Nenasičeni ogljikovodiki etilenske serije. Izjeme od Markovnikovega pravila

Pripravila Panova L.G. Alkeni

Pojem nenasičenih ogljikovodikov. Značilnosti dvojne vezi. Izomerija in nomenklatura alkenov. Priprava alkenov. Lastnosti alkenov.

Rešite težavo Poiščite molekulsko formulo ogljikovodika, katerega masni delež ogljika je 85,7 %. Relativna gostota tega ogljikovodika glede na dušik je 2. Pri gorenju ogljikovodika z maso 0,7 g sta nastala ogljikov monoksid (IV) in voda v količini snovi po 0,05 mol. Relativna gostota hlapov te snovi glede na dušik je 2,5. Poiščite molekulsko formulo alkena. Pri zgorevanju ogljikovodika z maso 11,2 g smo dobili 35,2 g ogljikovega monoksida (IV) in 14,4 g vode. Relativna gostota ogljikovodikov v zraku je 1,93. Poiščite molekulsko formulo snovi.

x: y = = 4: 8 Odgovor: C4H8 M(CxHY) = 56 g/mol m(CxHY) = 11,2 g n(CO2) = 0,8 mol n(H2O) = 0,8 mol n(C )= 0,8 mol n(H )=1,6 mol x: y = 0,8:1,6 = 1:2 Najenostavnejša formula za CH2 Res – C4H8 Odgovor: C4H8 Problem 2 M(CxHY)=70 g/mol n(H)=0,1 mol n(C)=0,05 mol x: y = 0,05: 0,1 = 1: 2 Najenostavnejša formula za CH2 Res – C5H10 Odgovor: C5H10

Alkeni so ogljikovodiki, ki vsebujejo eno dvojno vez med ogljikovimi atomi v molekuli, kvalitativno in kvantitativno sestavo pa izražamo s splošno formulo СnН2n, kjer je n ≥ 2. Alkeni spadajo med nenasičene ogljikovodike, saj njihove molekule vsebujejo manj vodikovih atomov kot nasičene.

Vrsta hibridizacije – Vezni kot – Dolžina vezi C = C – Struktura ─ Vrsta povezave – Po vrsti prekrivanja - sp2 120º 0,134 nm planarno kovalentna nepolarnaσ in π

Splošna formula СnН2n Eten Propen Buten Penten Heksen Hepten C2H4 C3H6 C4H8 C5H10 C6H12 C7H14

Tip 1 – strukturna izomerija: ogljikov skelet položaji dvojne vezi Medrazredni Tip 2 – prostorska izomerija: geometrijski

CH2 = C – CH2 – CH3 CH2 = CH – CH – CH3 CH CH3 2-metilbuten metilbuten-1 CH3 – C = CH – CH3 CH metilbuten-2

CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3 penten-1 CH3 – CH = CH – CH2 – CH3 penten-2

ALKENI SO MEDRAZREDNI IZOMERI CIKLOALKANOV. H2C – CH CH – CH3 H2C – CH H2C CH2 Ciklobutan metilciklopropan CH3 = CH – CH2 – CH3 - buten-1 Ciklobutan in metilciklopropan sta izomera butena, saj ustrezata splošni formuli C4H8. S4H8

CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3 H2C CH2 H2C CH2 CH2 penten -1 ciklopentan

Pri alkenih je možna prostorska izomerija, saj je rotacija okoli dvojne vezi za razliko od enojne vezi nemogoča. N C = C C = C 4 N N N Cis-buten-2 ​​Trans-buten-2 H3C CH3 H3C CH3

Trans izomer Cis izomer

5 4 3 2 1 CH3- CH2- CH - CH=CH2 CH3 CH3- CH= CH - CH - CH2 - CH3 CH2- CH2- CH2- CH3 3- metilpenten -1 1 2 3 4 5 6 7 8 4- etilokten -2

Alkeni so slabo topni v vodi, vendar dobro topni v organskih topilih. C2–C4 - plini C5–C16 - tekočine C17...trdne snovi S povečanjem molekulske mase alkenov v homolognem nizu se povečata vrelišče in tališče, poveča se gostota snovi.

Reakcije polimerizacije. Oksidacijske reakcije.

Vez π je donorka elektronov, zato zlahka reagira z elektrofilnimi reagenti. Elektrofilna adicija: cepitev π vezi poteka po heterolitskem mehanizmu, če je napadajoča vrsta elektrofil. Dodajanje prostih radikalov: do cepitve vezi pride preko homolitičnega mehanizma, če je napadajoča vrsta radikal.

1. Hidrogeniranje. CH2 = CH2 + H2 CH3 – CH3 eten etan Reakcijski pogoji: katalizator – Ni, Pt, Pd 2. Halogeniranje. CH2 = CH – CH3 + Cl – Cl CH2 – CH – CH3 propen Cl Cl 1,2-dikloropropan Reakcija poteka v normalnih pogojih.

N H C ═ C H H Clδ+ │ Clδ- N H C ══ C H H + Cl ─ + :Cl H2C ─ CH2 │ │ Cl Cl Molekula halogena nima lastnega dipola, vendar pa pride do polarizacije v bližini π elektronov kovalentna vez, zaradi katere se halogen obnaša kot elektrofilno sredstvo.

3. Hidrohalogeniranje. CH2 = CH – CH2 – CH3 + H – Cl CH3 – CH – CH2 – CH3 Buten Cl 2-klorobutan 4. Hidracija. CH2 = CH – CH3 + H – OH CH3 – CH – CH3 propen OH propanol-2 Reakcijski pogoji: katalizator - žveplova kislina, temperatura. Dodajanje molekul vodikovih halogenidov in vode k molekulam alkenov poteka v skladu s pravilom V.V. Markovnikova.

Pravilo V.V. Markovnikova Atom vodika je vezan na najbolj hidrogeniran ogljikov atom z dvojno vezjo, atom halogena ali hidrokso skupina pa je dodan na najmanj hidrogeniranega.

Polimerizacija je zaporedna kombinacija enakih molekul v večje. σ σ σ CH2 = CH2 + CH2 = CH2 + CH2 = CH2 + ... π π π σ σ σ – CH2 – CH2 – + – CH2 – CH2 – + – CH2 – CH2 – … – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – … Skrajšana enačba za to reakcijo je zapisana takole: n CH2 = CH2 (– CH2 – CH2 –)n Eten polietilen Reakcijski pogoji: povišana temperatura, tlak, katalizator.

C ── C O │ │ OH OH C ══ O ── C OH ══ epoksidi dioli aldehidi ali ketoni kisline

Oksidacijske reakcije Wagnerjeva reakcija. (Blaga oksidacija z raztopino kalijevega permanganata). 3CH2 = CH KMnO H2O 3CH2 - CH MnO KON OH OH Ali C2H4 + (O) + H2O C2H4(OH)2 eten etandiol

3. Katalitska oksidacija. a) 2CH2 = CH2 + O CH3 – COH eten acetaldehid Reakcijski pogoji: katalizator – mokra zmes dveh soli PdCl2 in CuCl2. b) 2CH2 = CH2 + O CH CH2 eten O etilen oksid Reakcijski pogoji: katalizator – Ag, t = ºС

Alkeni gorijo z rdečkastim svetlečim plamenom, medtem ko je plamen nasičenih ogljikovodikov moder. Masni delež ogljika v alkenih je nekoliko večji kot v alkanih z enakim številom ogljikovih atomov. C4H O2 4CO H2O buten S pomanjkanjem kisika C4H O2 4CO + 4H2O buten

Pri pripravi alkenov je treba upoštevati pravilo A.M. Zaitsev: med eliminacijo halogenovodika ali vode iz sekundarnih in terciarnih haloalkanov ali alkoholov se vodikov atom izloči iz najmanj hidrogeniranega atoma ogljika. Dehidrohalogeniranje haloalkenov. H3C ─ CH2─ CHCl ─ CH3 + KOH  H3C ─ CH ═ CH ─ CH3 + KCl + H2O 2-klorobutan buten-2 Reakcijski pogoji: segrevanje. Dehidracija alkoholov. H3C ─ CH2 ─ OH  H2C ═ CH2 + H2O etanol eten Reakcijski pogoji: katalizator – H2SO4 (konc.), t = 180ºС. Dehalogeniranje dihaloalkanov. H3C ─ CHCl ─ CH2Cl + Mg  H3C─CH ═ CH2 + MgCl2 1,2-dikloropan propen

Krekiranje alkanov.С10Н С5Н С5Н8 Dean pentan penten Reakcijski pogoji: temperatura in katalizator. Dehidrogenacija alkanov. CH3 – CH2 – CH CH2 ═ CH – CH3 + H2 propan propen Reakcijski pogoji: t = ºС in katalizator (Ni, Pt, Al2O3 ali Cr2O3). Hidrogeniranje alkinov. CH ≡ CH + H CH2 ═ CH2 eten eten Reakcijski pogoji: katalizator – Pt, Pd, Ni.

Razbarvanje bromove vode. CH2 = CH – CH3 + Br CH2Br – CHBr – CH3 propen, 2-dibromopropan Razbarvanje raztopine kalijevega permanganata. 3CH2 = CH – CH3 + 2КМnО Н2О propen 3CH2OH – CHOH – CH3 + 2MnO KOH propandiol-1,2

a) CH3─C═CH─CH2─CH─CH3 CH CH3 b) H3C CH2─CH2─CH3 C ═ C H N c) CH3─CH2─C═CH2 CH3─CH─CH2─CH3 Odgovori: a) 2,5-dimetilheksen-2 b) cis-izomer-heksen-2 c) 3-metil-2-etilpenten-1


a) CH3-CH=CH2 + HCl  ? b) CH2=CH-CH2-CH3 + HBr  ? C) CH3-CH2-CH=CH2 + HOH  ? Odgovori: a) CH3-CH=CH2 + HCl  CH3-CHCl-CH3 b) CH2=CH-CH2-CH3 + HBr  CH3-CHBr-CH2-CH3 c) CH3-CH2-CH=CH2 + HOH  CH3-CH2-CH-CH3 ON

KOH (alkohol),t HBr Na CH3-(CH2)2-CH2Br X X X3 Odgovori: X1 buten-1 X2 2-bromobutan X3 3,4-dimetilheksan

“Acetilen in njegovi homologi” - Tvorba vezi. Tvorba trojne vezi. alkini. Priprava alkinov. Izomerija alkinov. Fizikalne lastnosti. Kje se uporablja acetilen? Reakcija zgorevanja acetilena. Pridobljeno znanje. Uporaba alkinov. Acetilen in njegovi homologi. Polimerizacija. Halogeniranje. Kemijske lastnosti alkinov. Prostorska izomerija.

“Nenasičeni ogljikovodiki” - Naši rezultati. Od hipoteze do raziskave. Projekt. Začetek. Naše raziskave. Etilen je resnično plin. Konec. Problem. Pridobivanje etilena iz polietilena Dokaz nenasičenosti etilena. Zakaj je etilen plin, polietilen pa trdna snov? Sklepi. "Nenasičeni ogljikovodiki: materiali prihodnosti."

“Plin acetilen” - Acetilen je plin, ki je nepogrešljiv pri varjenju in rezanju kovin. Drugi produkt reakcije je kalcijev hidroksid. Še posebej topen v acetonu. Prah se odstrani s filtrom iz blaga. Acetilen je lažji od zraka in se dobro topi v različnih tekočinah. Kemija acetilena je bogata. Za upočasnitev reakcije v praksi lahko uporabite nasičeno raztopino kuhinjske soli.

“Ogljikovodiki alkeni” - Proizvodnja etilena. Kateri ogljikovodiki se imenujejo alkeni. Epigraf za lekcijo. Predstavnik nenasičenih ogljikovodikov. Hidrohalogeniranje. Elektrofilni dodatek. Etilen. Praktično delo. Hidracija. Wagnerjeva reakcija. Začudenje. Vrste kemijskih reakcij. Oksidacijske reakcije. Sheme adicijskih reakcij.

"Dienski ogljikovodiki" - gutaperča. Naravni kavčuk je monomer izoprena. Elastični. Ni dovolj, da si želiš, to moraš narediti.” J.W. Goethe. Sestava in struktura naravnega kavčuka. Za sintetično gumo. Dienski ogljikovodiki. Pri segrevanju se spremeni v elastično maso - gumo. Prve sintetične gume. Pomaranča in bazilika vsebujeta verigo konjugiranih dvojnih vezi.

"Alkini" - 2-metilpenten-1-in-4. Сnn2n-2. Reakcija izomerizacije. Posamezni predstavniki. Pentin-1. Dodatek k aldehidom in ketonom. Nomenklatura in izomerija. Hidrogeniranje. Dodajanje alkoholov. Dodajanje vode (reakcija M. G. Kucherova, 1881). Etinil. Pokanje. Izdelano iz kalcijevega karbida. Karbonilacija. Butin-1 (etilacetilen).

Skupaj je 18 predstavitev

V.V. Markovnikov je dolga leta posvetil preučevanju kemijskih lastnosti alkenov, tj. homologi etilena. Eksperimentalno (empirično) je ugotovil mehanizem reakcij hidratacije in hidrohalogeniranja nesimetričnih homologov etilena. Trenutno Markovnikovo pravilo zveni takole: ko nesimetričnim alkenom dodamo molekule kompleksnih snovi s pogojno formulo HX (kjer je X atom I, Br, Cl, F ali hidroksilna skupina OH-), postane atom vodika najbolj hidrogeniran (ki vsebuje največ atomov vodika) na ogljikov atom pri dvojni vezi, X pa na najmanj hidrogeniranega.

Markovnikovo pravilo: primeri

Da bi vam bil pomen Markovnikovega pravila bolj jasen, si ga poglejmo na konkretnih primerih.

CH 3 -CH=CH 2 + HCl ==== CH 3 -CHCl-CH 3

V tej reakciji se vodikov klorid doda propenu, da nastane 2-kloropropan. Kot lahko vidite med to reakcijo, se je dvojna vez pretrgala in klor se je pridružil manj hidrogeniranemu ogljikovemu atomu, tj. tistemu, ki ima manj vodikovih vezi, vodik pa temu primerno bolj hidrogeniranemu. Reakcija hidratacije bo potekala na podoben način, tj. pritrjevanje molekul vode.

Izjeme od Markovnikovega pravila

V nekaterih primerih adicijska reakcija poteka proti Markovnikovemu pravilu. Na primer, če reakcija vključuje spojine, v katerih ima ogljikov atom pri dvojni vezi konjugirano vez z elektronegativno skupino, ki absorbira del elektronske gostote.

Dodatek proti Markovnikovemu pravilu bomo opazili tudi pri kemijskih reakcijah z radikalnim mehanizmom. Primer takšne reakcije je adicija vodikovega bromida k olefinom. Ta reakcija poteka v prisotnosti peroksida in se imenuje tudi Harishev učinek. Oglejmo si to reakcijo podrobneje: pod vplivom peroksida se atomski brom sprosti iz vodikovega bromida, ki je aktivni napadalni delec. Ta reakcija ima prostoradikalni mehanizem in poteka v smeri tvorbe najstabilnejših sekundarnih radikalov.

V tem primeru reakcije po Markovnikovem pravilu potekajo z nižjimi stroški energije kot dodatki, ki so v nasprotju s tem pravilom.

Nomenklatura in izomerija

1. Napišite strukturne formule ogljikovodikov: cis-buten-2, 2-metilpenten-2, trans-heksen-3, 2,3-dimetilbuten-1, trans-4-metilpenten-2, cis-4-metil-4 -etilheksen -2.

2. Napišite strukturne formule vseh možnih izomerov heksena, poimenujte jih po mednarodni nomenklaturi.

3. Napišite strukturno formulo alkena s sestavo C 6 H 12, ki ima en kvarterni ogljikov atom, in ga poimenujte po sistematični nomenklaturi.

4. Med naštetimi snovmi izberi pare izomerov: 3-metilpenten-1; okten-2; heksadien-1,4; metilcikloheksan; 1-metilciklopentena; 3,3,4-trimetilpenten-1.

Kemijske lastnosti

5. Z uporabo Markovnikovega pravila zapišite enačbe za naslednje adicijske reakcije:

A) CH 3 -CH = CH 2 + HCl → b) (CH 3) 2 C = CHCH 3 + HCl →

C) CH 3 -CH 2 -CH = CH 2 + HI → d) CH 3 -CH = C (CH 3) -CH 2 -CH 3 + H 2 O →

6. Napišite enačbe za oksidacijsko reakcijo naslednjih 4 spojin z razredčeno raztopino KMnO: a) 2-metilbuten-2 ​​b) 2-metilpenten-1.

7. Napišite polimerizacijske sheme za: a) izobuten b) 3-metilbuten-1.

8. Zapišite reakcijske enačbe za naslednje transformacije:

A) CH 2 =CH-CH(CH 3)-CH 3 → CH 3 -CH(Cl)-CH(CH 3)-CH 3 → CH 3 -CH(CH 3)-CH(CH 3)- CH( CH 3)-CH(CH 3)-CH 3

B) CH 3 -CH(CH 3)-CH 2 -CH=CH 2 → CH 3 -CH(CH 3)CH 2 -CH(Br)-CH 3 → CH 3 -CH=CH-

CH(CH 3)-CH 3 → CH 3 -CH(OH)-CH(OH)-CH(CH 3)-CH 3

KOH + HBr + Na

B) CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 Br → X 1 → X 2 → X 3

Alkoholna raztopina

potrdilo o prejemu

9. Napišite reakcijske enačbe za proizvodnjo pentena-2 ​​iz naslednjih spojin:

A) 2-bromopentan, b) pentanol-2 c) 2,3-dibromopentan d) pentin-2

10. Napišite enačbe za reakcijo prehoda 3-metilpentena-1 v 3-metilpenten-2. Za 3-metilpenten-2 napišite enačbe za reakciji hidrogeniranja in bromiranja.

11. Predlagajte metodo za proizvodnjo butena-2 ​​iz butena-1.

12. Napišite enačbe za reakcijo pridobivanja 4-metil-2-etilpentena-1 iz alkohola ustrezne strukture, kot tudi enačbe za vse preučevane reakcije dodajanja na 4-metil-2-etilpenten-1.

13. Katere ogljikovodike lahko dobimo z dehidrohalogeniranjem: a) 2-metil-2-klorobutan, b) 2-metil-3-klorobutan, c) 2,3-dimetil-2-bromobutan; pri dehalogeniranju: a) (CH 3) 2 CBr-CH 2 -CH 2 Br, b) (CH 3) 3 C-CHCl-CH 2 Cl? Katere reagente je treba uporabiti? Poimenujte dobljene spojine.

^ Težave pri izpeljavi formule alkena:

1. 
   Določite molekulsko formulo alkena, če je znano, da je bilo za zgorevanje 6 litrov alkena potrebnih 27 litrov kisika. Koliko litrov ogljikovega dioksida je nastalo? (C 3 H 6, 18 l CO 2)
2. 
   Določite molekulsko formulo alkena, če je znano, da lahko njegov 1,4 g vzorec razbarva 107 g 3% bromove vode. (C 5 H 10)
3. 
   Ogljikovodik, ki tehta 8,4 g, lahko v prisotnosti katalizatorja doda 3,36 litra (izračunano kot standard) vodika. Ko ogljikovodik oksidiramo z vodno raztopino kalijevega permanganata na hladnem, nastane spojina s simetrično strukturo. Določite strukturo prvotnega ogljikovodika. (buten-2).

5. Kakšna je strukturna formula etilenskega ogljikovodika, če se 11,2 g le-tega pri reakciji s presežkom vodikovega bromida pretvori v 27,4 g bromoalkana s položajem halogena pri terciarnem ogljikovem atomu?