АЛКЕНЫ

НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ


АЛКЕНЫ

H H
| |
H – C – C = C – C – H
| | | |
H H H H
Для алкенов характерны следующие виды изомерии:
Структурная изомерия:
а) изомерия углеродного скелета
б) изомерия положения кратной связи
в) изомерия положения заместителей (Hal, - NO2, SO2-OH и др.) в замещенных соединениях алкенов
Пространственная геометрическая изомерия.
Межклассовая изомерия (с циклоалканами).

CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3

пентен-1

б) изомерия положения кратной связи


CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3

пентен-1

в) изомерия положения заместителей (Hal, - NO2, SO2-OH и др.) в замещенных соединениях алкенов
Cl
|
CH2 = CH – CH – CH2 – CH3

CH3
|
CH2 = C – CH2 – CH3

1 2 3 4 5

1 2 3 4

2-метилбутен-1

C5H10

пентен-2

CH3–CH = CH – CH2 – CH3

1 2 3 4 5

C5H10

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

3-хлорпентен-1

4-хлорпентен-1

Cl
|
CH2 = CH – CH2 – CH – CH3

1 2 3 4 5

C5H9Cl

Межклассовая изомерия (с циклоалканами)


CH2 = CH – CH2 ― CH2 – CH3

пентен-1

бутилен-2

CH3 – CH = CH – CH3

транс-изомер

цис-изомер

CH3 CH3
\ /
C = C
/ \
H H

CH3 H
\ /
C = C
/ \
H CH3

1 2 3 4 5

CH2―CH2
| |
CH2 CH2
\ /
CH2

циклопентан

C5H10

и кипения, также как у алканов , закономерно повышаются при

увеличении молекулярной массы соединения. Алкены с разветвленной углеродной цепью имеют более низкие температуры кипения, чем изомеры с нормальной (неразветвленной) цепью.

По принципу «подобное растворяется в подобном» алкены должны быть растворимы в неполярных растворителях и плохо растворимы в полярных. Действительно, они хорошо растворяются в бензоле, тетрахлорометане, петролейном и диэтиловом эфирах, но практически не растворяются в воде.

C2H4 – C4H8
газы

C5H10 – C16H32
жидкости

C17H34 – …
твердые вещества

| |

H H
Реакции присоединения
Реакции окисления
Реакции замещения
Реакции изомеризации
Реакции элиминирования (отщепления)

+

+

-

+

+

– CH – CH3
| |
Br

Br

1,2-дибромпропан

CH2 – CH – CH3

–

+

H

H

–

1 2 3

|

|

Br

H

H

пропен

(пропилен)

–

Гидрирование (в присутствии металлических катализаторов –

Pt, Pd, Ni):

Галогенирование 

Br

CH2 – CH – CH3

–

пропен

(пропилен)

–

–

Br

Br

+

–

–

Реакция с бромной водой – качественная реакция на алкены

(бромная вода обесцвечивается).

|

Br

2-бромпропан

1 2 3

H

Гидрогалогенирование (по правилу Марковникова)

Br

CH2 – CH – CH3

–

пропен

(пропилен)

–

–

Br

H

+

–

Правило Марковникова: при присоединении веществ с полярной ковалентной связью

типа HX (где X – это -Hal, -OH и т.д.) к несимметричным непредельным углеводородам по

месту разрыва π-связи атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому

углерода, а X – к наименее гидрированному атому углерода.

– CH – CH3
–
+
H
OH
–
|
|
H
H
OH
пропен
(пропилен)
–
Гидратация (по правилу Марковникова): с

образованием вторичных спиртов

(кроме этилена – у него образуется первичный спирт)

OH

CH2 – CH2

–

этен

(этилен)

–

–

OH

H

+

–

–

C H3 – CH – CH3
|
OH

–

(пропиловый спирт,

(этиловый спирт)

1 2 3

вторичный пропанол)

–
+
H
O – SO2OH
–
|
|
H
H
O – SO2OH
пропен
(пропилен)
–
Сульфирование (по правилу Марковникова) –

взаимодействие с

концентрированной серной кислотой с образованием алкилсерных кислот

OH

–

пропил-2-серная кислота

(пропилгидросульфат)

OH

+

–

C H3 – CH – CH3
|
O – SO2OH

(пропилгидросульфат)

(пропиловый спирт)

1 2 3

(моноалкилгидросульфатов).

серная кислота

H2SO4(конц.)

CH3 – CH – CH3

|

O – SO2OH

+

HO – SO2OH

C H3 – CH – CH3
|
OH

серная кислота

В дальнейшем используется как удобный метод для получения спиртов при

гидратации алкенов (как промежуточный этап):

O – SO2OH

1 2 3

|
C H3 – C

|
CH3

H

+

CH2 – C – CH3
|
CH3

–

|

–

CH3
|
C H3 – C
|
CH3

CH3
|
CH3 – C – CH2 – CH – CH3
| |
CH3 CH3

метилпропан

метилпропен

2,2,4-триметилпентан

(изооктан)

1 2 3 4 5

H

CH3
|
C
/ \\
HC C
|| |
HC CH
\ //
C

+

CH2 – CH2

CH2 – CH2

H

H

H

H

–

–

|

–

–

–

CH3
|
C
/ \\
HC C–CH2–CH3
|| |
HC CH
\ //
CH

+

CH3
|
C
/ \\
HC CH
|| |
HC CH
\ //
C
|
CH2–CH3

метилбензол

1-метил-2-этилбензол

1-метил-4 этилбензол

CH2 – CH2

этен

2

2

t0
CH3 – CH=CH – CH3
бутилен-2
CH2=CH – CH2 – CH3
бутилен-1

CH2=C – CH3
|
CH3

метилпропилен

CH2=CH – CH=CH2

+

H2

бутадиен-1,3

при разных температурах образуются разные соединения

 

..– CH2–CH2 –CH2–CH2 –..

полиэтилен

(– CH2 – CH2 –)

структурное звено
полимера

(– CH – CH2 –)
|
CH3

полипропилен

пропилен

H2C CH2

–

–

..

+

+

H2C CH2

t0, kt, P

+

..

–

–

..

+

H2C CH2

+

H2C CH2

+

..

–

–

|

|

|

|

–

–

–

–

этилен

t0, kt, P

t0, kt, P

H2C = CH2

n

n

мономер

где n – это степень полимеризации

CH = CH2
|
CH3

n

n

–

при смешивании с воздухом образует взрывоопасную смесь.
C2H4 + 3 O2

(избыток)

C2H4 + 2 O2 (недостаток)

C2H4 + O2 (сильный недостаток)

H2C CH2

Реакции окисления

\

/

O

2

2

t0, Ag

этиленоксид

(эпоксиэтан

этилен

пропиленоксид

(эпоксипропан

–

–

–

+

–

\

/

|

|

H2C CH2

O

O

O

O

–

–

+

–

–

–

–

–

или окись этилена)

эпоксидов (реакция Прилежаева):

CH3 – H2C CH2

2

2

CH3 – H2C CH2

+

+

t0, Ag

пропилен

или окись пропилена)

–

O

\

/

O

O

O

O

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

|

\

|

/

CH2=CH2


C H2=C H2

+ [O] + H – OH

– CH2 – CH2 –

HO

1 2

OH

из KMnO4
––––––––?

(этандиол-1,2) 

этиленгликоль

3

| |

3

-2

2

KOH
––?

H2O

KMn O4

+

4

+

-2

+7

OH OH

C H2 – C H2

-1

-1

+

2

KOH

Mn O2

+

2

+4

3 C2-2

→

C2-1

3

→

3

2

2 Mn+7

–6ē

Mn+4

2

6

+ 6ē

C

-2ē

+ 3ē

-2

-1

+7

+4

2

→

C

2

Mn

Mn

→

качественная реакция на этиленовые углеводороды.

щелочной среде (реакция Вагнера)

Обесцвечивание щелочного раствора KMnO4 без нагревания – это

(кислый раствор KMnO4, HNO3, хромовая смесь) при нагревании

(обесцвечивание раствора KMnO4 – это качественная реакция на непредельные углеводороды ).
 
R – CH=CH – R′ + 4 [O]

CH3 – CH2 – CH=CH – CH3 + 4 [O]

-1

+7

+2

2

R′ - COOH

5 4 3 2 1

+

+

R – COOH

CH3 – CH2 – COOH

этановая кислота

CH3 – COOH

+H3O+, t°

пропановая кислота

+H3O+, t°

пентен-2

H2SO4

4

KMn O4

8

CH3–CH2–C H=C H–CH3

Mn SO4

8

K2SO4

12

?

+

12

H2O

+

+

+

+

5

этановая кислота

CH3–C OOH

5

+

пентен-2

пропановая кислота

5

CH3–CH2–C OOH

+

-1

-40ē

→

8

+ 40ē

Mn

C

10

C

5

→

+3

-1

8

Mn

+2

+7

C

40

8

5

-8ē

→

2

Mn

C

Mn

+5ē

→

2

-1

+3

+7

+2

+3

+3

8

5

CH3 – CH2 – CH =CH2


Но метановая (муравьиная) кислота окисляется до угольной кислоты,

HCOOH + [O] ?


CH3 –CH2–CH2–C H=C H2

+

HCOOH

CH3 – CH2 – COOH

+H3O+, t°

бутилен-1

угольная кислота

(муравьиная)

метановая
кислота

пропановая
кислота

CO2↑

+

H2O

?

(т.е. H2CO3)

HOCOOH

метановая кислота

которая распадается на углекислый газ и воду: 

4 3 2 1

+ 4 [O]

пентен-1

5 4 3 2 1

H2O

+

4

+

→

?

K2SO4

2

Mn SO4

+

H2SO4

3

+

KMn O4

CH3 –CH2–CH2–C OOH

C O2 ↑

2

+

бутановая кислота

+

+

-1

-2

+2

+7

+3

+4

C+3

-6ē

→

C+4

C-1

-4ē

+10ē

→

Mn+2

2

C-2

2

1

2

Mn+7

→

+ 5ē

Mn

-10ē

10

→

– 6ē

Mn

C

C

– 4ē

→

C

C

-1

+3

-2

+4

+7

+2

метилпропен

+

CH3–CH=CH–CH3

CH3–C=CH2

бутен-2

бутен-1

550°C

1 2 3

1 2 3 4

CH C C

H

2

H

CH3

–

|

CH3

–

–

|

3

H

2

–

CH3

4

–

H

–

Изомеризация по кратной связи

и по углеродному скелету

CH2 CH C C

Реакции отщепления (элиминирования)

CH2 = CH – CH = CH2

бутадиен-1,3

бутен-1

MgO, ZnO

H2

+

1200°C

этен

(этилен)

(ацетилен)

H – C ≡ C – H

+

H2

этин

1 2 3 4

1 2 3 4

–

2

–

–

–

–

2

3

|

|

H

H

H

H

H

–

H – C C – H

–

–

–

|

|

H

–

до алкинов

кислородом окислителя
V. Реакции отщепления (элиминирования)
I. Реакции присоединения
Сульфирование
Алкилирование

– CH3
2
Получение алкенов
C16H34
C8H18
+
C8H16
гексадекан
октан
октен
Обычно образуется смесь различных углеводородов: например,

при крекинге бутана

конечными продуктами будет – смесь бутенов, пропилена, этилена и метана; при

крекинге пропана – смесь пропилена, этилена и метана; при крекинге метилпропана –

смесь метилпропилена, пропилена и метана.

Дегидрирование предельных углеводородов

CH2 = CH – CH2 – CH3

CH3 – CH = CH – CH3

бутен-1

бутен-2

1 2 3 4

1 2 3 4

- H2

2CH4

550-650oc, Kt

C2H4

+

H2

2

метан

этилен

H

H

H

H

2

2

–

–

–

–

|

|

|

3

H

H

–

2

бутан

H

–

H2SO4, 140-150oC

H2O

+

H H
| |
C C
| |
H H

этанол

этилен

CH2 = CH2

Правило Зайцева: при отщеплении галогенводорода от вторичных и

CH3 – CH = CH – CH3

+

NaBr

H2O

+

+

OH

спирт, to

бутен-2

2-бромбутан

Дегидрогалогенирование галогенпроизводных алканов (по правилу Зайцева)

–

–

–

H

H

OH

OH

–

–

третичных галогеналканов атом водорода отщепляется от наименее

гидрированного атома углерода.

CH3 – CH C – CH3

Na

2

|

|

H

H

Br

OH

Na

–

–

Br

|

1 2 3 4

1 2 3 4

CH = CH – CH3
+
Zn
2.3-дибромбутан
бутен-2
1

2 3 4

1 2 3 4

CH3 – CH CH – CH3

|

|

|

|

–

–

Br

Br

Br

Br

С., Феникс – Ростов-на-Дону, 2006

Габриелян О. С., Маскаев Ф. Н.,

Пономарев С. Ю., Теренин В. И. « Химия 10 класс: профильный уровень». (Учебник для общеобразовательных учреждений), Дрофа – Москва, 2005

Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. «Химия 10: органическая химия (Учебник для 10 класса средней школы)», Просвещение – Москва, 1991

Перекалин В. В., Зонис С. А. «Органическая химия (учебное пособие для студентов педагогических институтов по химическим и биологическим специальностям)», Просвещение – Москва, 1982
«Органическая химия. Том1 (Основной курс)» под редакцией Н. А. Тюкавкиной (учебник для студентов вузов по специальности «Фармация»), Дрофа – Москва, 2004