Алкени — ненасичені вуглеводні, в молекулах яких між двома атомами Карбону є один подвійний зв'язок, їх часто називають вуглеводнями етиленового ряду, оскільки найпростішим представником його є етилен Н2С=СН2. Іноді їх називають олефінами, оскільки нижчі газоподібні алкени, вступаючи в реакції з хлором або бромом, утворюють оліїсті сполуки, не розчинні у воді рідини (франц. olefiant — маслородний). Слово «алкени» за номенклатурою ІЮПАК є похідним слова «алкани», в якому суфікс -ан замінений на суфікс -єн, що свідчить про наявність в молекулі речовини подвійного зв'язку.
1.2.1. Способи одержання. Алкени у вільному стані в природі зустрічаються дуже рідко. Для їх одержання використовують промислові і лабораторні способи.
1. Крекінг алканів — основний промисловий спосіб їх одержання. Для цього беруть фракції нафти, що містять високомолекулярні алкани, і піддають крекінгу:
СН3 - (СН2)8 - СН3 → СН3 - (СН2)3 - СН3 + СН2 = СН - СН2 - СН2 - СН3.
Для одержання низькомолекулярних алкенів застосовують піроліз (при 700—800°С) газоподібних алканів природних і попутних газів. Вихід алкенів (переважно С2Н4 і С3Н6) становить 50 % і більше.
2. Дегідрування алканів -- промисловий спосіб одержання алкенів, сировиною для якого є ізомери алканів, а каталізатором — алюмохромокалієві галуни (К2О - Сг2О3 - А12О3). Реакція протікає при високих температурах (560-620°С):
CH3 – CH2 – CH2 – CH3 → CH2 = CH - CH2 - CH3 + Н2
CH3 – CH2 – CH2 – CH3 → CH3 - CH = CH - CH3 + H2
3. Дегідратація спиртів (відщеплення води від спиртів) відноситься до лабораторних способів одержання алкенів. Дегідратацію проводять рідиннофазовим і парофазовим способами. При рідиннофазовому способі найчастіше каталізатором є H2SO4 (інколи - Н3РО4, Al2O3, ZnCl2). Реакція протікає в дві стадії: спочатку утворюється алкілсульфатна кислота (естер), потім - алкен:
CH3 – CH2OH + HO-SO3H → CH3 – CH2 – O – SO3H + H2O,
CH3 – CH2 – O – SO3H → CH2 = CH2 + H2SO4
Для одержання алкенів парофазовим способом пари спирту пропускають над каталізатором при нагріванні:
t
CH3 – CH2 – CH2 – CH2OH → CH3 – CH2 – CH = CH2 + H2O
kat
4. Дегалогенування дигалогенопохідних алканів. На дигалогенопохідні алканів діють цинковим пилом у спиртовому розчині при нагріванні:
CH2 - Br
| + Zn → CH2 = CH2 + ZnBr2
CH2 - Br
Хімічні властивості.Вони визначаються наявністю подвійного зв'язку між двома атомами Карбону в молекулі алкену. Ненасичені атоми Карбону зв'язані між собою σ- і π-зв'язками. Оскільки σ-зв'язок більш міцний, ніж π-зв'язок, на його розрив необхідно витратити 341,9 кДж/моль, а на π-зв'язок — 269,8, подвійний зв'язок — 611,7 кДж/моль. При розриві подвійного зв'язку відбувається розпад π-зв'язку і по місцю розриву відбувається реакція приєднання атомів і атомних груп, внаслідок чого утворюється насичена сполука. Таким чином, для алкенів характерні реакції приєднання, окислення і полімеризаціі.
1. Реакція галогенування. Здатність до взаємодії алкенів з галогенами зменшується в ряду С1>Вг>І. Реакція протікає за електрофільним механізмом. Спочатку утворюється π-комплекс внаслідок взаємодії (атаки) електрофільної частинки (частинки, що приєднує електрони) галогену, іон якого виникає при електролітичному розриві його молекули, і π-електронів подвійного зв'язку алкену, що при цьому розривається:
CH2 = CH2 + Br2 → CH – CH
| |
Br Br
2. Приєднання галогеноводнів. Реакція проходить за правилом Марковнікова (1896).
Правило Марковнікова: при взаємодії галогеноводнів з несиметричними молекулами алкенів Гідроген приєднується за місцем подвійного зв'язку переважно до того атому Карбону, біля якого є більше атомів Гідрогену (до найбільш гідрогенізованого), а атом галогену - до атому Карбону, біля якого менше атомів Гідрогену або зовсім їх немає.
СН3 - СН = СН2 + НС1 → СН3 - СН - СН3.
|
С1
3. Реакція гідратації. Приєднання води призводить до утворення спиртів. Сировиною є гази крекінгу і коксовий газ, каталізатором — частіше всього H2SO4, інколи - тверді каталізатори. За умов використання сульфатної кислоти в ролі каталізатора реакція відбувається в дві стадії: спочатку утворюється проміжний продукт - алкілсульфатна кислота, потім вона піддається гідролізу, що призводить до утворення спирту і виділення каталізатора — сульфатної кислоти:
СН2 = СН2 + HO-S03H → СН3 - СН2 - О - S03H,
СН3 – СН2 - О - SO3H + НОН → СН3 - СН2 - ОН + H2SO4.
Якщо алкен є гомологом етилену, молекула води приєднується за місцем розриву зв'язку за правилом Марковнікова:
СН2 = СН - СН3 + НО - S03H → СН3 - СН - СН3,
|
OSO3H
СН3 - СН - СН3 + HOH → CH3 – CH – CH3 + H2SO4
| |
OSO3H OH
4. Реакції окислення алкенів проходять різними способами.
а) Горіння — енергійне окислення киснем повітря, яке призводить до повного руйнування молекули алкену з утворенням диоксиду карбону (IV) і води:
CH2 = CH2 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O
б) Окислення розчином КМnО4 в нейтральному або слабо лужному середовищі. Дану реакцію називають реакцією Вагнера (1886), вона дає можливість відкрити в молекулах органічних речовин подвійний зв'язок. В результаті реакції розчин перманганату калію знебарвлюється або стає бурим (при надлишку КМnО4 утворюється бурий осад МnО2,). Окислення етилену призводить до утворення двоатомного спирту етиленгліколю:
CH2 CH2OH
| | + H2O + O → |
CH2 CH2OH
в) Окислення хромовою сумішшю. При такому окисленні відбувається розрив подвійного зв'язку алкену, внаслідок чого утворюються дві групи речовин, що містять в своїх молекулах Оксиген, з меншою кількістю атомів Карбону в порівнянні з вихідною речовиною:
CH3–CH2–CH2–CH=СН2 → CH3–CH2–CH2–COOH + H–COOH
Дата добавления: 2015-04-20; просмотров: 221 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |