Pridobivanje alkenske enačbe. Pridobivanje alkoholov, uporaba, lastnosti

V organski kemiji lahko najdemo ogljikovodične snovi z različnimi količinami ogljika v verigi in vezjo C=C. So homologi in se imenujejo alkeni. Zaradi svoje strukture so kemično bolj reaktivni kot alkani. Toda kakšne so pravzaprav njihove reakcije? Upoštevajte njihovo distribucijo v naravi, različne načine pridobivanja in uporabe.

Kaj so oni?

Alkeni, ki jih imenujemo tudi olefini (oljni), so dobili ime po eten kloridu, derivatu prvega člana te skupine. Vsi alkeni imajo vsaj eno dvojno vez C=C. C n H 2n je formula vseh olefinov, ime pa je nastalo iz alkana z enakim številom ogljikov v molekuli, le pripona -an se spremeni v -en. Arabska številka na koncu imena skozi vezaj označuje število ogljika, s katerega se začne dvojna vez. Razmislite o glavnih alkenih, tabela vam jih bo pomagala zapomniti:

Če imajo molekule preprosto nerazvejano strukturo, se doda končnica -ylen, kar se odraža tudi v tabeli.

Kje jih je mogoče najti?

Ker je reaktivnost alkenov zelo visoka, so njihovi predstavniki v naravi izjemno redki. Načelo življenja molekule olefina je »bodimo prijatelji«. Naokoli ni drugih snovi - ni pomembno, med seboj bomo prijatelji in tvorili polimere.

Vendar obstajajo in manjše število predstavnikov je vključenih v spremljajoči naftni plin, višji pa so v nafti, proizvedeni v Kanadi.

Prvi predstavnik alkenov, eten, je hormon, ki spodbuja zorenje plodov, zato ga predstavniki flore sintetizirajo v majhnih količinah. Obstaja alken cis-9-trikozen, ki pri samicah hišnih muh igra vlogo spolnega atraktanta. Imenuje se tudi Muscalur. (Atraktant - snov naravnega ali sintetičnega izvora, ki povzroča privlačnost do vira vonja v drugem organizmu). Z vidika kemije je ta alken videti takole:

Ker so vsi alkeni zelo dragocene surovine, so metode za njihovo umetno pridobivanje zelo raznolike. Razmislimo o najpogostejših.

Kaj pa, če potrebujete veliko?

V industriji se razred alkenov pridobiva predvsem s krekingom, t.j. cepitev molekule pod vplivom visokih temperatur, višjih alkanov. Reakcija zahteva segrevanje v območju od 400 do 700 °C. Alkan se razcepi, kot želi, tvori alkene, metode za pridobivanje katerih razmišljamo, z velikim številom variant strukture molekul:

C 7 H 16 -> CH 3 -CH \u003d CH 2 + C 4 H 10.

Druga pogosta metoda se imenuje dehidrogenacija, pri kateri se molekula vodika loči od predstavnika alkanske serije v prisotnosti katalizatorja.

V laboratorijskih pogojih so alkeni in načini priprave različni, temeljijo na eliminacijskih reakcijah (odstranitev skupine atomov brez njihove zamenjave). Najpogosteje se vodni atomi izločijo iz alkoholov, halogenov, vodika ali vodikovega halogenida. Najpogostejši način pridobivanja alkenov je iz alkoholov v prisotnosti kisline kot katalizatorja. Možna je uporaba drugih katalizatorjev

Za vse izločitvene reakcije velja pravilo Zaitseva, ki pravi:

Vodikov atom se odcepi od ogljika, ki meji na ogljik, ki nosi skupino -OH, ki ima manj vodikov.

Z uporabo pravila odgovorite, kateri reakcijski produkt bo prevladal? Kasneje boste vedeli, ali ste odgovorili pravilno.

Kemijske lastnosti

Alkeni aktivno reagirajo s snovmi in prekinejo njihovo pi-vez (drugo ime za vez C=C). Navsezadnje ni tako močna kot enojna (sigma vez). Nenasičen ogljikovodik se spremeni v nasičenega, ne da bi po reakciji (dodatku) tvorili druge snovi.

• dodajanje vodika (hidrogenacija). Za njegov prehod sta potrebna prisotnost katalizatorja in ogrevanje;
• dodajanje molekul halogenov (halogenacija). Je ena od kvalitativnih reakcij na pi vez. Konec koncev, ko alkeni reagirajo z bromovo vodo, postane prozorna iz rjave;
• reakcija z vodikovimi halogenidi (hidrohalogenacija);
• dodajanje vode (hidracija). Reakcijski pogoji so segrevanje in prisotnost katalizatorja (kisline);

Reakcije nesimetričnih olefinov z vodikovimi halogenidi in vodo sledijo Markovnikovemu pravilu. To pomeni, da se bo vodik pridružil tistemu ogljiku iz dvojne vezi ogljik-ogljik, ki že ima več atomov vodika.

• zgorevanje;
• katalizator delne oksidacije. Produkt so ciklični oksidi;
• Wagnerjeva reakcija (oksidacija s permanganatom v nevtralnem mediju). Ta alkenska reakcija je še ena visokokakovostna vez C=C. Ko teče, se rožnata raztopina kalijevega permanganata razbarva. Če se ista reakcija izvaja v kombiniranem kislem mediju, bodo produkti različni (karboksilne kisline, ketoni, ogljikov dioksid);
• izomerizacija. Značilne so vse vrste: cis- in trans-, gibanje dvojne vezi, ciklizacija, skeletna izomerizacija;
• polimerizacija je glavna lastnost olefinov za industrijo.

Uporaba v medicini

Reakcijski produkti alkenov so velikega praktičnega pomena. Mnogi od njih se uporabljajo v medicini. Glicerin se pridobiva iz propena. Ta polihidrični alkohol je odlično topilo in če se uporablja namesto vode, bodo raztopine bolj koncentrirane. Za medicinske namene v njej raztapljajo alkaloide, timol, jod, brom itd. Glicerin se uporablja tudi pri pripravi mazil, past in krem. Preprečuje njihovo izsušitev. Sam po sebi je glicerin antiseptik.

Pri reakciji s klorovodikom nastanejo derivati, ki se uporabljajo kot lokalna anestezija pri nanosu na kožo, pa tudi za kratkotrajno anestezijo z manjšimi kirurškimi posegi z inhalacijo.

Alkadieni so alkeni z dvema dvojnima vezmama v eni molekuli. Njihova glavna uporaba je proizvodnja sintetičnega kavčuka, iz katerega se nato izdelujejo različne grelne blazinice in brizge, sonde in katetri, rokavice, bradavice in še marsikaj, kar je pri oskrbi bolnih preprosto nepogrešljivo.

Uporaba v industriji

Alkeni in njihovi derivati ​​so našli širšo uporabo v industriji. (Kje in kako se uporabljajo alkeni, tabela zgoraj).

To je le majhen del uporabe alkenov in njihovih derivatov. Vsako leto se potreba po olefinih le povečuje, kar pomeni, da se povečuje tudi potreba po njihovi proizvodnji.

1. Iz alkanov. metan se lahko selektivno oksidira na heterogenem katalizatorju - srebru z izračunano količino kisika na metanol:

Alkani z velikim številom ogljikovih atomov, kot sta propan in butan, se oksidirajo na mešanico primarnih in sekundarnih alkoholov izračunana količina kisika v prisotnosti katalizatorjev - manganove soli. Reakcija ni selektivna - izkaže se precej velika količina nečistoč: aldehidi in ketoni z enakim številom ogljikovih atomov, aldehidi in alkoholi - produkti razgradnje

2. Iz alkenov. Vodo lahko dodamo kateremu koli alkenu v prisotnosti kislin.

Dodatek sledi Markovnikovemu pravilu.

3. Iz alkinov. Acetilen in terminalni alkini reagirajo s formaldehidom, drugimi aldehidi in ketoni, da dobijo primarne, sekundarne oziroma terciarne alkohole.

4. Iz alkadienov. Alkadieni podobno kot alkeni pridruži se v prisotnosti kislin voda.

Dodatek prvega mola vode gre predvsem na položaje 1 - 4. Kdaj

nastane dodatek drugega mola vode dioli. Spodaj so primeri obeh

5. Iz alkil halogenidov. Halogeni alkili vstopijo v reakcijo nukleofilne substitucije halogena za hidroksil z vodnimi raztopinami alkalij:

6. Iz dihaloidnih derivatov. Pod delovanjem alkalij na dihalogene derivate alkanov dobimo dihidrične alkohole (ali diole):

Kot je prikazano zgoraj, je 1,2-etandiol (etilen glikol) pridobljen iz 1,2-dibromoetana. Ta diol se zelo pogosto uporablja pri proizvodnji antifriza. Na primer, v tekočini proti zmrzovanju za hlajenje motorjev z notranjim zgorevanjem - "Tosol-A 40" svojih 40%.

7. Iz trihaloidnih derivatov. Iz 1,2,3-trikloropropana, na primer, dobimo široko uporabljen glicerol (1,2,3-propantriol).

8. Iz aminov. Pri segrevanju z vodno paro v prisotnosti katalizatorja pride do reverzibilne reakcije, pri kateri sta končni produkt alkohol z enako strukturo ogljikovega skeleta in amoniak.

Primarni amini se lahko pretvorijo v alkohole tudi z delovanjem natrijevega nitrita v klorovodikovi kislini, ko se ohladi na 2 - 5 °C:

9. Iz aldehidov in ketonov po reakciji Meerwein - Ponndorf - Verley. Keton ali aldehid reagira z alkoholom v prisotnosti katalizatorja, aluminijevega alkoholata. Kot alkoksi skupine vzamejo ostanke istega alkohola, ki se vzame kot reagent. Na primer, v spodnji reakciji se aluminijev tributoksid vzame skupaj z običajnim butilnim alkoholom. Reakcija je reverzibilna in ravnotežje v njej se po Le Chatelierjevem principu premakne s presežkom reagenta alkohola.

Prve objave o tej reakciji so se pojavile skoraj istočasno v dveh različnih nemških in eni francoski kemijski reviji v letih 1925-1926. Reakcija je zelo pomembna, saj vam omogoča, da obnovite karbonilno skupino v alkoholno skupino, ne da bi obnovili dvojne vezi, nitro in nitrozo skupine, ki jih vodik in druga redukcijska sredstva pretvorijo v enostavne vezi in amino skupine, za primer:

Kot se vidi dvojna vez, prisoten v ketonu, ohranjeno in v nastalem alkoholu. Spodaj je prikazano, da ko je keto skupina hidrogenirana, je dvojna vez hkrati hidrogenirana.

Podobno sliko opazimo tudi v prisotnosti nitro skupine v ketonu: v reakciji Meerwein-Ponndorf-Werley se ta ohrani, pri hidrogeniranju na katalizatorju pa se reducira na amino skupino:

10. Iz aldehidov in ketonov s hidrogeniranjem na katalizatorjih - kovine platinske skupine: Ni, Pd, Pt:

11. Priprava alkoholov iz aldehidov in ketonov z Grignardovo sintezo.

Reakcije, ki jih je odkril François Auguste Victor Grignard v letih 1900-1920, so velikega pomena za sintezo številnih razredov organskih snovi. Tako je na primer z njihovo pomočjo mogoče pridobiti primarni alkohol iz katerega koli halogenidnega alkila in formaldehida v treh fazah:

Za pridobitev sekundarnega alkohola je treba namesto formaldehida vzeti kateri koli drug aldehid:

Pri hidrolizi takšne soli dobimo alkohol s številom ogljikovih atomov, ki je enako vsoti le-teh v organomagnezijevi spojini in v aldehidu:

Za pridobitev terciarnega alkohola se pri sintezi namesto aldehida uporablja keton:

12. Iz karboksilnih kislin alkohole lahko pridobimo le v dveh stopnjah: v prvi, iz karboksilne kisline, z delovanjem fosforjevega pentaklorida ali z delovanjem žveplovega (IV) oksid diklorida dobimo njegov kislinski klorid:

Na drugi stopnji se nastali kislinski klorid hidrogenira na paladiju v alkohol:

13. Od alkoholatov alkohole zelo enostavno pridobimo s hidrolizo pri sobni temperaturi:

Borove estre je težje hidrolizirati - le pri segrevanju:

Obori, če je več kot 4 g/100 g H 2 O

14. Iz estrov, alkoholov skupaj s karboksilnimi kislinami z avtokatalizo, kislo ali alkalno hidroliza. V avtokatalitskem procesu se kot posledica zelo počasne hidrolize z vodo pojavi šibka karboksilna kislina, ki v nadaljnjem poteku reakcije igra vlogo katalizatorja, kar bistveno pospeši porabo estra in sčasoma pojav alkohola. . Na primer za reakcijo drugič-butil estra 2-metilpropanojske kisline, so kinetične krivulje, to je odvisnost spremembe molskih koncentracij skozi čas, sigmoidne ali S-oblike (glej graf pod reakcijo).

15. Če dodate na ester močno kislino, ki je torej katalizator

reakcija ne bo imela indukcijskega obdobja, ko hidroliza skoraj ne pride (od 0 do 1-krat).

Kinetične krivulje bodo v tem primeru eksponenti: padajoče

za ester in vzpon za alkohol. Postopek se imenuje kislinska hidroliza:

16. Če dodate alkalij v ester(mol na mol ali presežek), potem je reakcija opisana tudi z eksponentnimi kinetičnimi krivuljami, vendar je za razliko od kisle hidrolize, kjer se koncentracije snovi nagibajo k ravnotežnim vrednostim, tukaj končna koncentracija alkohola skoraj enaka začetni koncentraciji etra. Spodaj je reakcija alkalna hidroliza istega estra in graf s kinetičnimi krivuljami. Kot lahko vidite, alkalija tukaj ni katalizator, ampak reagent, reakcija pa je nepovratna:

17. Iz estrov, alkoholov lahko tudi dobite po Bouveauju in Blancu. To metodo so avtorji prvič objavili v dveh različnih francoskih kemijskih revijah leta 1903 in 1906 in je sestavljena iz redukcije estrov z natrijem v alkoholu, na primer:

Kot lahko vidite, v reakciji dobimo dva alkohola: enega iz kislega dela estra in je vedno primarni, drugega iz alkoholnega dela in je lahko karkoli – primarni, sekundarni ali terciarni.

18. Sodobnejši način pridobivanja alkoholi iz estrov leži v njihova redukcija s kompleksnimi hidridi v alkoholate (reakcija (1)), ki se nato s hidrolizo zlahka pretvorijo v alkohole (reakcije (2a) in (2b)), npr.

Tema lekcije: alkeni. Pridobivanje, kemijske lastnosti in uporaba alkenov.

Cilji in cilji lekcije:

• upoštevati posebne kemijske lastnosti etilena in splošne lastnosti alkenov;
• poglobiti in konkretizirati pojme ?-vezi, mehanizme kemijskih reakcij;
• dati začetne ideje o reakcijah polimerizacije in strukturi polimerov;
• analizirati laboratorijske in splošne industrijske metode za pridobivanje alkenov;
• še naprej razvijati zmožnost dela z učbenikom.

oprema: naprava za pridobivanje plinov, raztopina KMnO 4, etilni alkohol, koncentrirana žveplova kislina, vžigalice, žgana svetilka, pesek, tabele "Struktura molekule etilena", "Osnovne kemijske lastnosti alkenov", demonstracijski vzorci "Polimeri".

MED POUKOM

I. Organizacijski trenutek

Nadaljujemo s preučevanjem homologne serije alkenov. Danes moramo razmisliti o metodah pridobivanja, kemijskih lastnostih in uporabi alkenov. Opisati moramo kemijske lastnosti zaradi dvojne vezi, pridobiti začetno razumevanje polimerizacijskih reakcij, razmisliti o laboratorijskih in industrijskih metodah za pridobivanje alkenov.

II. Aktiviranje znanja učencev

1. Katere ogljikovodike imenujemo alkeni?

1. Kakšne so značilnosti njihove strukture?

1. V kakšnem hibridnem stanju so ogljikovi atomi, ki tvorijo dvojno vez v molekuli alkena?

Zaključek: alkeni se od alkanov razlikujejo po prisotnosti ene dvojne vezi v molekulah, kar določa značilnosti kemičnih lastnosti alkenov, metode njihove priprave in uporabe.

III. Učenje nove snovi

1. Metode za pridobivanje alkenov

Sestavite reakcijske enačbe, ki potrjujejo metode za pridobivanje alkenov

– kreking alkanov C 8 H 18 ––> C 4 H 8 + C4H10; (termično kreking pri 400-700 o C)
oktan buten butan
– dehidrogenacija alkanov C 4 H 10 ––> C 4 H 8 + H 2; (t, Ni)
butan buten vodik
– dehidrohalogeniranje haloalkanov C 4 H 9 Cl + KOH ––> C 4 H 8 + KCl + H 2 O;
klorobutan hidroksid buten klorid voda
kalij kalij
– dehidrohalogeniranje dihaloalkanov
- dehidracija alkoholov C 2 H 5 OH -> C 2 H 4 + H 2 O (pri segrevanju v prisotnosti koncentrirane žveplove kisline)
Zapomni si! Pri reakcijah dehidrogenacije, dehidracije, dehidrohalogenacije in dehalogenacije je treba spomniti, da se vodik pretežno loči od manj hidrogeniranih ogljikovih atomov (Zaitsevovo pravilo, 1875)

2. Kemijske lastnosti alkenov

Narava vezi ogljik-ogljik določa vrsto kemičnih reakcij, v katere vstopajo organske snovi. Prisotnost dvojne vezi ogljik-ogljik v molekulah etilenskih ogljikovodikov določa naslednje značilnosti teh spojin:
- prisotnost dvojne vezi omogoča razvrstitev alkenov med nenasičene spojine. Njihova preobrazba v nasičene je možna le kot posledica adicijskih reakcij, kar je glavna značilnost kemičnega obnašanja olefinov;
- dvojna vez je pomembna koncentracija elektronske gostote, zato so reakcije adicije elektrofilne narave;
- dvojna vez je sestavljena iz ene - in ene -vezi, ki je precej zlahka polarizirana.

Reakcijske enačbe, ki označujejo kemijske lastnosti alkenov

a) Reakcije seštevanja

Zapomni si! Substitucijske reakcije so značilne za alkane in višje cikloalkane, ki imajo samo enojne vezi, adicijske reakcije so značilne za alkene, diene in alkine z dvojnimi in trojnimi vezmi.

Zapomni si! Možni so naslednji mehanizmi prekinitve povezave:

a) če sta alkeni in reagent nepolarne spojine, se -vez prekine s tvorbo prostega radikala:

H 2 C \u003d CH 2 + H: H -> + +

b) če sta alken in reagent polarni spojini, potem prekinitev vezi vodi do tvorbe ionov:

c) pri povezovanju na mestu prekinitve vezi reagentov, ki vsebujejo vodikove atome v molekuli, se vodik vedno veže na bolj hidrogeniran ogljikov atom (Morkovnikovo pravilo, 1869).

- reakcija polimerizacije nCH 2 = CH 2 ––> n – CH 2 – CH 2 ––> (– CH 2 – CH 2 –) n
eten polietilen

b) oksidacijska reakcija

Laboratorijske izkušnje. Pridobite etilen in preučite njegove lastnosti (navodila na študentskih mizah)

Navodila za pridobivanje etilena in poskusi z njim

1. V epruveto damo 2 ml koncentrirane žveplove kisline, 1 ml alkohola in manjšo količino peska.
2. Epruveto zaprite z zamaškom z odvodno cevko za plin in jo segrejte v plamenu alkoholne žarnice.
3. Uhajajoči plin prepustite skozi raztopino kalijevega permanganata. Upoštevajte spremembo barve raztopine.
4. Prižgite plin na koncu plinske cevi. Bodite pozorni na barvo plamena.

- Alkeni gorijo s svetlečim plamenom. (Zakaj?)

C 2 H 4 + 3O 2 -> 2CO 2 + 2H 2 O (pri popolni oksidaciji sta reakcijska produkta ogljikov dioksid in voda)

Kvalitativna reakcija: "blaga oksidacija (v vodni raztopini)"

- alkeni razbarvajo raztopino kalijevega permanganata (Wagnerjeva reakcija)

V težjih pogojih v kislem okolju so lahko produkti reakcije karboksilne kisline, na primer (v prisotnosti kislin):

CH 3 - CH \u003d CH 2 + 4 [O] -> CH 3 COOH + HCOOH

– katalitična oksidacija

Zapomni si glavno stvar!

1. Nenasičeni ogljikovodiki aktivno vstopajo v adicijske reakcije.
2. Reaktivnost alkenov je posledica dejstva, da - se vez zlahka prekine pod delovanjem reagentov.
3. Kot posledica dodajanja pride do prehoda ogljikovih atomov iz sp 2 - v sp 3 - hibridno stanje. Reakcijski produkt ima omejevalni značaj.
4. Ko etilen, propilen in druge alkene segrejemo pod pritiskom ali v prisotnosti katalizatorja, se njihove posamezne molekule združijo v dolge verige – polimere. Polimeri (polietilen, polipropilen) so velikega praktičnega pomena.

3. Uporaba alkenov(učenčevo sporočilo po naslednjem načrtu).

1 - pridobivanje goriva z visokim oktanskim številom;
2 - plastika;
3 - eksplozivi;
4 - antifriz;
5 - topila;
6 - za pospešitev zorenja plodov;
7 - pridobivanje acetaldehida;
8 - sintetična guma.

III. Utrjevanje preučenega gradiva

Domača naloga:§§ 15, 16, pr. 1, 2, 3 str. 90, npr. 4, 5 str. 95.

Fizikalne lastnosti alkenov so podobne tistim alkanov, čeprav imajo vsi nekoliko nižje tališče in vrelišče kot ustrezni alkani. Na primer, pentan ima vrelišče 36 °C, medtem ko ima penten-1 vrelišče 30 °C. V normalnih pogojih so C 2 - C 4 alkeni plini. C 5 - C 15 - tekočine, začenši s C 16 - trdne snovi. Alkeni so netopni v vodi, topni v organskih topilih.

Alkeni so v naravi redki. Ker so alkeni dragocene surovine za industrijsko organsko sintezo, je bilo razvitih veliko metod za njihovo proizvodnjo.

1. Glavni industrijski vir alkenov je kreking alkanov, ki sestavljajo olje:

3. V laboratorijskih pogojih alkene dobimo z reakcijami cepitve (eliminacije), pri katerih se od sosednjih ogljikovih atomov odcepi dva atoma ali dve skupini atomov, pri čemer nastane dodatna p-vez. Te reakcije vključujejo naslednje.

1) Dehidracija alkoholov se pojavi, ko se segrejejo s sredstvi za odstranjevanje vode, na primer z žveplovo kislino pri temperaturah nad 150 ° C:

Ko se H 2 O odcepi od alkoholov, HBr in HCl od alkil halogenidov, se vodikov atom pretežno odcepi od atoma sosednjih ogljikovih atomov, ki je povezan z najmanjšim številom vodikovih atomov (od najmanj hidrogeniranega ogljikovega atoma). Ta vzorec se imenuje Zaitsevovo pravilo.

3) Dehalogenacija nastane, ko se dihalidi, ki imajo atome halogenov pri sosednjih ogljikovih atomih, segrevamo z aktivnimi kovinami:

CH 2 Br -CHBr -CH 3 + Mg → CH 2 \u003d CH-CH 3 + Mg Br 2.

Kemične lastnosti alkenov določa prisotnost dvojne vezi v njihovih molekulah. Elektronska gostota p-vezi je precej mobilna in zlahka reagira z elektrofilnimi delci. Zato številne reakcije alkenov potekajo po mehanizmu elektrofilni dodatek, označen s simbolom A E (iz angleščine, adicijski elektrofil). Elektrofilne adicijske reakcije so ionski procesi, ki potekajo v več fazah.

Na prvi stopnji elektrofilni delec (najpogosteje je to H + proton) sodeluje s p-elektroni dvojne vezi in tvori p-kompleks, ki se nato spremeni v karbokation, tako da tvori kovalentno s-vez med elektrofilni delec in eden od ogljikovih atomov:

alkenski p-kompleksni karbokation

Na drugi stopnji karbokation reagira z anionom X- in tvori drugo s-vez zaradi elektronskega para aniona:

Vodikov ion se pri elektrofilnih adicijskih reakcijah veže na ogljikov atom v dvojni vezi, ki ima več negativnega naboja. Porazdelitev naboja je določena s premikom gostote p-elektronov pod vplivom substituentov: .

Substituenti darovalca elektronov, ki kažejo učinek +I, premaknejo gostoto p-elektronov na bolj hidrogeniran ogljikov atom in na njem ustvarijo delni negativni naboj. To pojasnjuje Markovnikovo pravilo: ko so polarne molekule, kot je HX (X = Hal, OH, CN, itd.), vezane na nesimetrične alkene, se vodik prednostno veže na bolj hidrogeniran ogljikov atom na dvojni vezi.

Razmislite o konkretnih primerih adicijskih reakcij.

1) Hidrohalogenacija. Ko alkeni medsebojno delujejo z vodikovimi halogenidi (HCl, HBr), nastanejo alkil halogenidi:

CH 3 -CH \u003d CH 2 + HBr ® CH 3 -CHBr-CH 3.

Reakcijski produkti so določeni z Markovnikovim pravilom.

Vendar je treba poudariti, da polarne molekule HX v prisotnosti katerega koli organskega peroksida ne reagirajo z alkeni po Markovnikovem pravilu:

To je posledica dejstva, da prisotnost peroksida povzroča radikalni in ne ionski reakcijski mehanizem.

2) Hidracija. Pri interakciji alkenov z vodo v prisotnosti mineralnih kislin (žveplove, fosforne) nastanejo alkoholi. Mineralne kisline delujejo kot katalizatorji in so vir protonov. Tudi dodajanje vode sledi Markovnikovemu pravilu:

CH 3 -CH \u003d CH 2 + HOH ® CH 3 -CH (OH) -CH 3.

3) Halogenacija. Alkeni razbarvajo bromovo vodo:

CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 ® BrCH 2 -CH 2 Br.

Ta reakcija je kvalitativna za dvojno vez.

4) Hidrogenacija. Dodajanje vodika se pojavi pod delovanjem kovinskih katalizatorjev:

kjer je R \u003d H, CH 3, Cl, C 6 H 5 itd. Molekula CH 2 \u003d CHR se imenuje monomer, nastala spojina je polimer, število n je stopnja polimerizacije.

Polimerizacija različnih alkenskih derivatov daje dragocene industrijske izdelke: polietilen, polipropilen, polivinilklorid in druge.

Poleg adicije so za alkene značilne tudi oksidacijske reakcije. Z blago oksidacijo alkenov z vodno raztopino kalijevega permanganata (Wagnerjeva reakcija) nastanejo dihidrični alkoholi:

ZSN 2 \u003d CH 2 + 2KMn O 4 + 4H 2 O ® ZNOCH 2 -CH 2 OH + 2MnO 2 ↓ + 2KOH.

Zaradi te reakcije vijolična raztopina kalijevega permanganata hitro postane brezbarvna in obori se rjava oborina manganovega oksida (IV). Ta reakcija, tako kot razbarvanje bromove vode, je kvalitativna za dvojno vez. Med trdo oksidacijo alkenov z vrelo raztopino kalijevega permanganata v kislem mediju pride do popolnega razpada dvojne vezi s tvorbo ketonov, karboksilnih kislin ali CO 2, na primer:

Oksidacijske produkte lahko uporabimo za določitev položaja dvojne vezi v začetnem alkenu.

Kot vsi drugi ogljikovodiki, alkeni gorijo in z obilico zraka tvorijo ogljikov dioksid in vodo:

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

Z omejenim dostopom zraka lahko zgorevanje alkenov povzroči nastanek ogljikovega monoksida in vode:

C n H 2n + nO 2 ® nCO + nH 2 O.

Če zmešate alken s kisikom in to mešanico prenesete čez srebrov katalizator, segret na 200 ° C, nastane alken oksid (epoksialkan), na primer:

Pri kateri koli temperaturi se alkeni oksidirajo z ozonom (ozon je močnejši oksidant kot kisik). Če plinasti ozon spustimo skozi raztopino alkena v ogljikovem tetrakloridu pri temperaturah pod sobno temperaturo, pride do reakcije adicije in nastanejo ustrezni ozonidi (ciklični peroksidi). Ozonidi so zelo nestabilni in lahko zlahka eksplodirajo. Zato jih običajno ne izoliramo, ampak jih takoj po pripravi razgradimo z vodo - v tem primeru nastanejo karbonilne spojine (aldehidi ali ketoni), katerih struktura kaže na strukturo alkena, podvrženega ozoniranju.

Nižji alkeni so pomembni izhodni materiali za industrijsko organsko sintezo. Iz etilena dobimo etilni alkohol, polietilen, polistiren. Propen se uporablja za sintezo polipropilena, fenola, acetona, glicerina.

alkeni- nenasičeni ogljikovodiki, ki vsebujejo eno dvojno vez. Primeri alkenov:

Metode za pridobivanje alkenov.

1. Krekiranje alkanov pri 400-700°C. Reakcija poteka po mehanizmu prostih radikalov:

2. Dehidrogenacija alkanov:

3. Reakcija izločanja (cepitve): 2 atoma ali 2 skupini atomov se odcepi od sosednjih ogljikovih atomov in nastane dvojna vez. Te reakcije vključujejo:

A) Dehidracija alkoholov (segrevanje nad 150 ° C, s sodelovanjem žveplove kisline kot reagenta za odstranjevanje vode):

B) Cepitev vodikovih halogenidov, ko so izpostavljeni alkoholni raztopini alkalij:

Vodikov atom se loči predvsem od ogljikovega atoma, ki je povezan z manjšim številom vodikovih atomov (najmanj hidrogenirani atom) - Zajcevovo pravilo.

B) Dehalogenacija:

Kemijske lastnosti alkenov.

Lastnosti alkenov so določene s prisotnostjo večkratne vezi, zato alkeni vstopijo v reakcije elektrofilne adicije, ki potekajo v več stopnjah (H-X - reagent):

1. stopnja:

2. stopnja:

.

Vodikov ion v tej vrsti reakcije pripada ogljikovemu atomu, ki ima bolj negativen naboj. Porazdelitev gostote je:

Če je kot substituent darovalec, ki se kaže kot učinek +I-, se elektronska gostota premakne proti najbolj hidrogeniranemu ogljikovemu atomu in na njem ustvari delno negativen naboj. Reakcije gredo naprej Markovnikovo pravilo: pri pritrjevanju polarnih molekul te vrste HX (HCl, HCN, HOH itd.) pri nesimetričnih alkenih se vodik dodaja prednostno bolj hidrogeniranemu ogljikovemu atomu na dvojni vezi.

A) Reakcije seštevanja:
1) Hidrohalogeniranje:

Reakcija poteka po Markovnikovem pravilu. Če pa je v reakciji prisoten peroksid, se pravilo ne upošteva:

2) Hidracija. Reakcija poteka po Markovnikovem pravilu v prisotnosti fosforne ali žveplove kisline:

3) Halogenacija. Posledično se bromova voda razbarva - to je kvalitativna reakcija na večkratno vez:

4) Hidrogenacija. Reakcija poteka v prisotnosti katalizatorjev.