāds:

Ja aizvietotājs ir donors, kas izpaužas +I- efektā, tad elektronu blīvums nobīdās uz visvairāk hidrogenētā oglekļa atoma, radot uz tā daļēji negatīvu lādiņu. Reakcijas notiek atbilstoši Markovņikova valdīšana: savienojoties polārām molekulām, piemēram NH (HCl, HCN, HOH utt.) nesimetriskiem alkēniem ūdeņradis galvenokārt pievienojas vairāk hidrogenētajam oglekļa atomam pie dubultsaites.

A) Papildināšanas reakcijas:
1) Hidrohalogenēšana:

Reakcija seko Markovņikova likumam. Bet, ja reakcijā ir peroksīds, tad noteikums netiek ņemts vērā:

2) hidratācija. Reakcija notiek saskaņā ar Markovņikova likumu fosforskābes vai sērskābes klātbūtnē:

3) Halogenēšana. Rezultātā broma ūdens maina krāsu - tā ir kvalitatīva reakcija uz daudzkārtēju saiti:

4) Hidrogenēšana. Reakcija notiek katalizatoru klātbūtnē.