Физические свойства некоторых алкенов показаны в табл. 1. Первые три представителя гомологического ряда алкенов (этилен, пропилен и бутилен) — газы, начиная с C5H10 (амилен, или пентен-1) — жидкости, а с С18Н36 — твердые вещества. С увеличением молекулярной массы повышаются температуры плавления и кипения. Алкены нормального строения кипят при более высокой температуре, чем их изомеры, имеющие изостроение. Температуры кипения цис-изомеров выше, чем транс-изомеров, а температуры плавления — наоборот.
Алкены плохо растворимы в воде (однако лучше, чем соответствующие алканы), но хорошо — в органических растворителях. Этилен и пропилен горят коптящим пламенем.
Этилен (этен) С2Н4
Пропилен (пропен) С3Н6
Бутилен (бутен-1) C4H8
Цис-бутен-2 С4Н8
Транс-бутен-2 С4Н8
Изобутилен (2-метилпропен) С4Н8
Амилен (пентен-1) C5H10
Гексилен (гексен-1) С6Н12
Гептилен (гептен-1) C7H14
Октилен (октен-1) C8H16
Нонилен (нонен-1) C9H18
Децилен (децен-1) С10Н20
Химические свойства алкенов
Для алкенов наиболее типичными являются реакции присоединения. В реакциях присоединения двойная связь выступает как донор электронов, поэтому для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения.
Реакции присоединения
1. Гидрирование (гидрогенизация – взаимодействие с водородом):CnH2n + H2 t, Ni → CnH2n+2
2. Галогенирование (взаимодействие с галогенами):CnH2n + Г2 → СnH2nГ2
CH2=CH2 + Br2 → CH2-CH2 (1,2-дибромэтан)
│ │
Br Br
Это качественная реакция алкенов – бромная вода Br2 (бурая жидкость) обесцвечивается.
3. Гидрогалогенирование* (взаимодействие с галогенводородами):R-CH=CH2 + HГ → R-CH-CH3
│
Г
4. Гидратация* (присоединение молекул воды): R-CH=CH2 + H-OH t,H3PO4→ R- CH-CH3
│
OH
CH2=CH2 + H2O t,H3PO4→ CH3-CH2-OH (этанол – этиловый спирт)
* Присоединение галогенводородов и воды к несимметричным алкенам происходит по правилу Марковникова В.В.
Присоединение водорода происходит к наиболее гидрированному атому углерода при двойной углерод-углеродной связи.
Исключения!!!
1) Если в алкене присутствует электроноакцепторный заместитель, т.е. группа, способная оттягивать на себя электронную плотность:
F3C ← CH=CH2 + H-Br → F3C - CH2 - CH2(Br) 1,1,1- трифтор-3-бромпропан
2) Присоединение в присутствии Н2О2 (эффект Хараша) или органической перекиси
(R-O-O-R ):
СH3-CH=CH2 + H-Br Н2О2 → H3C - CH2 - CH2(Br)
5. Реакции полимеризации:
nCH2=CH2 t, p, kat-TiCl4, Al(C2H5)3 → (-CH2-CH2-)n
мономер - этилен полимер – полиэтилен
nCH2=CH-CH3 t, p, kat → (-CH2-CH-)n
│
CH3
полимер – полипропилен
Реакции окисления
1. Горение: CnH2n + 3n/2O2 t, p, kat → nCO2 + nH2O + Q (пламя ярко светящее)….
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКЕНОВ.
1. Действие спиртовых растворов едких щелочей на галогенпроизводные
H3C-CH2-CH2BrH3C-CH=CH2+NaBr+H2O
2.Действие на спирты водоотнимающих средств
3.Действие Zn или Mg на дигалогенпроизводные с двумя атомами галогена у соседних атомов
4.Гидрирование ацетиленовых углеводородов над катализаторами с пониженной активностью( Fe)
Этилен находит применение как исходное вещество для синтеза этанола, различных галогенпроизводных, окиси этилена, иприта, для получения полиэтилена других синтетических высокополимеров. Имеет значительное применение для ускорения созревания овощей и фруктов. Для этой цели при 18-20 оС достаточно добавить к воздуху 0,005-0,01 объемного процента этилена.
Пропен (пропилен) входит в состав газов крекинга. Может быть получен дегидированием пропана, входящего в состав попутного нефтяного газа. Служит сырьем для получения глицерина и изопропилового спирта; из последнего затем получают ацетон.
Пропилен бесцветны горючий газ. (Теплота сгорания 10900 ккал/кг; растворимость в воде незначительна. Температура самовоспламенения 410 оС; область воспламенения 2,2-10,3 % объемн; максимальная нормальная скорость горения 0,683 м/сек. Минимальное взрывоопасное содержание кислорода при разбавлении пропиленово-водушных смесей углекислым газом – 14,6 % объемн.; азотом – 11,9 % объемн. Для предупреждения взрыва при аварийном истечении пропилена и тушения факела в закрытых объемах минимальная концентрация СО2 – 305 объемн.; азота – 43 % объемн.)
Бутилены (1-бутен и 2-бутен), (изобутилен) – бесцветные горючие газы. Вместе с бутаном их выделяют из паров крекинга (бутан- бутиленовая фракция). Путем дегидрирования эту смесь превращают в 1,3-бутадиен- исходное сырье для получения одного из видов синтетического каучука. (Теплота сгорания 10800 ккал/кг; Температура самовоспламенения 384 оС, область воспламенения 1,69-9,4% объемн.)
28 Диеновые углеводы(диены) Общая характе-ка: Строение, классиф, номенклатура.
Диеновые углеводороды (алкадиены, или диолефины)
Непредельные соединения, содержащие в молекуле две двойные связи, называются диеновыми углеводородами (диолефииами, или алкадиенами).
Диеновые углеводороды на два атома водорода беднее, чем алкены с тем же числом углеродных атомов. Поэтому общая формула таких соединений СnН2n - 2
1. Строение и классификация
Две двойные связи в алкадиенах могут находиться в различных положениях относительно друг друга. Если они расположены рядом, то такие связи называются кумулированными (I), если же разделены одной простой связью (II) — сопряженными или конъюгированными. Двойные связи, разделенные двумя или несколькими простыми, называются изолированными или несопряженными (III): Н2С=С=СН2 Н2С=СН—CН=СН2 H2C=CH—CH2—CH2—CH=CH2
(I) (II) 3
Из этих трех видов диеновых углеводородов наибольшее значение имеют диены с сопряженными двойными связями. Рассмотрим эти соединения на примере дивинила (бутадиена-1,3). Установлено, что двойные связи в его молекуле (C1—C2 и С3—С4) рис. 1) несколько длиннее (0,136 нм), чем двойная связь в этилене (0,134 нм). Простая же связь (С2—С3), расположенная между двумя двойными связями, короче обычной s-связи (сравните: 0,146 нм в дивиниле и 0,154 нм в этане). Причина такого "выравнивания" длин углерод-углеродных связей в дивиниле состоит в том, что 2р-орбитали всех четырех углеродных атомов перекрываются между собой (правда, это перекрывание между C2 и С3 несколько меньше) с образованием единой молекулярной орбитали с равномерным по своей молекуле p-электронным облаком.
Взаимодействие двух соседних p-связей способствует процессу взаимного влияния атомов в такой системе (эффект сопряжения). Это приводит к снижению общей энергии молекулы. В результате повышается ее устойчивость. В то же время молекула дивинила при химических реакциях ведет себя намного активнее, чем обычный алкен. Особенно это проявляется в реакциях присоединения.
2. Номенклатура и изомерия
По систематической номенклатуре диеновые углеводороды называют так же, как и этиленовые, но заменяют при этом суффикс -ен на -диен (две двойные связи). Положение каждой двойной связи обозначают цифрой. Нумерацию производят таким образом, чтобы сумма цифр, обозначающая положение двойных связей, была наименьшей:
1 2 3 4 5
Н2С==СН—СН==СН—СН3 пентадиен-1,3 (но не пентадиен-2,4)
В систематической номенклатуре сохраняются такие названия, как аллен (пропадиен-1,2), дивинил (бутадиен-1,3), изопрен (2-метилбутадиен—1,3).
Изомерия диенов зависит от различного положения двойных связей в углеродной цепи и от строения углеродного скелета:
Н2С==С—СН==СН2 Н3С—С==С==СН2
| |
СН3 СН3
2-метилбутадиен-3 3-метилбутадиен-1,2
Н3С—СН==С==СН—СН3 Н2С==СН—СН2—СН==СН2 Н2С==С==СН—СН2—СН3
пентадиен—2,3 пентадиен-1,4 пентадиен-1,2
Н2С==СН—СН==СН—СН3
пентадиен-1,3