Лекция 3. Алкены

E-mail: dilsodhas45@gmail.com

АЛКЕНЫ

©ХАСАНОВ ДИЛШОД

©ТОБМК

Алкены

• (этиленовые углеводороды, олефины) - непредельные алифатические углеводороды, молекулы которых содержат двойную связь.
• Общая формула ряда алкенов:

06/15/2022

Простейшие представители

06/15/2022

Алкены

• В отличие от предельных углеводородов, алкены содержат двойную связь С=С, которая осуществляется 4-мя общими электронами:
• В образовании такой связи участвуют атомы углерода в sp 2 -гибридизованном состоянии

06/15/2022

Строение С=С связи

• Каждый из атомов имеет по три 2sp 2 -гибридных орбитали, направленных друг к другу под углом 120°, и одну негибридизованную 2р-орбиталь, расположенную под углом 90° к плоскости гибридных АО:

06/15/2022

Строение С=С связи

• Двойная связь является сочетанием σ- и π-связей (хотя она изображается двумя одинаковыми черточками, всегда следует учитывать их неравноценность).
• σ-Связь возникает при осевом перекрывании sp 2 -гибридных орбиталей,
• π -связь – при боковом перекрывании р-орбиталей соседних sp 2 -гибридизованных атомов углерода.

06/15/2022

Номенклатура алкенов

• названия алкенов производят от названий соответствующих алканов (путем замены суффикса –ан на –ен :
• 2 атома С → этан → этен; 3 атома С → пропан → пропен
• Главная цепь выбирается таким образом, чтобы она обязательно включала в себя двойную связь.

06/15/2022

Номенклатура алкенов

• Нумерацию углеродных атомов начинают с ближнего к двойной связи конца цепи.
• Цифра, обозначающая положение двойной связи, ставится обычно после суффикса –ен.
• Например:

06/15/2022

Номенклатура алкенов

• В номенклатуре различных классов органических соединений наиболее часто используются следующие одновалентные радикалы алкенов:

06/15/2022

Номенклатура алкенов

Назовите следующие алкены:

• CH 2 =CH 2
• CH 3 —CH=CH 2
• CH 3 —CH 3 —CH=CH 2
• CH 3 —CH=CH—CH 3
• CH 2 =CH—CH=CH 2
• CH 3 —CH=CH 2

|

CH 3

06/15/2022

ОТВЕТЫ

• 1) ЭТЕН (АЦЕТИЛЕН)
• 2) ПРОПИЛЕН
• 3)БУТЕН
• 4)БУТЕН-2
• 5) БУТАДИЕН-1,3

06/15/2022

Структурная изомерия алкенов

1. Изомерия углеродного скелета (начиная с С 4 Н 8 ):

06/15/2022

Структурная изомерия алкенов

2. Изомерия положения двойной связи (начиная с С 4 Н 8 ) :

06/15/2022

Структурная изомерия алкенов

3.Межклассовая изомерия с циклоалканами, начиная с С 3 Н 6 :

06/15/2022

Пространственная изомерия алкенов

• Вследствие жесткой закрепленности атомов поворотная изомерия относительно двойной связи не проявляется.
• Но становится возможной цис - транс -изомерия:

06/15/2022

Пространственная изомерия алкенов

• в молекуле СН 3 –СН=СН–СН 3 группы СН 3 могут находиться либо по одну сторону от двойной связи в цис -изомере, либо по разные стороны в транс -изомере:

06/15/2022

Свойства алкенов

Физические свойства алкенов изменяются в гомологическом ряду:

• от С 2 Н 4 до С 4 Н 8 – газы,
• начиная с С 5 Н 10 – жидкости,
• с С 18 Н 36 – твердые вещества.
• Алкены практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях

06/15/2022

Свойства алкенов

Химические свойства алкенов определяются строением и свойствами двойной связи С=С, которая значительно активнее других связей в молекулах этих соединений.

Алкены химически более активны, чем алканы.

06/15/2022

Реакции присоединения

• Алкены вступают в реакции с различными соединениями:

06/15/2022

Гидрирование (присоединение водорода)

• Алкены взаимодействуют с водородом при нагревании в присутствии металлов Pt, Pd или Ni:

06/15/2022

Гидрирование (присоединение водорода)

• Присоединение водорода к атомам углерода в алкенах приводит к понижению степени их окисления:

• Поэтому гидрирование алкенов относят к реакциям восстановления.

06/15/2022

Гидрирование (присоединение водорода)

• Эта реакция используется в промышленности для получения высокооктанового топлива:

06/15/2022

Галогенирование (присоединение галогенов)

• Присоединение галогенов по двойной связи С=С происходит легко в обычных условиях (при комнатной температуре, без катализатора):

• Эти реакции протекают по механизму электрофильного присоединения

06/15/2022

Механизм электрофильного присоединения галогена к алкенам

• Электрофильные ("любящие электроны") реагенты, это частицы (катионы или молекулы), имеющие свободную орбиталь на внешнем электронном уровне (H + , CH 3 + , Br + , Cl + , NO 2 + , AlCl 3 и т.п.) :

06/15/2022

Механизм электрофильного присоединения галогена к алкенам

• Механизм присоединения протекает в три стадии:
• Стадия 1 : образование π-комплекса. p-Электронное облако двойной связи С=С взаимодействует с электрофилом, например, с катионом брома (Br + ):

06/15/2022

Механизм электрофильного присоединения галогена к алкенам

• Стадия 2 (лимитирующая): образование карбокатиона. Электрофил (Br + ) присоединяется к одному из атомов углерода за счет электронной пары π-связи.
• На втором углеродном атоме, лишенном связывающих p-электронов, появляется положительный заряд:

06/15/2022

Механизм электрофильного присоединения галогена к алкенам

• Стадия 3 : взаимодействие карбокатиона с анионом Br - , образовавшемся при диссоциации HBr (или Вr 2 ), которое приводит к продукту реакции:

06/15/2022

Механизм электрофильного присоединения галогена к алкенам)

• Изменение энергии на различных стадиях реакции:

06/15/2022

Гидрогалогенирование (присоединение галогеноводородов)

• Реакция идет по механизму электрофильного присоединения с гетеролитическим разрывом связей.
• Электрофилом является протон Н + в составе молекулы галогеноводорода HX (X - галоген):

06/15/2022

Гидрогалогенирование (присоединение галогеноводородов)

• Механизм реакции протекает в три стадии:

06/15/2022

Гидратация (присоединение воды)

• Гидратация происходит в присутствии минеральных кислот по механизму электрофильного присоединения:

06/15/2022

Гидратация (присоединение воды)

• Реакция происходит в присутствии минеральных кислот (донора Н + ) по механизму электрофильного присоединения:

06/15/2022

Полимеризация алкенов

• 1. Полимеризация – реакция образования высокомолекулярного соединения (полимера) путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера) по схеме:

06/15/2022

Полимеризация алкенов

• Число n называется степенью полимеризации. Реакции полимеризации алкенов идут в результате присоединения по кратным связям:

06/15/2022

Полимеризация алкенов

• 2. Димеризация алкенов – образование димера в результате реакции присоединения.
• В присутствии минеральной кислоты (донора протона Н + ) происходит присоединение протона по двойной связи:

06/15/2022

Получение алкенов

• I. Крекинг алканов:

• например:

06/15/2022

Получение алкенов

• II. Отщепление (элиминирование) двух атомов или групп атомов от соседних атомов углерода с образованием между ними π-связи двух типов:

• дегидратация
• дегидрогалогенирование

06/15/2022

Получение алкенов

• II. Отщепление :

• дегидратация (при температуре менее 150°C в присутствии водоотнимающих реагентов )

06/15/2022

Получение алкенов

• II. Отщепление :

• Дегидрогалогенирование (Дегидрогалогенирование моногалогеналканов при действии спиртового раствора щелочи)

06/15/2022

Применение алкенов

• Алкены применяются в качестве исходных продуктов в производстве полимерных материалов (пластмасс, каучуков, пленок) и других органических веществ

06/15/2022

Применение алкенов

• Этилен (этен) Н 2 С=СН 2 используется для получения многих органических соединений.

06/15/2022

Применение алкенов

• Пропилен (пропен) Н 2 С=СН 2 –СН 3 и бутилены (бутен-1 и бутен-2) используются для получения спиртов и полимеров.
• Изобутилен (2-метилпропен) Н 2 С=С(СН 3 ) 2 применяется в производстве синтетического каучука.

06/15/2022

1. Контрольная работа

Дайте названия следующих алкенов, полученных из алканов:

- пропан

- декан

- октан

- этан

- пентан

- гексан

06/15/2022

ОТВЕТЫ

• 1) ПРОПИЛЕН
• 2) ДЕКЕН
• 3)ОКТЕН
• 4) АЦЕТИЛЕН
• 5) ПЕНТЕН
• 6)ГЕКСЕН

06/15/2022

2.Контрольная работа

Назовите соединение:

Ответ 1 : 3-метил-4-этилпентен-2 Ответ 2 : 3-метил-2-этилпентен-3 Ответ 3 : 3,4-диметилгексен-2 Ответ 4 : 2-этил-3-метилпентен-2

06/15/2022

ОТВЕТ

• ОТВЕТ 1

06/15/2022

3. Контрольная работа

Сколько изомерных алкенов соответствует формуле С 4 Н 8 ?

Ответ 1 : изомеров нет Ответ 2 : два Ответ 3 : три Ответ 4 : четыре

06/15/2022

• ОТВЕТ 4

06/15/2022

4. Контрольная работа

Двойная связь является сочетанием . . .

Ответ 1 : двух σ-связей Ответ 2 : двух π-связей Ответ 3 : одной σ-связи и одной π-связи Ответ 4 : ионной связи и ковалентной связи

06/15/2022

• ОТВЕТ 3

06/15/2022

5. Контрольная работа

Какова гибридизация атомов углерода в молекуле алкена:

Ответ 1 : 1 и 4 – sp 2 , 2 и 3 – sp 3 Ответ 2 : 1 и 4 – sp 3 , 2 и 3 – sp 2 Ответ 3 : 1 и 4 – sp 3 , 2 и 3 – sp Ответ 4 : 1 и 4 – не гибридизованы, 2 и 3 – sp 2

06/15/2022

• ОТВЕТ 2

06/15/2022

6. Контрольная работа

Наиболее характерными реакциями алкенов являются:

Ответ 1 : реакции замещения Ответ 2 : реакции присоединения Ответ 3 : реакции разложения

06/15/2022

ОТВЕТ

• ОТВЕТ 2.

06/15/2022