Алкены (олефины, этиленовые углеводороды)

Скачать 138.37 Kb. Название Алкены (олефины, этиленовые углеводороды) Дата 18.04.2016 Размер 138.37 Kb. Тип Документы

Алкены (олефины, этиленовые углеводороды) CnH2n между атомами углерода одна двойная связь. Номенклатура: ан  «ен» или «илен» Вид гибридизации атома углерода: sp2; валентный угол - 120°; λ(С=С) = 0,134 нм; строение: плоское; Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) положения двойной связи; 3) межклассовая (циклоалканы); 4) пространственная Ф. св-ва: С2-С4 газы, без цвета; С5-С18 –жидкости; С≥19 –твердые, все мало растворимы в воде Х. св-ва: Активны из-за наличия непрочной π-связи 1) горение: CnH2n + 3n/2 O2  nCO2 + nH2O + Q 2) термическое разложение: : CnH2n  nC + nH2 3) Реакции присоединения: Ni Гидрирования: CH2 = CH2 + H2  CH3 – CH3 Галогенирование: CH2 = CH2 + Сl2  CH2Cl – CH2Cl (1,2-дихлорэтан) Гидрогалогенирование: CH2 = CH2 + HСl  CH3 – CH2Сl (хлорэтан) CH2=CH –CH3 + HCl  CH3 – CHCl – CH3 (2-хлорпропан) Правило Марковникова: к несимм. алкенам водород присоединяется к более, а галоген к менее гидрированному атому углерода Гидратация (присоединение воды) H3PO4 CH2 = CH2 + HOH  CH3 – CH2OH (этиловый спирт, этанол) Полимеризация: n(CH2=CH2) (…-CH2 – CH2-…)n Этилен полиэтилен n(CH=CH2)  (… CH – CH2-…)n | | CH3 CH3 4) Дегидрирование (отщепление водорода) Cr2O3 CH2=CH – CH3  CHC –CH3 + H2 пропен пропин Cr2O3 CH2=CH – CH3  CH2= C=CH2 + H2 пропен пропадиен Способы получения: 1) Из алканов – дегидрирование: (Cr2O3 – катализатор) CH3 – CH3  CH2=CH2 + H2 2) Крекинг алканов с n6 С10H22  C4H8 + C6H14 3) Дегидратацией спиртов (отщепление воды) Порядок отщепления воды определяется правилом Зайцева: водород отщепляется от менее гидрированного атома углерода. t°140; H2SO4 CH3 – CH2OH  CH2=CH2 + H2O 4) Из дигалогенпроизводных: CH3 – CHBr – CH2Br + Zn  CH3 – CH =CH2 + ZnBr2 5) Из моногалогенпроизводных со спиртовым раствором щелочи: CH3 – CH2Cl + KOH (спирт) CH2=CH2 + KCl + H2O Алкины (ацетиленовые углеводороды) CnH2n-2 между атомами углерода одна тройная связь. Номенклатура: ан  «ин» Вид гибридизации атома углерода: sp; валентный угол - 180°; λ(С=С) = 0,12 нм; строение: линейное; 1 и 2 π связи Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) положения тройной связи; 3) межклассовая (алкадиены); Ф. св-ва: С2-С4 газы, без цвета; С5-С16 –жидкости; С≥17 –твердые, все мало растворимы в воде Х. св-ва: характерны реакции присоединения 1) Горение (много С – пламя коптящее) 2C2H2 + 5O2  4CO2 + 2H2O + Q 2) Реакции присоединения: (катализатор:Ni) Гидрирование в две стадии: CHCH + H2  CH2=CH2 + H2  CH3 – CH3 aцетилен этилен этан Галогенирование CHCH + Br2  CHBr=CHBr + Br2  CHBr2 – CHBr2 Ацетилен 1,2-дибромэтен 1,1,2,2-тетрабромэтан Гидрогалогенирование (правило Марковникова) CHCH + HCl  CH2=CHCl + HCl  CH3 – CHCl2 ацетилен винилхлорид 1,1-дихлорэтан Гидратации – реакция Кучерова катализатор: (соль: Hg2+ в кислой среде H+) Гомологи алкинов дают кетоны: HgSO4 CHC – CH3 + HOH  CH3 – C – CH3 пропанон, ацетон || O 3) Тримеризация (для ацетилена) t°, C (уголь) 3 CH  CH  C6H6 (бензол – ароматический УВ) 4) Замещение водорода у атома углерода с концевой тройной связью: NH3 2CHC –CH3 + Ag2O  2AgCC – CH3 + H2O (качественная реакция на тройную связь) 2CHC –CH3 + 2Na  2Na – C  C – CH3 + H2 (слабые кислотные св-ва) 5) окисление а) в кислой среде: CHCH + KMnO4 + H2SO4  HOOC –COOH + MnSO4 + K2SO4 + H2O щавелевая кислота б) в щелочной или нейтральной: CHCH + 8KMnO4  3K2C2O4 + 2KOH + 2H2O + 8MnO2 оксалат калия Предельные одноатомные спирты (алканолы) CnH2n+1OH или R – OH Номенклатура: название углеводорода + ол: этан + ол = этанол Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) положения функциональной гидроксильной группы; 3) межклассовая изомерия – простые эфиры: C2H5OH этанол ; диметиловый эфир –межклассовый изомер CH3 – O – CH3 Физ. свойства: даже первый спирт – жидкость; C1-C11 - жидкости, хорошо растворимы в воде, летучи, имеют запах, с C12 – твердые, без запаха, не растворимы в воде, между молекулами возможно образование водородных связей. Химические свойства: 1) горение: CnH2n+1OH + 3n/2O2  n CO2 + (n+1)H2O 2) реакции, идущие с участием водорода в гидроксильной группе: С активными металлами: 2R-OH + 2Na  H2 + 2R – O – Na (соли – алкоголяты) С органическими кислотами (этерификации) CH3COOH + HOCH3  CH3COOCH3 + H2O (сложный эфир: метилацетат) 3) Отщепление ОН-группы (с галогеноводородами) R – OH + HBr  R – Br + H2O C2H5OH + HBr  C2H5Br + H2O 4) реакции с участием группы «ОН» Окисление: Первичные спирты окисляются в альдегиды: C2H5OH + CuO  CH3 – COH(альдегид) + Cu + H2O Вторичные спирты окисляются в кетоны CH3 – CH(OH) – CH3 + CuO  CH3 – C – CH3 + Cu + H2O || ацетон (пропанон) O Третичные спирты не окисляются Реакции дегидратации (отщепление воды) Внутримолекулярная дегидратация дает алкены t°>140 H2SO4 C2H5OH  CH2 = CH2 + H2O Межмолекулярная – простые эфиры t°140 H2SO4 C2H5OH + HOC2H5  C2H5 – O – C2H5(диэтиловый эфир) + H2O Получение спиртов: 1) Гидратация алкенов: CH2=CH2 +HOH  CH3 –CH2OH 2) щелочной гидролиз галогеналканов C2H5Cl + KOH (водный) C2H5OH + KCl 3) восстановление альдегидов: CH3COH + H2  C2H5OH 4) брожение глюкозы: C6H12O6  2CO2 + 2C2H5OH 5) Из синтез-газа для метанола: CO + 2H2  CH3OH Алканы (предельные,насыщенные углеводороды, парафины) CnH2n+2 между атомами углерода одинарная (-связь) Номенклатура: суффикс: «ан» Вид гибридизации атома углерода: sp3; валентный угол - 109°28; λ(С=С) = 0,154 нм; строение: пространственное; тетраэдрическое Изомерия: 1) углеродного скелета; Ф. св-ва: С1-С4 газы, без цвета; С5-С18 –жидкости; С≥19 –твердые, все мало растворимы в воде Х. св-ва: Малоактивны из-за прочной -связи 1) горение: CnH2n+2 + 3n+1/2 O2  nCO2 + (n+1)H2O + Q 2) термическое разложение: CnH2n+2  nC + (n+1)H2 3) крекинг: разложение алканов с большей массой на алкан и алкен с меньшей массой (n6) t° С6H14  C4H10 + CH2=CH2 гексан бутан этен 4) Изомеризации: получения изомеров: AlCl3 CH3 – (CH2)4 – CH3  CH3 – CH – CH – CH3 гексан | | CH3 CH3 5) Реакции замещения - галогенирования идет по стадиям по радикальному механизму (водород замещается на галоген) Cl h | CH3 – CH – CH3 + Cl2  CH3 – C – CH3 + HCl | | CH3 CH3 2-метилпропан 2-хлор-2-метилпропан 6) Реакции замещения - нитрования идет по стадиям по радикальному механизму (водород замещается на нитрогруппу) - реакция Коновалова NO2 H2SO4 | CH3 – CH – CH3 + HO-NO2  CH3 – C – CH3 + H2O | | CH3 CH3 2-метилпропан 2-нитро -2-метилпропан 7) Реакции дегидрирования: алкан может превратиться в алкен (алкин, алкадиен) Cr2O3 CH3 – CH2 – CH3  CH2 = CH – CH3 + H2 CH  C – CH3 + 2H2 CH2=C=CH2 + 2H2 Способы получения: 1) Лабораторный: декарбоксилирование CH3COONa + NaOH  CH4 + Na2CO3 Ацетат натрия метан 2) Гидролиз карбида алюминия Al4C3 +12H2O  4Al(OH)3 + 3CH4 3) Реакция, ведущая к удлинению У-В цепи – реакция Вюрца 2CH3Cl + 2Na  C2H6 + NaCl 4) Электролиз по Кольбе: 2CH3COONa + 2H2O  C2H6 + 2NaOH + H2 + 2CO2 5) Гидрирование непредельных У-В (алкенов, алкинов, алкадиенов) Альдегиды и кетоны CnH2nО или Альдегид Кетон Номенклатура: название углеводорода + «аль»: этан + аль = этаналь; для кетонов: название углеводорода + он: пропан + «он» = пропанон Изомерия: 1) углеродного скелета; 2) межклассовая изомерия: альдегиды  кетоны; *3) для кетонов возможна изомерия положения функциональной группы Вид гибридизации атома углерода в карбонильной группе: sp2; валентный угол - 120°; Ф. св-ва: Метаналь – газ, этаналь - летучая жидкость, последующие члены – жидкости, высшие гомологи – твердые вещества. Первые члены гомологического ряда хорошо растворимы в воде. Ацетон – бесцветная жидкость с характерным запахом, смешивается с водой в любых соотношениях, является хорошим растворителем Химические свойства: 1) реакции восстановления - присоединения (взаимодействие с водородом) Альдегиды превращаются в первичные спирты Кетоны превращаются во вторичные спирты 2) Окисление альдегидов в карбоновые кислоты 3) Реакции замещения в радикале Общие способы получение альдегидов и кетонов: Окисление первичных и вторичных спиртов Гидратация алкинов Получение метаналя: каталитическое окисление метана: N2O5 CH4  CH2O + H2O Получение этаналя: окисление этилена: 2CH2=CH2  2CH3 – CHO (катализатор: CuCl2 или PdCl2) Из алкенов: оксосинтез: алкен + СО(угарный газ) + Н2  альдегид CH2 =CH2 + CO + H2  CH3 – CH2 – CHO Щелочной гидролиз дигалогензамещенных алканов: CH3 – CHCl2 + 2NaOH  CH3 – CHO + H2O + 2NaCl