АНЫҚТАУ

Алкендерқанықпаған көмірсутектер деп аталады, олардың молекулаларында бір қос байланыс бар. Мысал ретінде этиленді қолданатын алкен молекуласының құрылымы күріш. 1.

Күріш. 1. Этилен молекуласының құрылысы.

Авторы физикалық қасиеттеріалкендердің молекуласында көміртегі атомдарының саны бірдей алкандардан айырмашылығы аз. Қалыпты жағдайда C 2 - C 4 төменгі гомологтары газдар болып табылады; C 5 - C 17 - сұйықтықтар; жоғары гомологтар - қатты заттар. Алкендер суда ерімейді. Органикалық еріткіштерде жақсы ериді.

Алкендердің алынуы

Өнеркәсіпте алкендерді мұнай өңдеу кезінде алады: алкандарды крекинг және дегидрлеу арқылы. Алкендерді алудың зертханалық әдістерін екі топқа бөлдік:

  • Элиминация реакциялары (бөліну)

- спирттердің сусыздануы

CH 3 -CH 2 -OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O (H 2 SO 4 (conc), t 0 \u003d 170).

— моногалоалкандардың дегидрогалогенденуі

CH 3 -CH (Br) -CH 2 -CH 3 + NaOH спирті → CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 + NaBr + H 2 O (t 0).

— дигалоалкандардың дегалогенденуі

CH 3 -CH (Cl) -CH (Cl) -CH 2 -CH 3 + Zn (Mg) → CH 3 -CH \u003d CH-CH 2 -CH 3 + ZnCl 2 (MgCl 2).

  • Алкиндердің толық емес гидрленуі

CH≡CH + H 2 →CH 2 = CH 2 (Pd, t 0).

Алкендердің химиялық қасиеттері

Алкендер - реакцияға қабілеттілігі жоғары органикалық қосылыстар. Бұл олардың құрылымына байланысты. Алкендер химиясы - қос байланыс химиясы. Алкендерге тән реакциялар электрофильді қосылу реакциялары болып табылады.

Алкендердің химиялық түрленулері бөлінумен жүреді:

1) пи -C-C қосылымдары(қосу, полимерлену және тотығу)

– гидрлеу

CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 2 (kat \u003d Pt).

– галогендеу

CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 + Br 2 → CH 3 -CH 2 -CH (Br) -CH 2 Br.

- гидрогалогендеу (Марковников ережесі бойынша жүреді: сутегі атомы негізінен гидрогенденген көміртек атомына қосылады)

CH 3 -CH \u003d CH 2 + H-Cl → CH 3 -CH (Cl) -CH 3.

– ылғалдандыру

CH 2 \u003d CH 2 + H-OH → CH 3 -CH 2 -OH (H +, t 0).

– полимерлену

nCH 2 \u003d CH 2 → -[-CH 2 -CH 2 -] - n (kat, t 0).

- тотығу

CH 2 \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 2KOH → HO-CH 2 -CH 2 -OH + 2K 2 MnO 4;

2CH 2 \u003d CH 2 + O 2 → 2C 2 OH 4 (эпоксид) (kat \u003d Ag, t 0);

2CH 2 \u003d CH 2 + O 2 → 2CH 3 -C (O) H (kat \u003d PdCl 2, CuCl).

2) σ- және π- байланыстары С-С

CH 3 -CH \u003d CH-CH 2 -CH 3 + 4 [O] → CH 3 COOH + CH 3 CH 2 COOH (KMnO 4, H +, t 0).

3) sp 3 -H байланыстары (аллил күйінде)

CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → CH 2 \u003d CH-Cl + HCl (t 0 \u003d 400).

4) Барлық байланыстарды үзіңіз

C 2 H 4 + 2O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O;

C n H 2n + 3n/2 O 2 → nCO 2 + nH 2 O.

Алкендердің қолданылуы

Алкендер өнеркәсіптің әртүрлі салаларында қолданылған Ұлттық экономика. Жеке өкілдердің мысалын қарастырайық.

Этилен өнеркәсіптік органикалық синтезде әртүрлі алу үшін кеңінен қолданылады органикалық қосылыстармысалы, галоген туындылары, спирттер (этанол, этиленгликоль), ацетальдегид, сірке қышқылыт.б көп мөлшердеэтилен полимерлер алу үшін қолданылады.

Пропилен белгілі бір спирттерді (мысалы, пропанол-2, глицерин), ацетон және т.б. алу үшін шикізат ретінде пайдаланылады.Полипропиленді пропиленді полимерлеу арқылы алады.

Есептерді шешу мысалдары

МЫСАЛ 1

Жаттығу Сулы гидроксид ерітіндісімен гидролизденгенде натрий NaOHэтилен көмірсутекке 6,72 л хлор қосу арқылы алынған дихлорид 22,8 г екі атомды спирт түзді. Егер реакциялар сандық шығыммен (шығынсыз) жүретіні белгілі болса, алкеннің формуласы қандай?
Шешім Алкендердің хлорлау теңдеуін жазайық жалпы көрініс, сонымен қатар екі атомды спиртті алу реакциясы:

C n H 2 n + Cl 2 \u003d C n H 2 n Cl 2 (1);

C n H 2 n Cl 2 + 2NaOH \u003d C n H 2 n (OH) 2 + 2HCl (2).

Хлор затының мөлшерін есептеңіз:

n(Cl 2) \u003d V (Cl 2) / V м;

n (Cl 2) \u003d 6,72 / 22,4 \u003d 0,3 моль,

демек, этилен дихлориді де 0,3 моль болады (1-теңдеу), екі атомды спирт те 0,3 моль болуы керек, ал есептің шарты бойынша бұл 22,8 г. Демек, оның молярлық массасы мынаған тең болады:

M (C n H 2 n (OH) 2) \u003d m (C n H 2 n (OH) 2) / n (C n H 2 n (OH) 2);

M (C n H 2 n (OH) 2) \u003d 22,8 / 0,3 \u003d 76 г / моль.

Алкеннің молярлық массасын табыңыз:

M (C n H 2 n) \u003d 76 - (2 × 17) \u003d 42 г / моль,

ол C 3 H 6 формуласына сәйкес келеді.
Жауап Алкен формуласы C 3 H 6

МЫСАЛ 2

Жаттығу Алкеннің бірдей мөлшерін каталитикалық гидрлеу кезінде 6,72 л сутек қосылғаны белгілі болса, 16,8 г алкенді бромдау үшін қанша грамм қажет болады? Бастапқы көмірсутектің құрамы мен мүмкін құрылымы қандай?
Шешім Алкеннің бромдау және гидрлеу теңдеулерін жалпы түрде жазайық:

C n H 2 n + Br 2 = C n H 2 n Br 2 (1);

C n H 2 n + H 2 = C n H 2 n +2 (2).

Сутегі затының мөлшерін есептеңіз:

n(H 2) \u003d V (H 2) / V м;

n (H 2) \u003d 6,72 / 22,4 \u003d 0,3 моль,

демек, алкен де 0,3 моль болады (2-теңдеу), ал есеп шарты бойынша бұл 16,8 г.Сонымен оның молярлық массасы мынаған тең болады:

M(C n H 2n) = m(C n H 2n) / n(C n H 2n);

M (C n H 2 n) \u003d 16,8 / 0,3 \u003d 56 г / моль,

ол C 4 H 8 формуласына сәйкес келеді.

(1) теңдеуіне сәйкес n(C n H 2 n) :n(Br 2) = 1:1, яғни.

n (Br 2) \u003d n (C n H 2 n) \u003d 0,3 моль.

Бромның массасын табыңыз:

m(Br 2) = n(Br 2) × M(Br 2);

M (Br 2) \u003d 2 × Ar (Br) \u003d 2 × 80 \u003d 160 г / моль;

м (MnO 2) \u003d 0,3 × 160 \u003d 48 г.

Изомерлердің құрылымдық формулаларын құрастырайық: бутен-1 (1), бутен-2 (2), 2-метилпропен (3), циклобутан (4).

CH 2 =CH-CH 2 -CH 3 (1);

CH3 -CH=CH-CH3 (2);

CH 2 =C(CH 3)-CH 3 (3);
Жауап Бромның массасы 48 г

Алкандардың химиялық қасиеттері

Алкандар (парафиндер) – молекулаларында барлық көміртек атомдары тек бір байланыс арқылы байланысқан циклді емес көмірсутектер. Басқаша айтқанда, алкандардың молекулаларында еселік, қос немесе үштік байланыстар болмайды. Шындығында, алкандар сутегі атомдарының максималды ықтимал санын қамтитын көмірсутектер болып табылады, сондықтан олар шекті (қаныққан) деп аталады.

Қаныққандықтан алкандар қосылу реакцияларына түсе алмайды.

Көміртек пен сутегі атомдарының электртерістігі өте жақын болғандықтан, бұл олардың молекулаларындағы CH байланыстарының полярлығы өте төмен болуына әкеледі. Осыған байланысты алкандар үшін S R символымен белгіленген радикалды орын басу механизмі бойынша жүретін реакциялар көбірек тән.

1. Орынбасу реакциялары

Бұл түрдегі реакцияларда көміртек-сутектік байланыстар үзіледі.

RH + XY → RX + HY

Галогендеу

Алкандар галогендермен (хлор және бром) әсерінен әрекеттеседі ультракүлгін сәуленемесе жоғары температурада. Бұл жағдайда сутегі атомдарының орын басу дәрежесі әртүрлі галоген туындыларының қоспасы түзіледі - моно-, ди-три- және т.б. галогенмен алмастырылған алкандар.

Метан мысалында ол келесідей көрінеді:

Галоген/метан қатынасын өзгерту арқылы реакция қоспасыөнімдердің құрамында метанның кез келген нақты галоген туындысының басым болуын қамтамасыз етуге болады.

реакция механизмі

Метан мен хлордың әрекеттесу мысалында бос радикалдардың орынбасу реакциясының механизмін талдап көрейік. Ол үш кезеңнен тұрады:

  1. инициация (немесе тізбекті инициация) – сырттан келетін энергияның әсерінен бос радикалдардың түзілу процесі – УК сәулесімен сәулелену немесе қыздыру. Бұл кезеңде хлор молекуласы бос радикалдардың түзілуімен Cl-Cl байланысының гомолитикалық ыдырауына ұшырайды:

Бос радикалдар, жоғарыдағы суреттен көрініп тұрғандай, бір немесе бірнеше жұпталмаған электрондары бар атомдар немесе атомдар тобы (Cl, H, CH 3, CH 2 және т.б.) деп аталады;

2. Тізбекті дамыту

Бұл кезең белсенді бос радикалдардың белсенді емес молекулалармен әрекеттесуінен тұрады. Бұл жағдайда жаңа радикалдар пайда болады. Атап айтқанда, хлор радикалдары алкан молекулаларына әсер еткенде алкил радикалы және хлорсутек түзіледі. Өз кезегінде, хлор молекулаларымен соқтығысқан алкил радикалы хлор туындысын және жаңа хлор радикалын құрайды:

3) Тізбектің үзілуі (өлуі):

Екі радикалдың бір-бірімен белсенді емес молекулаларға рекомбинациялануы нәтижесінде пайда болады:

2. Тотығу реакциялары

Қалыпты жағдайда алкандар концентрлі күкірт және азот қышқылдары, перманганат және калий бихроматы (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) сияқты күшті тотықтырғыштарға қатысты инертті.

Оттегідегі жану

A) оттегінің артық болуымен толық жану. Көмірқышқыл газы мен судың түзілуіне әкеледі:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

В) оттегінің жетіспеушілігімен толық емес жану:

2CH 4 + 3O 2 \u003d 2CO + 4H 2 O

CH 4 + O 2 \u003d C + 2H 2 O

Оттегімен каталитикалық тотығу

Алкандарды катализаторлардың қатысуымен оттегімен (~200oС) қыздыру нәтижесінде олардан алуан түрлі органикалық өнімдер: альдегидтер, кетондар, спирттер, карбон қышқылдары алуға болады.

Мысалы, метан катализатордың табиғатына байланысты метил спиртіне, формальдегидке немесе құмырсқа қышқылына дейін тотығуы мүмкін:

3. Алкандардың термиялық түрленулері

Крекинг

Крекинг (ағылшын тілінен аударғанда crack – жырту) – бұл кезде болатын химиялық процесс жоғары температура, бұл бастапқы алкандармен салыстырғанда молекулалық салмағы төмен алкен және алкан молекулаларының түзілуімен алкан молекулаларының көміртегі қаңқасының жарылуына әкеледі. Мысалы:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 + CH 3 -CH \u003d CH 2

Крекинг термиялық немесе каталитикалық болуы мүмкін. Каталитикалық крекингті жүзеге асыру үшін катализаторларды қолдану есебінен термиялық крекингпен салыстырғанда айтарлықтай төмен температуралар қолданылады.

Сутексіздендіру

Сутегінің жойылуы жарылу нәтижесінде пайда болады C-H қосылымдары; катализаторлардың қатысуымен жүзеге асырылады жоғары температуралар. Метанды дегидрлеу нәтижесінде ацетилен түзіледі:

2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2

Метанды 1200 ° C дейін қыздыру оның қарапайым заттарға ыдырауына әкеледі:

CH 4 → C + 2H 2

Басқа алкандардың дегидрленуі алкендерді береді:

C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2

Сусыздандыру кезінде n-бутан, бутен немесе бутен-2 түзіледі (қоспасы cis-Және транс-изомерлер):

Дегидроциклизация

Изомеризация

Циклоалкандардың химиялық қасиеттері

Циклдарында төрттен көп көміртегі атомдары бар циклоалкандардың химиялық қасиеттері әдетте алкандардың химиялық қасиеттеріне ұқсас. Циклопропан мен циклобутан үшін, таңқаларлық, қосу реакциялары тән. Бұл цикл ішіндегі жоғары шиеленіске байланысты, бұл бұл циклдардың үзілу үрдісіне әкеледі. Сондықтан циклопропан мен циклобутан оңай бром, сутегі немесе хлорсутек қосады:

Алкендердің химиялық қасиеттері

1. Қосылу реакциялары

Алкен молекулаларындағы қос байланыс бір күшті сигмалық байланыс пен бір әлсіз пи байланысынан тұратындықтан, олар қосу реакцияларына оңай түсетін жеткілікті белсенді қосылыстар. Алкендер мұндай реакцияларға жиі енеді жұмсақ жағдайлар- суықта, сулы ерітінділерде және органикалық еріткіштерде.

Алкендердің гидрогенизациясы

Алкендер катализаторлардың (платина, палладий, никель) қатысуымен сутегін қосуға қабілетті:

CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3

Алкендердің гидрленуі қалыпты қысымда және аздап қыздырғанда да оңай жүреді. Бір қызық факт сол катализаторларды алкандарды алкендерге дегидрлеу үшін қолдануға болады, тек дегидрлеу процесі жоғары температурада және төмен қысымда жүреді.

Галогендеу

Алкендер сулы ерітіндіде де, органикалық еріткіштерде де броммен қосылу реакциясына оңай түседі. Өзара әрекеттесу нәтижесінде бастапқыда бромның сары ерітінділері өз түсін жоғалтады, яғни. түссіздену.

CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br

Гидрогалогендеу

Симметриялы емес алкен молекуласына галогенсутек қосылса, теориялық тұрғыдан екі изомер қоспасына әкелетінін байқау қиын емес. Мысалы, пропенге бромды сутегін қосқанда келесі өнімдерді алу керек:

Дегенмен, нақты жағдайлар болмаған кезде (мысалы, реакциялық қоспада пероксидтердің болуы) галогенсутек молекуласын қосу Марковников ережесіне сәйкес қатаң түрде таңдамалы түрде жүреді:

Алкенге галогенсутектің қосылуы сутегі көміртегі атомымен байланысатындай жүреді. үлкен сансутегі атомдары (көбірек гидрленген), ал галоген - аз сутегі атомдары бар көміртегі атомына (аз гидрленген).

Ылғалдандыру

Бұл реакция спирттердің түзілуіне әкеледі, сонымен қатар Марковников ережесіне сәйкес жүреді:

Сіз болжағандай, алкен молекуласына судың қосылуы Марковников ережесіне сәйкес жүретіндіктен, бастапқы спирттің түзілуі этилен гидратациясында ғана мүмкін болады:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH

Дәл осы реакция арқылы этил спиртінің негізгі мөлшері үлкен қуатты өнеркәсіпте жүзеге асырылады.

Полимерлену

Қосылу реакциясының ерекше жағдайы галогендеу, гидрогалогендеу және гидратациядан айырмашылығы, бос радикал механизмі арқылы жүретін полимерлену реакциясы:

Тотығу реакциялары

Барлық басқа көмірсутектер сияқты алкендер де оттегіде оңай жанып, көмірқышқыл газы мен суды түзеді. Артық оттегіде алкендердің жану теңдеуі келесі түрде болады:

C n H 2n+2 + O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O

Алкандардан айырмашылығы, алкендер оңай тотығады. Алкендерге KMnO 4 сулы ерітіндісінің әсерінен органикалық заттардың молекулаларындағы қос және үштік СС байланыстарына сапалы реакция болып табылатын түссіздену.

Алкендердің калий перманганатымен бейтарап немесе аздап сілтілі ерітіндіде тотығуы диолдардың (қос атомды спирттер) түзілуіне әкеледі:

C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (салқындату)

Қышқыл ортада қос байланыстың толық ыдырауы қос байланысты құраған көміртек атомдарының карбоксил топтарына айналуымен жүреді:

5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (қыздыру)

Егер қос С=С байланысы алкен молекуласының соңында болса, онда қос байланыстағы экстремалды көміртек атомының тотығу өнімі ретінде, көміртегі диоксиді. Бұл аралық тотығу өнімі құмырсқа қышқылы тотықтырғыштың артық мөлшерінде өздігінен оңай тотығатындығына байланысты:

5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (қыздыру)

Қос байланыстағы С атомында екі көмірсутекті орынбасушы бар алкендердің тотығуында кетон түзіледі. Мысалы, 2-метилбутен-2 тотығуы ацетон мен сірке қышқылын түзеді.

Қос байланыста көміртек қаңқасын бұзатын алкендердің тотығуы олардың құрылымын орнату үшін қолданылады.

Алкадиендердің химиялық қасиеттері

Қосылу реакциялары

Мысалы, галогендердің қосылуы:

Бром суы түссіз болады.

Қалыпты жағдайда бутадиен-1,3 молекуласының ұштарында галоген атомдарының қосылуы жүреді, ал π байланысы үзіліп, шеткі көміртегі атомдарына бром атомдары қосылады, бос валенттілік жаңа π байланыс түзеді. Осылайша, қос байланыстың «қозғалысы» бар сияқты. Бромның артық мөлшерімен түзілген қос байланыстың орнына тағы бір бром молекуласын қосуға болады.

полимерлену реакциялары

Алкиндердің химиялық қасиеттері

Алкиндер қанықпаған (қанықпаған) көмірсутектер, сондықтан қосылу реакцияларына түсуге қабілетті. Алкиндерді қосу реакцияларының ішінде электрофильді қосылу ең көп таралған.

Галогендеу

Алкин молекулаларының үштік байланысы бір күшті сигма байланысынан және екі әлсіз пи байланысынан тұратындықтан, олар бір немесе екі галоген молекуласын қоса алады. Екі галоген молекуласының бір алкин молекуласымен қосылуы электрофильдік механизм бойынша екі сатыда дәйекті түрде жүреді:

Гидрогалогендеу

Галогенсутек молекулаларының қосылуы да электрофильді механизммен және екі кезеңмен жүреді. Екі кезеңде де қосу Марковников ережесіне сәйкес жүреді:

Ылғалдандыру

Алкиндерге судың қосылуы қышқыл ортада рутий тұздарының қатысуымен жүреді және оны Кучеров реакциясы деп атайды.

Ацетиленге суды қосқанда гидратация нәтижесінде сірке альдегиді (сірке альдегиді) түзіледі:

Ацетилен гомологтары үшін суды қосу кетондардың түзілуіне әкеледі:

Алкинді гидрлеу

Алкиндер сутегімен екі сатыда әрекеттеседі. Катализатор ретінде платина, палладий, никель сияқты металдар қолданылады:

Алкинді тримеризациялау

Ацетиленді өткізу арқылы белсендірілген көміржоғары температурада одан әр түрлі өнімдердің қоспасы түзіледі, оның негізгісі бензол, ацетилен тримеризациясының өнімі:

Алкиндердің димерленуі

Ацетилен де димерлену реакциясына түседі. Процесс катализатор ретінде мыс тұздарының қатысуымен жүреді:

Алкиндердің тотығуы

Алкиндер оттегіде жанады:

C n H 2n-2 + (3n-1) / 2 O 2 → nCO 2 + (n-1) H 2 O

Алкиндердің негіздермен әрекеттесуі

Молекула соңында үш есе С≡С болатын алкиндер, басқа алкиндерден айырмашылығы, үштік байланыстағы сутегі атомы металмен ауыстырылатын реакцияларға түсуге қабілетті. Мысалы, ацетилен сұйық аммиактағы натрий амидімен әрекеттеседі:

HC≡CH + NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3,

сондай-ақ ацетиленидтер деп аталатын ерімейтін тұз тәрізді заттарды түзетін күміс оксидінің аммиак ерітіндісімен:

Осы реакцияның арқасында терминалдық үштік байланысы бар алкиндерді тануға, сондай-ақ мұндай алкинді басқа алкиндермен қоспасынан бөліп алуға болады.

Айта кету керек, барлық күміс және мыс ацетиленидтері жарылғыш заттар болып табылады.

Ацетилидтер галоген туындыларымен әрекеттесе алады, олар үштік байланысы бар күрделі органикалық қосылыстарды синтездеуде қолданылады:

CH 3 -C≡CH + NaNH 2 → CH 3 -C≡CNa + NH 3

CH 3 -C≡CNa + CH 3 Br → CH 3 -C≡C-CH 3 + NaBr

Ароматты көмірсутектердің химиялық қасиеттері

Байланыстың хош иісті табиғаты әсер етеді Химиялық қасиеттерібензолдар және басқа да ароматты көмірсутектер.

Жалғыз 6pi электронды жүйесі кәдімгі pi байланыстарына қарағанда әлдеқайда тұрақты. Сондықтан ароматты көмірсутектер үшін қосылу реакцияларына қарағанда орын басу реакциялары тән. Арендер электрофильді механизм арқылы орын басу реакцияларына түседі.

Орынбасу реакциялары

Галогендеу

Нитрлеу

Нитрлеу реакциясы таза емес заттардың әсерінен жақсы жүреді азот қышқылы, және оның нитрлеуші ​​қоспа деп аталатын концентрлі күкірт қышқылымен қоспалары:

Алкилдену

Ароматты ядродағы сутегі атомдарының біреуі көмірсутек радикалымен алмастырылатын реакция:

Галогенді алкандардың орнына алкендерді де қолдануға болады. Катализатор ретінде алюминий галогенидтерін, темір темір галогенидтерін немесе бейорганикалық қышқылдарды қолдануға болады.<

Қосылу реакциялары

гидрогенизация

Хлордың қосылуы

Ол ультракүлгін сәулемен қарқынды сәулелену кезінде радикалды механизм бойынша жүреді:

Сол сияқты реакция тек хлормен жүруі мүмкін.

Тотығу реакциялары

Жану

2C 6 H 6 + 15O 2 \u003d 12CO 2 + 6H 2 O + Q

толық емес тотығу

Бензол сақинасы KMnO 4 және K 2 Cr 2 O 7 сияқты тотықтырғыштарға төзімді. Реакция жүрмейді.

Бензол сақинасындағы орынбасарлардың екі түрге бөлінуі:

Мысал ретінде толуолды пайдаланып бензол гомологтарының химиялық қасиеттерін қарастырыңыз.

Толуолдың химиялық қасиеттері

Галогендеу

Толуол молекуласын бензол мен метан молекулаларының фрагменттерінен тұратын деп санауға болады. Сондықтан толуолдың химиялық қасиеттері осы екі заттың жеке алынған химиялық қасиеттерін белгілі бір дәрежеде біріктіруі керек деп ойлау қисынды. Атап айтқанда, бұл оның галогендеу кезінде байқалатын нәрсе. Біз бензолдың хлормен алмастыру реакциясына электрофильді механизммен түсетінін білеміз және бұл реакцияны жүзеге асыру үшін катализаторларды (алюминий немесе темір галогенидтері) пайдалану қажет. Сонымен қатар, метан хлормен де әрекеттесуге қабілетті, бірақ бос радикал механизмі бойынша, бастапқы реакция қоспасын ультракүлгін сәулемен сәулелендіруді қажет етеді. Толуол хлорлаудан өтетін жағдайларға байланысты не бензол сақинасындағы сутегі атомдарының орын басу өнімдерін бере алады - ол үшін бензолды хлорлау кезіндегідей шарттарды немесе алмастыру өнімдерін пайдалану керек. Метил радикалындағы сутегі атомдарының саны, егер онда болса, ультракүлгін сәулемен сәулеленгенде хлормен метанға қалай әсер етеді:

Көріп отырғаныңыздай, алюминий хлоридінің қатысуымен толуолды хлорлау екі түрлі өнімге әкелді - орто- және пара-хлоротолуол. Бұл метил радикалының бірінші текті орынбасушы болуына байланысты.

Егер толуолды AlCl 3 қатысында хлорлау хлордан артық орындалса, үшхлор алмастырылған толуол түзілуі мүмкін:

Сол сияқты толуолды жарықта хлор/толуол қатынасы жоғарырақ хлорлағанда дихлорметилбензол немесе трихлорметилбензол алуға болады:

Нитрлеу

Толуолды концентрлі азот және күкірт қышқылдары қоспасымен нитрлеу кезінде сутегі атомдарының нитротопқа ауысуы метил радикалында емес, ароматты ядрода орынбасушы өнімдерге әкеледі:

Алкилдену

Жоғарыда айтылғандай, метил радикалы бірінші текті ориентант болып табылады, сондықтан оның Фридель-Крафтс алкилденуі орто және пара позициялардағы алмастыру өнімдеріне әкеледі:

Қосылу реакциялары

Толуолды металдық катализаторлардың (Pt, Pd, Ni) көмегімен метилциклогексанға дейін гидрлеуге болады:

C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O

толық емес тотығу

Калий перманганатының сулы ерітіндісі сияқты тотықтырғыштың әсерінен бүйірлік тізбек тотығудан өтеді. Мұндай жағдайларда ароматты ядро ​​тотыға алмайды. Бұл жағдайда ерітіндінің рН-ына байланысты не карбон қышқылы, не оның тұзы түзіледі.

Алкендер – көміртегі атомдары арасында қос байланысы бар органикалық қосылыстардың класы, құрылымдық формуласы C n H 2n. Олефин молекулаларындағы қос байланыс бір σ- және бір π- байланыс. Осылайша, егер екі көміртегі атомын елестетіп, оларды жазықтыққа орналастырсақ, σ-байланыс жазықтықта, ал π-байланыс жазықтықтың үстінде және астында орналасады (егер сіз не туралы айтып тұрғанымызды білмесеңіз. , химиялық байланыстар бөлімін қараңыз ).

Гибридизация

Алкендерде sp 2 гибридтенуі жүреді, ол үшін H-C-H бұрышы 120 градус, ал C=C байланыс ұзындығы 0,134 нм.

Құрылым

Ол π-байланыстың болуынан шығады және тәжірибе жүзінде расталады, бұл:

  • Құрылымы бойынша алкен молекулаларындағы қос байланыс кәдімгі σ-байланысқа қарағанда сыртқы әсерлерге көбірек ұшырайды.
  • Қос байланыс σ-байланыстың айналасында айналуды мүмкін емес етеді, бұл изомерлердің болуын білдіреді, бұл изомерлер цис- және транс- деп аталады.
  • π байланысы σ байланысына қарағанда күшті емес, өйткені электрондар атомдардың центрлерінен алшақ орналасқан.

Физикалық қасиеттері

Алкендердің физикалық қасиеттері алкандарға ұқсас. Бес көміртегі атомы бар алкендер қалыпты жағдайда газ күйінде болады. Құрамында алтыдан 16 көміртек атомы бар молекулалар сұйық күйде және 17 көміртек атомынан - алкендер қалыпты жағдайда қатты күйде болады.

Алкендердің қайнау температурасы әрбір CH 2 тобы үшін орта есеппен 30 градусқа артады, өйткені алкандардағы тармақтар заттың қайнау температурасын төмендетеді.

π-байланыстың болуы олефиндерді суда аздап еритін етеді, бұл олардың төмен полярлығын тудырады. Алкендер полюссіз заттар болып табылады және полюссіз еріткіштерде және әлсіз полярлы еріткіштерде ериді.

Алкендердің тығыздығы алкандарға қарағанда жоғары, бірақ судан төмен.

изомерия

  • Көміртек қаңқасының изомериясы: 1-бутен және 2-метилпропен
  • Қос байланыс орнының изомериясы: 1-бутен және 2-бутен
  • Классаралық изомерия: 1-бутен және циклобутан

Реакциялар

Алкендерге тән реакциялар қосу реакциялары болып табылады, π-байланыс үзіледі және нәтижесінде алынған электрондар жаңа элементті оңай қабылдайды. π байланысының болуы көбірек энергияны білдіреді, сондықтан, әдетте, қосу реакциялары табиғатта экзотермиялық, яғни. жылу бөлінуімен ағын.

Қосылу реакциялары

Галогенсутектердің қосылуы

Галогенсутектер алкендердің қос байланысына оңай қосылып, галогенді сілттер түзеді. лс. Галогенсутектерді сірке қышқылымен немесе тікелей, газ күйінде, алкенмен араластырады. Реакция механизмін қарастыру үшін Марковников ережесін білу қажет.

Марковников ережесі

Этилен гомологтары қышқылдармен әрекеттескенде, сутегі көбірек гидрленген көміртегі атомына қосылады.
Ережеден ерекшелік, алкиндердің гидроборациясы алкиндер туралы мақалада талқыланады.

Алкендерге галогенсутектерді қосу реакциясының механизмі келесідей: галогенсутек молекуласында гомолитикалық байланыс үзіледі, протон және галоген анион түзіледі. Протон алкенге қосылып, карбокатион түзеді, бұл реакция эндотермиялық және активтену энергиясы жоғары, сондықтан реакция баяу жүреді. Алынған карбокатион өте реактивті, сондықтан ол галогенмен оңай байланысады, активтену энергиясы төмен, сондықтан бұл қадам реакцияны бәсеңдетпейді.

Бөлме температурасында алкендер хлор және броммен төрт хлорлы көміртек қатысында әрекеттеседі. Галоген қосу реакциясының механизмі келесідей: π-байланыстың электрондары галоген молекуласына X 2 әсер етеді. Галоген олефинге жақындаған сайын галоген молекуласындағы электрондар алысырақ атомға ауысады, сондықтан галоген молекуласы поляризацияланады, ең жақын атомның заряды оң, ал екіншісі теріс зарядқа ие болады. Галоген молекуласында гетеролитикалық байланыс үзіліп, катион мен анион түзіледі. Галоген катионы екі көміртегі атомына π байланыстың электронды жұбы және катионның бос электрон жұбы арқылы қосылады. Қалған галоген анионы галоалкен молекуласындағы көміртек атомдарының біріне әсер етіп, C-C-X циклін бұзып, дигалоалкен түзеді.

Алкенді қосу реакцияларының екі негізгі қолданылуы бар, біріншісі – жұтылған X 2 молекулаларының саны бойынша қос байланыс санын анықтайтын сандық талдау. Екіншісі – өнеркәсіпте. Пластмасса өндірісі винилхлоридке негізделген. Трихлорэтилен және тетрахлорэтилен - ацетиленді майлар мен каучуктар үшін тамаша еріткіштер.

гидрогенизация

Алкенге газ тәрізді сутегінің қосылуы Pt, Pd немесе Ni катализаторларымен жүреді. Реакция нәтижесінде алкандар түзіледі. Каталитикалық сутекті қосу реакциясының негізгі қолданылуы, біріншіден, сандық талдау. Заттағы қос байланыстардың санын Н 2 молекулаларының қалған бөлігінен анықтауға болады. Екіншіден, өсімдік майлары мен балық майлары қанықпаған көміртектер болып табылады және мұндай гидрогенизация балқу температурасының жоғарылауына әкеледі, оларды қатты майларға айналдырады. Маргарин өндірісі осы процеске негізделген.

Ылғалдандыру

Алкендерді күкірт қышқылымен араластырғанда алкилсутек сульфаттары түзіледі. Алкилсутек сульфаттарын сумен сұйылтқанда және бір мезгілде қыздырғанда спирт түзіледі. Реакцияның мысалы ретінде этанды (этиленді) күкірт қышқылымен араластыру, содан кейін сумен араластыру және қыздыру, нәтижесінде этанол алынады.

Тотығу

Алкендер әртүрлі заттармен оңай тотығады, мысалы, KMnO 4 , O 3 , OsO 4 , т.б. Алкендердің тотығуының екі түрі бар: σ-байланыстың бөлінуінсіз π-байланыстың ыдырауы және σ- және π-байланыстың ыдырауы. Сигма байланысын бұзбай тотығуды жұмсақ тотығу, сигма байланысын үзу арқылы - қатты тотығу деп атайды.

Этеннің σ-байланысты бұзбай тотығуы эпоксидтер (эпоксидтер C-C-O циклді қосылыстар) немесе екі атомды спирттер түзеді. σ-байланыстың үзілуімен тотығу ацетондарды, альдегидтерді және карбон қышқылдарын түзеді.

Калий перманганатымен тотығу

Калий перманганатының әсерінен алкендердің тотығу реакцияларын Егор Вагнер ашқан және оның атымен аталған. Вагнер реакциясында тотығу органикалық еріткіште (ацетон немесе этанол) 0-10°С температурада, калий перманганатының әлсіз ерітіндісінде жүреді. Реакция нәтижесінде екі атомды спирттер түзіліп, калий перманганаты түссіз болады.

Полимерлену

Қарапайым алкендердің көпшілігі өздігінен қосылу реакцияларына түсе алады, осылайша құрылымдық бірліктерден үлкен молекулалар түзеді. Мұндай үлкен молекулаларды полимерлер, полимер түзетін реакцияны полимерлену деп атайды. Полимерлерді түзетін қарапайым құрылымдық бірліктерді мономерлер деп атайды. Полимер жақшадағы қайталанатын топтың қорытындысымен көрсетіледі, «n» индексін көрсетеді, бұл қайталанулардың көп санын білдіреді, мысалы: «-(CH 2 -CH 2) n -» - полиэтилен. Полимерлену процестері пластмассалар мен талшықтарды өндірудің негізі болып табылады.

Радикалды полимерлену

Радикалды полимерленуді катализатор – оттегі немесе пероксид бастайды. Реакция үш кезеңнен тұрады:

Инициация
ROOR → 2RO.
CH 2 = CH-C 6 H 5 → RO - CH2C. H-C 6 H 5
тізбектің өсуі
RO - CH2C. H-C 6 H 5 + CH 2 \u003d CH-C 6 H 5 → RO-CH 2 -CH (C 6 H 5) -CH 2 -C. -C 5 H 6
Рекомбинация арқылы тізбектің аяқталуы
CH 2 -C. H-C 6 H 5 + CH 2 -C. H-C 6 H 5 → CH 2 -CH-C 6 H 5 -CH 2 -CH-C 6 H 5
Диспропорция бойынша ашық тізбек
CH 2 -C. H-C 6 H 5 + CH 2 -C. H-C 6 H 5 → CH \u003d CH-C 6 H 5 + CH 2 -CH 2 -C 6 H 5

Иондық полимерлену

Алкендерді полимерлеудің тағы бір тәсілі - иондық полимерлену. Реакция аралық өнімдер – карбокатиондар мен карбаниондардың түзілуімен жүреді. Бірінші карбокатионның түзілуі, әдетте, Льюис қышқылының көмегімен жүзеге асады, карбанионның түзілуі сәйкесінше Льюис негізімен реакция арқылы жүреді.

A + CH 2 \u003d CH-X → A-CH 2 -C + H-X → ... → A-CH 2 -CHX-CH 2 -CHX-CH 2 C + HX ...
B + CH 2 \u003d CH-X → B-CH 2 -C - H-X → ... → B-CH 2 -CHX-CH 2 -CHX-CH 2 C - HX ...

Жалпы полимерлер

Ең көп таралған полимерлер:

Номенклатура

Алкендердің атауы, алкандарға ұқсас, бірінші бөліктен - негізгі тізбектегі көміртегі атомдарының санын көрсететін префикстен және -эн жұрнағынан тұрады. Алкен - қос байланысы бар қосылыс, сондықтан алкен молекулалары екі көміртек атомынан басталады. Тізімдегі бірінші этен, эт- екі көміртегі атомы, -ene - қос байланыстың болуы.

Егер молекулада үш көміртек атомынан көп болса, онда қос байланыстың орнын көрсету керек, мысалы, бутен екі түрлі болуы мүмкін:

CH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3
CH 3 -CH \u003d CH - CH 3

Қос байланыстың орнын көрсету үшін санды қосу керек, жоғарыдағы мысал үшін олар сәйкесінше 1-бутен және 2-бутен болады (1-бутен және 2-бутен атаулары да қолданылады, бірақ олар жүйелі емес. ).

Қос байланыстың болуы изомерияны тудырады, молекулалар қос байланыстың қарама-қарсы жағында орналасуы мүмкін, мысалы:

Бұл изомерия цис- (Z-zusammen, неміс тілінен бірге) және транс- (E-entgegen, неміс тілінен қарама-қарсы), бірінші жағдайда, цис-1,2-дихлорэтен (немесе (Z)-1,2-) деп аталады. дихлорэтен), екіншісінде транс-1,2-дихлорэтен (немесе (Е)-1,2-дихлорэтен).

ЭТИЛЕН СЕРИЯСЫНЫҢ қанықпаған немесе қанықпаған көмірсутектері

(АЛКЕНДЕР, НЕМЕСЕ ОЛЕФИНДЕР)

Алкендер, немесе олефиндер(латын тілінен алынған olefiant - мұнай - ескі атау, бірақ химиялық әдебиетте кеңінен қолданылады. Бұл атаудың себебі 18 ғасырда алынған этилен хлориді сұйық майлы зат болып табылады.) - молекулаларында көміртек атомдары арасында бір қос байланыс болатын алифатты қанықпаған көмірсутектер.

Алкендердің молекуласында сутегі атомдары сәйкес алкандарға қарағанда (көміртек атомдарының саны бірдей), сондықтан бұл көмірсутектер деп аталады. шексізнемесе қанықпаған.

Алкендер жалпы формуласы бар гомологтық қатар құрайды C n H 2n

1. Алкендердің гомологиялық қатары

МЕН nH2n

алкен

Атаулар, жұрнақ EN, ILEN

C 2 H 4

бұл kk, бұл илене

C 3 H 6

пропен

C 4 H 8

бутен

C 5 H 10

пентен

C 6 H 12

гексен

Гомологтар:

МЕНХ 2 = CH 2 этен

МЕНХ 2 = CH- CH 3 пропен

МЕНH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3бутен-1

МЕНH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 2 -CH 3 пентен-1

2. Физикалық қасиеттері

Этилен (этен) – өте әлсіз тәтті иісі бар, ауадан сәл жеңіл, суда аз еритін түссіз газ.

C 2 - C 4 (газдар)

C 5 - C 17 (сұйықтар)

18 - (қатты)

Алкендер суда ерімейді, органикалық еріткіштерде (бензин, бензол, т.б.) ериді.

Судан жеңіл

Mr жоғарылаған сайын балқу және қайнау температуралары артады

3. Ең қарапайым алкен этилен - C 2 H 4

Этиленнің құрылымдық және электрондық формулалары:

Этилен молекуласында бір с- және екі б-С атомдарының орбитальдары ( sp 2 – будандастыру).

Осылайша, әрбір С атомында үш гибридті орбиталь және бір гибридті емес орбиталь болады. б-орбитальдар. С атомдарының гибридті орбитальдарының екеуі өзара қабаттасып, С атомдарының арасында түзіледі

σ - байланыс. С атомдарының қалған төрт гибридті орбитальдары төртеуімен бір жазықтықта қабаттасады с-Н атомдарының орбитальдары және де төрт σ-байланыс түзеді. Екі гибридті емес б-С атомдарының орбитальдары σ жазықтығына перпендикуляр болатын жазықтықта өзара қабаттасады - байланыс, яғни. бірі қалыптасады П- байланыс.



Табиғаты бойынша П- қосылым σ -дан күрт ерекшеленеді; П- молекула жазықтығынан тыс электрон бұлттарының қабаттасуына байланысты байланыс күші азырақ. Реактивтердің әсерінен П- байланыс оңай бұзылады.

Этилен молекуласы симметриялы; барлық атомдардың ядролары бір жазықтықта орналасқан және байланыс бұрыштары 120°-қа жақын; С атомдарының орталықтары арасындағы қашықтық 0,134 нм.

Егер атомдар қос байланыс арқылы қосылса, онда олардың айналуы электронды бұлттарсыз мүмкін емес П- қосылым ашылмаған.

4. Алкендердің изомериясы

Бірге көміртек қаңқасының құрылымдық изомериясы алкендер, біріншіден, құрылымдық изомерияның басқа түрлерімен сипатталады - көп байланыс позициясының изомериясыЖәне классаралық изомерия.

Екіншіден, алкендер қатарында, кеңістіктік изомерия , қос байланысқа қатысты орынбасарлардың әртүрлі орналасуымен байланысты, оның айналасында молекулаішілік айналу мүмкін емес.

Алкендердің құрылымдық изомериясы

1. Көміртек қаңқасының изомериясы (C 4 H 8 бастап):

2. Қос байланыс орнының изомериясы (C 4 H 8 бастап):

3. C 3 H 6 бастап циклоалкандармен классаралық изомерия:

Алкендердің кеңістіктік изомериясы

Қос байланыстың айналасында атомдардың айналуы оны бұзбай мүмкін емес. Бұл p-байланыстың құрылымдық ерекшеліктеріне байланысты (р-электронды бұлт молекула жазықтығының үстінде және астында шоғырланған). Атомдардың қатаң байланысына байланысты қос байланысқа қатысты айналмалы изомерия пайда болмайды. Бірақ бұл мүмкін болады cis-транс-изомерия.

Қос байланыстағы екі көміртек атомының әрқайсысында әртүрлі орынбасарлары бар алкендер р-байланыс жазықтығына қатысты орынбасарлардың орналасуында ерекшеленетін екі кеңістіктік изомер ретінде өмір сүре алады. Сонымен, бутен-2 молекуласында CH 3 -CH \u003d CH - CH 3 CH 3 топтары қос байланыстың бір жағында болуы мүмкін cis-изомер немесе қарама-қарсы жағында транс-изомер.

НАЗАР АУДАРЫҢЫЗ! cis-trans- Қос байланыстағы С атомдарының ең болмағанда біреуінде 2 бірдей орынбасар болса, изомерия пайда болмайды.

Мысалы,

бутен-1 CH 2 \u003d CH - CH 2 - CH 3жоқ cis- Және транс-изомерлер, өйткені 1-ші С атомы екі бірдей Н атомымен байланысқан.

Изомерлер cis- Және транс- физикалық жағынан ғана ерекшеленбейді

,

сонымен қатар химиялық қасиеттері, tk. Молекула бөліктерінің кеңістікте бір-біріне жақындауы немесе жойылуы химиялық әрекеттесуге ықпал етеді немесе кедергі жасайды.

Кейде cis-transизомерия нақты аталмаған геометриялық изомерия. Дәлсіздік сонда Барлықкеңістіктік изомерлер тек қана емес, геометриясымен ерекшеленеді cis- Және транс-.

5. Номенклатура

Қарапайым алкендер көбінесе алкандардағы -an жұрнағын ауыстырып атайды -илен: этан - этилен,пропан - пропилен және т.б.

Жүйелі номенклатура бойынша этилен көмірсутектерінің атаулары сәйкес алкандардағы -ан жұрнағын -эн жұрнағымен алмастыру арқылы жасалады (алкан - алкен, этан - этен, пропан - пропен, т.б.). Негізгі тізбекті таңдау және атау реті алкандармен бірдей. Дегенмен, тізбек міндетті түрде қос байланысты қамтуы керек. Тізбектің нөмірленуі осы байланыс жақынырақ болатын ұшынан басталады. Мысалы:


Қанықпаған (алкен) радикалдар тривиальды атаулар деп аталады немесе жүйелі номенклатура бойынша:

(H 2 C \u003d CH-) винил немесе этенил

(H 2 C \u003d CH-CH 2) аллил

Алкендер – бір немесе бірнеше көміртек-көміртекті қос байланысы бар қанықпаған алифатты көмірсутектер. Қос байланыс екі көміртек атомын іргелес байланыстар арасындағы байланыс бұрыштары 120°С болатын жазық құрылымға айналдырады:

Алкендердің гомологтық қатарының жалпы формуласы бар; оның алғашқы екі мүшесі - этилен (этилен) және пропен (пропилен):

Төрт немесе одан да көп көміртегі атомдары бар алкендер қатарының мүшелері байланыс позициясының изомериясын көрсетеді. Мысалы, формуласы бар алкеннің үш изомері бар, олардың екеуі байланыс орнының изомерлері:

Алкен тізбегінің нөмірленуі оның қос байланысқа жақынырақ ұшынан жасалғанын ескеріңіз. Қос байланыстың орны қос байланыс арқылы қосылған екі көміртек атомына сәйкес келетін екі санның кішісі арқылы көрсетіледі. Үшінші изомер тармақталған құрылымға ие:

Кез келген алкеннің изомерлерінің саны көміртегі атомдарының санына қарай артады. Мысалы, гексеннің үш байланыс изомерлері бар:

диен - бута-1,3-диен немесе жай бутадиен:

Құрамында үш қос байланыс бар қосылыстар триендер деп аталады. Бірнеше қос байланысы бар қосылыстар жалпы түрде полиендер деп аталады.

Физикалық қасиеттері

Алкендердің балқу және қайнау температурасы сәйкес алкандарына қарағанда сәл төмен. Мысалы, пентанның қайнау температурасы бар. Этилен, пропен және бутеннің үш изомері бөлме температурасында және қалыпты қысымда газ күйінде болады. Көміртегі атомдарының саны 5-тен 15-ке дейінгі алкендер қалыпты жағдайда сұйық күйде болады. Олардың ұшқыштығы, алкандардікі сияқты, көміртегі тізбегінде тармақталу болған кезде жоғарылайды. 15-тен астам көміртегі атомдары бар алкендер қалыпты жағдайда қатты денелер болып табылады.

Зертханада алу

Лабораториялық жағдайда алкендерді алудың екі негізгі әдісі - спирттерді сусыздандыру және галогеналкандарды дегидрогалогендеу. Мысалы, этиленді 170 ° C температурада концентрлі күкірт қышқылының артық мөлшерінің әсерінен этанолды сусыздандыру арқылы алуға болады (19.2 тарауды қараңыз):

Этанол буын қыздырылған алюминий тотығының бетінен өткізу арқылы этиленді этанолдан да алуға болады. Осы мақсатта орнату схемалық түрде суретте көрсетілген. 18.3.

Алкендерді алудың екінші кең тараған әдісі негізгі катализ жағдайында галогеналкандардың дегидрогалогендеуіне негізделген.

Элиминация реакциясының бұл түрінің механизмі сек. 17.3.

Алкендердің реакциялары

Алкендер алкандарға қарағанда әлдеқайда белсенді. Бұл қос байланыс электрондарының электрофилдерді тарту қабілетіне байланысты (17.3 тарауды қараңыз). Сондықтан алкендерге тән реакциялар негізінен қос байланысқа электрофильді қосылу реакциялары болып табылады:

Бұл реакциялардың көпшілігінде иондық механизмдер бар (17.3-бөлімді қараңыз).

гидрогенизация

Егер этилен сияқты кез келген алкен сутегімен араласса және бұл қоспаны бөлме температурасында платина катализаторының немесе никель катализаторының бетіне шамамен 150 ° C температурада өткізсе, онда қоспа пайда болады.

алкеннің қос байланысындағы сутегі. Бұл жағдайда сәйкес алкан түзіледі:

Реакцияның бұл түрі гетерогенді катализдің мысалы болып табылады. Оның механизмі сек. 9.2 және схемалық түрде суретте көрсетілген. 9.20.

Галогендердің қосылуы

Хлор немесе бром алкеннің қос байланысына оңай қосылады; бұл реакция төрт хлорлы көміртегі немесе гексан сияқты полярлы емес еріткіштерде жүреді. Реакция карбокатионның түзілуін қамтитын иондық механизм бойынша жүреді. Қос байланыс галоген молекуласын поляризациялап, оны дипольге айналдырады:

Сондықтан бромның гександағы немесе тетрахлорметандағы ерітіндісі алкенмен шайқағанда түссіз болады. Алкенді бром суымен шайқасаңыз, дәл солай болады. Бром суы – бромның судағы ерітіндісі. Бұл ерітіндіде гипобром қышқылы бар. Алкеннің қос байланысында гипохлор қышқылының молекуласы бекітіліп, нәтижесінде бром алмастырылған спирт түзіледі. Мысалы

Галогенсутектердің қосылуы

Реакцияның бұл түрінің механизмі сек. 18.3. Мысал ретінде пропенге хлорсутектің қосылуын қарастырайық:

Бұл реакцияның өнімі 1-хлорпропан емес, 2-хлоропропан екенін ескеріңіз:

Мұндай қосу реакцияларында ең электртеріс атом немесе ең электртеріс топ әрқашан байланысқан көміртегі атомына қосылады.

сутегі атомдарының ең аз саны. Бұл заңдылық Марковников ережесі деп аталады.

Ең аз сутегі атомдарымен байланысқан көміртегі атомына электртеріс атомның немесе топтың артықшылықты қосылуы көміртегі атомындағы алкил алмастырғыштардың саны артқан сайын карбокатион тұрақтылығының жоғарылауымен байланысты. Бұл тұрақтылықтың жоғарылауы, өз кезегінде, алкил топтарында болатын индуктивті әсермен түсіндіріледі, өйткені олар электронды донорлар болып табылады:

Кез келген органикалық асқын тотығы болған кезде пропен бромсутекпен әрекеттеседі, түзеді, яғни Марковников ережесі бойынша емес. Мұндай өнім Марковниковке қарсы деп аталады. Ол иондық емес, радикалдық механизм бойынша жүретін реакция нәтижесінде түзіледі.

Ылғалдандыру

Алкендер суық концентрлі күкірт қышқылымен әрекеттесіп, алкилсутек сульфаттарын түзеді. Мысалы

Бұл реакция қосымша болып табылады, өйткені ол қос байланысқа қышқыл қосады. Бұл этиленнің түзілуімен этанолдың сусыздануына қатысты кері реакция. Бұл реакцияның механизмі қос байланысқа галогенсутектердің қосылу механизміне ұқсас. Ол аралық карбокатионның түзілуін қамтиды. Егер бұл реакция өнімін сумен сұйылтып, ақырын қыздырса, ол этанол түзу үшін гидролизденеді:

Күкірт қышқылының алкендерге қосылу реакциясы Марковников ережесіне бағынады:

Калий перманганатының қышқылдандырылған ерітіндісімен реакция

Калий перманганатының қышқылдандырылған ерітіндісінің күлгін түсі бұл ерітіндіні алкенмен қоспада шайқағанда жоғалады. Алкеннің гидроксилденуі жүреді (оған тотығу нәтижесінде түзілетін гидрокси тобының енуі), нәтижесінде диолға айналады. Мысалы, этиленнің артық мөлшерін қышқылдандырылған ерітіндімен шайқағанда этан-1,2-диол (этиленгликоль) түзіледі.

Алкенді артық -ион ерітіндісімен шайқаса, алкеннің тотығу ыдырауы жүреді, бұл альдегидтер мен кетондардың түзілуіне әкеледі:

Бұл процесте түзілген альдегидтер карбон қышқылдарын түзу үшін одан әрі тотығудан өтеді.

Алкендердің диолдар түзу үшін гидроксилденуін калий перманганатының сілтілі ерітіндісінің көмегімен де жүргізуге болады.

Пербензой қышқылымен әрекеттесу

Алкендер пербензой қышқылы сияқты пероксидтік қышқылдармен (перацидтермен) әрекеттесіп, циклді эфирлерді (эпоксидті қосылыстар) түзеді. Мысалы

Эпоксиэтанды кез келген қышқылдың сұйылтылған ерітіндісімен ақырын қыздырғанда этан-1,2-диол түзіледі:

Оттегімен реакциялар

Барлық басқа көмірсутектер сияқты, алкендер жанып, мол ауамен көмірқышқыл газы мен суды түзеді:

Ауаның шектеулі қол жетімділігімен алкендердің жануы көміртегі тотығы мен судың пайда болуына әкеледі:

Алкендердің салыстырмалы көміртегі мөлшері сәйкес алкандарға қарағанда жоғары болғандықтан, олар түтін жалынмен жанады. Бұл көміртегі бөлшектерінің түзілуіне байланысты:

Егер сіз кез келген алкенді оттегімен араластырып, бұл қоспаны күміс катализаторының бетінен өткізсеңіз, эпоксиэтан шамамен 200 ° C температурада түзіледі:

Озонолиз

Газ тәрізді озонды алкеннің трихлорметандағы немесе тетрахлорметандағы ерітіндісі арқылы 20°С төмен температурада өткізгенде, сәйкес алкеннің озониді (оксиран) түзіледі.

Озонидтер тұрақсыз қосылыстар және жарылғыш болуы мүмкін. Олар альдегидтер немесе кетондар түзу үшін гидролизден өтеді. Мысалы

Бұл жағдайда метаналдың бір бөлігі (формальдегид) сутегі асқын тотығымен әрекеттесіп, метан (құмырсқа) қышқылын түзеді:

Полимерлену

Ең қарапайым алкендер полимерленіп, негізгі алкен сияқты эмпирикалық формуласы бар жоғары молекулалық қосылыстар түзе алады:

Бұл реакция жоғары қысымда, 120°С температурада және катализатор рөлін атқаратын оттегінің қатысуымен жүреді. Дегенмен, этиленді полимерлеуді Зиглер катализаторы арқылы төмен қысымда да жүргізуге болады. Ең көп тараған Циглер катализаторларының бірі триэтилалюминий мен титан тетрахлоридінің қоспасы болып табылады.

Алкендердің полимерленуі сек.-те толығырақ қарастырылады. 18.3.