Предельные и непредельные углеводороды

Содержание

1. Предельные и непредельные углеводороды
2. АлканыХимические свойстваI. Горение(ΔH
3. V. Реакции гомолитического замещения (SR)1. Галогенированиеа) CH4
4. CH3-CH2-CH3Cl2, hν-HClCH3-CH-CH3 + CH3CH2CH2-ClClтеор.: 25%
5. Объяснение:Стрет.-Н 381 Е,
6. 2. Сульфохлорирование (SR)R-H + SO2 + Cl2hνR-SO2-Cl
7. Для малых циклов (С3 и С4) –
8. Cl2НClН2Pt, 150 0CCH3(CH2)2CH3Pt, 300 0CН2CH3(CH2)3CH3Cl2+ HClреакции присоединенияс Х2 и с НХ не идут
9. АЛКЕНЫ, АЛКИНЫI. Электрофильное присоединение АЕ ГидрированиеСnH2nH2кат.СnH2n+21) Галогенирование
10. Механизм:CH2=CH2 + Br2π- комплекс- Br−Br−Доказательство транс-присоединения:
11. + X-Y+электрофилмедленнокарбкатионY-быстро2) Присоединение НХ (HCl, HBr, H2SO4, HOCl) СnH2nНХСnH2n+1ХМеханизм:
12. ГидратацияМеханизм:Н+медленноН2Обыстро..карбокатион- Н+быстро
13. Правило МарковниковаПри взаимодействии реа-гентов типа НХ с
14. Электронные эффекты заместителейЗаместителиЭлектроноакцепторные (ЭА)
15. - IX = Hal, OH, OR, NH2,
16. Мезомерный эффект или эффект сопряжения (М-эффект) –
17. - Мδ−Итак, старшинство заместителей:ЭД: -O− > -NH2
18. Объяснение: реакция идет через более устойчи-вый карбкатион,
19. Устойчивость карбкатионов связана с возможностью делокализации зарядатретичный
20. Реакции нуклеофильного присоединения у ацети-лена (новые свойства
21. II. Реакции окисленияЕ.Е. ВагнерРеакция Вагнера (водный раствор KMnO4)
22. HCl2) Реакция Зимакова окисьэтиленаколаминβ-хлорэтиловый спирт
23. ОзонированиеКарбонильные соединенияозонид
24. АЛКАДИЕНЫСопряженные системы с открытой цепью сопряжения
25. Сопряженные системы Системыс открытой
26. l1-2 = l3-4 = 0,137 нмl2-3 =
27. 1,4-присоединение1,2-присоединениеОсобенности присоединения у сопряженных
28. ПолимеризацияРадикальнаяКатионнаяАнионнаяРадикальная полимеризация (пример)Инициаторы –пероксиды ROORполиизобутиленИнициаторы – про-тон Н+ или кислота Льюиса (BF3)Инициаторы –НуклеофилыRO−, Li+R−
29. АлкеныnCH2=CH-X-(-CH2-CHX-)n-
30. Алкадиены КаучукиС.В. Лебедев
31. 1,4-цис-полиизопрен1,4-трансполиизопренСпиралевидная структура цепиСтержнеобразная структура цепи
32. в) Алкины. Ацетиленn=2винилацетиленn=3бензолn=4циклоокта- тетраен(8π, неароматичен)n=∞купрен
33. С(sp3)С(sp2)С(sp) % Sхарактера25
34. Реакции замещения у алкинов(новое свойство по сравнению
35. Скачать презентанцию

АлканыХимические свойстваI. Горение(ΔH

Главная
Разное
Предельные и непредельные углеводороды

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Кафедра химии
Тема лекции:
Предельные и непредельные
углеводороды

Слайд 2Алканы
Химические свойства
I. Горение
(ΔH

– разрушение
мембран)
б) R-H + O
R-O-H
(C-гидроксилирование)
в) R-CH3
[O]
R-CH=O
(В цитохроме Р-450)
г) в

промышленности (в жестких условиях) – смесь
карбоновых кислот.

III. Дегидрирование (жесткие условия: t0, р, кат.).

Из алканов С2-С4 получают алкены и диены, из алканов
>С5 – циклопентаны и циклогексаны.

IV. Крекинг

Слайд 3V. Реакции гомолитического замещения (SR)

1. Галогенирование
а) CH4 + Cl2 →

CH3Cl + HCl
б) CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
в)

CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl

г) CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

хлороформ

Механизм:

Cl : Cl → 2Cl∙ инициирование цепи

hν

CH4 + Cl∙ → CH3∙ + HCl

CH3∙ + Сl : Cl → CH3Cl + Cl∙

CH3∙ + Сl∙ → CH3Cl

развитие цепи

обрыв цепи

V. Реакции гомолитического замещения (SR)1. Галогенированиеа) CH4 + Cl2 → CH3Cl + HClб) CH3Cl + Cl2 →

Слайд 4CH3-CH2-CH3
Cl2, hν
-HCl
CH3-CH-CH3 + CH3CH2CH2-Cl
Cl
теор.: 25%

75%
практ.: 55%

45%

Cl2,hν

-НCl

теор.: 10% 90%

практ.: 36% 64%

CH3-CH2-CH3Cl2, hν-HClCH3-CH-CH3 + CH3CH2CH2-ClClтеор.: 25% 75%практ.:

Слайд 5Объяснение:
Стрет.-Н 381
Е, кДж/моль
Свтор.-Н

394
Сперв.-Н 406
Третичный

вторичный первичный метил

Уменьшение устойчивости радикалов

Объяснение:Стрет.-Н 381 Е, кДж/мольСвтор.-Н 394Сперв.-Н

Слайд 62. Сульфохлорирование (SR)
R-H + SO2 + Cl2
hν
R-SO2-Cl + HCl
сульфохлорид
Если R

> C12,
то ПАВ
RSO2Cl + 2NaOH
RSO2ONa + NaCl +

H2O

алкилсульфонат

3. Нитрование (SR)

R-H + HO-NO2(разб.)

R-NO2 + H2O

нитросоединение

Реакция Коновалова

2. Сульфохлорирование (SR)R-H + SO2 + Cl2hνR-SO2-Cl + HClсульфохлоридЕсли R > C12, то ПАВRSO2Cl + 2NaOHRSO2ONa

Слайд 7Для малых циклов (С3 и С4) – реакции электрофильного
присоединения AE

, т.к. они неустойчивы
Для больших циклов (С5 и С6) –

реакции замеще-
ния (радикальный механизм SR), т.к. они устойчивы

ОСОБЕННОСТИ МАЛЫХ ЦИКЛОВ

«Банановая связь»

ЦИКЛОАЛКАНЫ

Для малых циклов (С3 и С4) – реакции электрофильногоприсоединения AE , т.к. они неустойчивыДля больших циклов (С5

Слайд 8Cl2
НCl
Н2
Pt, 150 0C
CH3(CH2)2CH3
Pt, 300 0C
Н2
CH3(CH2)3CH3
Cl2
+ HCl

реакции присоединения
с Х2 и с

НХ не идут

Слайд 9АЛКЕНЫ, АЛКИНЫ
I. Электрофильное присоединение АЕ
Гидрирование
СnH2n
H2
кат.
СnH2n+2
1) Галогенирование (обесцвечивание бромной

воды – качественная реакция на кратную связь)
СnH2n
Х2
СnH2nХ2
Алкины менее

активны, чем алкены в реакциях АЕ, т.к.
атом Сsp – более электроотрицателен (см. ниже), чем
атом Сsp2, π – электроны менее доступны электрофилу.

АЛКЕНЫ, АЛКИНЫI. Электрофильное присоединение АЕ ГидрированиеСnH2nH2кат.СnH2n+21) Галогенирование (обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на кратную связь)СnH2nХ2СnH2nХ2

Слайд 10Механизм:
CH2=CH2 + Br2
π- комплекс
- Br−
Br−

Доказательство транс-присоединения:

Слайд 11+ X-Y
+
электрофил
медленно
карбкатион
Y-
быстро
2) Присоединение НХ (HCl, HBr, H2SO4, HOCl)
СnH2n
НХ
СnH2n+1Х
Механизм:

Слайд 12Гидратация
Механизм:
Н+
медленно
Н2О
быстро
..
карбокатион
- Н+
быстро

Слайд 13Правило Марковникова
При взаимодействии реа-
гентов типа НХ с несиммет-
ричными алкенами (диена-
ми,

алкинами) водород при-
соединяется к тому атому
углерода кратной связи, ко-
торый содержит

большее
число атомов водорода

В.В. Марковников

Современная интерпретация:
направление присоединения
реагентов НХ к несимметрич-
ной кратной связи опреде-
ляется относительной ста-
бильностью промежуточных
карбокатионов.

Правило МарковниковаПри взаимодействии реа-гентов типа НХ с несиммет-ричными алкенами (диена-ми, алкинами) водород при-соединяется к тому атомууглерода кратной

Слайд 14Электронные эффекты заместителей
Заместители
Электроноакцепторные (ЭА) понижают электронную

плотность в системе
(-) -

эффект

Электронодонорные (ЭД) повышают электронную
плотность в системе
(+) - эффект

Индуктивный эффект (I-эффект) – влияние замести-
теля на электронную плотность молекулы путем смеще- ния электронов σ-связей в зависимости от ОЭО атомов.

F > O > N > Csp > Csp2 > Csp3 > H ОЭО 4,0 3,5 3,0 2,75 2,69 2,5 2,2

Быстро затухает.

Электронные эффекты заместителейЗаместителиЭлектроноакцепторные (ЭА) понижают электронную плотность в системе

Слайд 15- I
X = Hal, OH, OR, NH2, COOH, NO2, SO3H
+

I
X = CH3, C2H5, анионы О−, S−, атомы металлов

- IX = Hal, OH, OR, NH2, COOH, NO2, SO3H+ IX = CH3, C2H5, анионы О−, S−,

Слайд 16Мезомерный эффект или эффект сопряжения
(М-эффект) – влияние заместителя на

электронную
плотность молекулы путем смещения π-электронов
кратных связей или электронных пар

гетероатомов.

Не затухает в пределах всей сопряженной системы,
т.к. π- и р-электроны более подвижны.

+ М

X = OH, OR, NH2, Hal

.. .. .. ..

Мезомерный эффект или эффект сопряжения (М-эффект) – влияние заместителя на электроннуюплотность молекулы путем смещения π-электронов кратных связей

Слайд 17- М
δ−
Итак, старшинство заместителей:
ЭД: -O− > -NH2 > -OH >

-Hal > -CH3
ЭA: -NH3+ > -CF3 > -NO2 > -CN

> -COOH

- Мδ−Итак, старшинство заместителей:ЭД: -O− > -NH2 > -OH > -Hal > -CH3ЭA: -NH3+ > -CF3 >

Слайд 18Объяснение: реакция идет через более устойчи-
вый карбкатион, содержащий больше алкильных
(донорных)

заместителей
CH3CH=CH2
H+
К а р б к а т и о н

Br−

Объяснение: реакция идет через более устойчи-вый карбкатион, содержащий больше алкильных(донорных) заместителейCH3CH=CH2H+К а р б к а т

Слайд 19Устойчивость карбкатионов связана с возможностью
делокализации заряда
третичный вторичный первичный

метил
ЭА заместители, наоборот, дестабилизируют карбкатион
(локализуют «+»), присоединение против правила

Марков-
никова

СH2=CH--N(CH3)3 + HCl → CH2Cl-CH2-N(CH3)3

ЭА

Д/з: изобразите промежуточные карбкатионы и опреде-
лите, какой из них будет более стабильный.

Слайд 20Реакции нуклеофильного присоединения у ацети-
лена (новые свойства по сравнению с

алкенами)
HCN
акрилонитрил
С4Н9ОН
винилбутиловый эфир
(бальзам
Шостаковского)
СН3СООН
Н2О
винилацетат
ацетальдегид
Реакция
Кучерова
Катализатор:

Hg2+, H2SO4

Правило Эльтекова

ОН- - группа не существует при двойной связи
или виниловые спирты неустойчивы

Реакции нуклеофильного присоединения у ацети-лена (новые свойства по сравнению с алкенами)HCNакрилонитрилС4Н9ОНвинилбутиловый эфир (бальзам

Слайд 21II. Реакции окисления
Е.Е. Вагнер
Реакция Вагнера (водный
раствор KMnO4)

Слайд 22HCl
2) Реакция
Зимакова
окись
этилена
коламин
β-хлорэтиловый

спирт

Слайд 23Озонирование
Карбонильные
соединения
озонид

Слайд 24АЛКАДИЕНЫ
Сопряженные системы с открытой цепью сопряжения
СОПРЯЖЕНИЕ –

это образование в молекуле единого
электронного облака в результате перекрывания негибри-
дизованных

р-орбиталей

Л.Полинг, К.Ингольд

Концепция резонанса (мезомерии)

Реальная частица описывается набором резонансных структур, которые отличаются распределением
электронов, и вместе взятые описывают реальную
молекулу (см. «бутадиен»).

АЛКАДИЕНЫСопряженные системы с открытой цепью сопряжения СОПРЯЖЕНИЕ – это образование в молекуле единогоэлектронного облака в

Слайд 25Сопряженные системы
Системы
с открытой цепью

Системы
с замкнутой цепью
π,π- cопря- жение
π,π- cопря- жение
р,π-

cопря- жение

р,π- cопря- жение

СН2=СН-СН=СН2

СН2=СН-О-СН3

Сопряженные системы Системыс открытой цепью Системыс замкнутой цепьюπ,π- cопря-

Слайд 26l1-2 = l3-4 = 0,137 нм
l2-3 = 0,147 нм
Сравнить!
lC=C =

0,134 нм,lС-С = 0,154 нм
Для диенов:
Есопр.=

15 кДж/моль

π,π- сопряжение

Длиннее!!!

Короче!!!

Единое 4π-элект-
ронное облако!
Повышается
устойчивость

частичная
двоесвя-
занность!

Энергия сопряжения – это уменьшение энергии молекулы за счет сопряжения.

СН2=СН-СН=СН2

СН2-СН=СН-СН2

−

СН2-СН=СН-СН2

−

резонансный
гибрид

l1-2 = l3-4 = 0,137 нмl2-3 = 0,147 нмСравнить!lC=C = 0,134 нм,lС-С = 0,154 нм

Слайд 271,4-присоединение
1,2-присоединение
Особенности присоединения у сопряженных

диенов

В мягких условиях

В жестких условиях

1,4-присоединение1,2-присоединениеОсобенности присоединения у сопряженных

Слайд 28Полимеризация
Радикальная
Катионная
Анионная
Радикальная полимеризация (пример)
Инициаторы –
пероксиды
ROOR
полиизобутилен
Инициаторы – про-
тон Н+ или кислота

Льюиса (BF3)
Инициаторы –
Нуклеофилы
RO−, Li+R−

ПолимеризацияРадикальнаяКатионнаяАнионнаяРадикальная полимеризация (пример)Инициаторы –пероксиды ROORполиизобутиленИнициаторы – про-тон Н+ или кислота Льюиса (BF3)Инициаторы –НуклеофилыRO−, Li+R−

Слайд 29Алкены
nCH2=CH-X
-(-CH2-CHX-)n-

Слайд 30Алкадиены Каучуки
С.В. Лебедев

Слайд 311,4-цис-
полиизопрен
1,4-транс
полиизопрен
Спиралевидная структура цепи
Стержнеобразная структура цепи

Слайд 32в) Алкины. Ацетилен
n=2
винилацетилен
n=3
бензол
n=4
циклоокта-
тетраен
(8π, неароматичен)
n=∞
купрен

Слайд 33С(sp3)
С(sp2)
С(sp)
% S
характера
25

33

ОЭО 2,5 2,69 2,75

Увеличение ОЭО

Увеличение кислотных свойств

Слайд 34Реакции замещения у алкинов
(новое свойство по сравнению с алкенами)
рКа =

22
Ag2O (NH3)
Na
- H2O
- H2
R1I
- NaI
(гомологи
ацетилена)
Качественная
реакция на
концевую тройную связь

Реакции замещения у алкинов(новое свойство по сравнению с алкенами)рКа = 22Ag2O (NH3)Na- H2O- H2R1I- NaI(гомологи ацетилена)Качественнаяреакция на

Скачать презентацию

Разделы презентаций

Предельные и непредельные углеводороды

Содержание

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Кафедра химииТема лекции:Предельные и непредельныеуглеводороды

Слайд 2АлканыХимические свойстваI. Горение(ΔH

– разрушение мембран)б) R-H + OR-O-H(C-гидроксилирование)в) R-CH3[O]R-CH=O(В цитохроме Р-450)г) в

Слайд 3V. Реакции гомолитического замещения (SR)1. Галогенированиеа) CH4 + Cl2 →

CH3Cl + HClб) CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HClв)

Слайд 4CH3-CH2-CH3Cl2, hν-HClCH3-CH-CH3 + CH3CH2CH2-ClClтеор.: 25%

75%практ.: 55%

Слайд 5Объяснение:Стрет.-Н 381 Е, кДж/мольСвтор.-Н

394Сперв.-Н 406Третичный

Слайд 62. Сульфохлорирование (SR)R-H + SO2 + Cl2hνR-SO2-Cl + HClсульфохлоридЕсли R

> C12, то ПАВRSO2Cl + 2NaOHRSO2ONa + NaCl +

Слайд 7Для малых циклов (С3 и С4) – реакции электрофильногоприсоединения AE

, т.к. они неустойчивыДля больших циклов (С5 и С6) –

Слайд 8Cl2НClН2Pt, 150 0CCH3(CH2)2CH3Pt, 300 0CН2CH3(CH2)3CH3Cl2+ HClреакции присоединенияс Х2 и с

НХ не идут

Слайд 9АЛКЕНЫ, АЛКИНЫI. Электрофильное присоединение АЕ ГидрированиеСnH2nH2кат.СnH2n+21) Галогенирование (обесцвечивание бромной

воды – качественная реакция на кратную связь)СnH2nХ2СnH2nХ2 Алкины менее

Слайд 10Механизм:CH2=CH2 + Br2π- комплекс- Br−Br−Доказательство транс-присоединения:

Слайд 11+ X-Y+электрофилмедленнокарбкатионY-быстро2) Присоединение НХ (HCl, HBr, H2SO4, HOCl) СnH2nНХСnH2n+1ХМеханизм:

Слайд 12ГидратацияМеханизм:Н+медленноН2Обыстро..карбокатион- Н+быстро

Слайд 13Правило МарковниковаПри взаимодействии реа-гентов типа НХ с несиммет-ричными алкенами (диена-ми,

алкинами) водород при-соединяется к тому атомууглерода кратной связи, ко-торый содержит

Слайд 14Электронные эффекты заместителейЗаместителиЭлектроноакцепторные (ЭА) понижают электронную

плотность в системе (-) -

Слайд 15- IX = Hal, OH, OR, NH2, COOH, NO2, SO3H+

IX = CH3, C2H5, анионы О−, S−, атомы металлов

Слайд 16Мезомерный эффект или эффект сопряжения (М-эффект) – влияние заместителя на

электроннуюплотность молекулы путем смещения π-электронов кратных связей или электронных пар

Слайд 17- Мδ−Итак, старшинство заместителей:ЭД: -O− > -NH2 > -OH >

-Hal > -CH3ЭA: -NH3+ > -CF3 > -NO2 > -CN

Слайд 18Объяснение: реакция идет через более устойчи-вый карбкатион, содержащий больше алкильных(донорных)

заместителейCH3CH=CH2H+К а р б к а т и о н

Слайд 19Устойчивость карбкатионов связана с возможностью делокализации зарядатретичный вторичный первичный

метилЭА заместители, наоборот, дестабилизируют карбкатион(локализуют «+»), присоединение против правила

Слайд 20Реакции нуклеофильного присоединения у ацети-лена (новые свойства по сравнению с

алкенами)HCNакрилонитрилС4Н9ОНвинилбутиловый эфир (бальзам Шостаковского)СН3СООНН2ОвинилацетатацетальдегидРеакцияКучероваКатализатор:

Слайд 21II. Реакции окисленияЕ.Е. ВагнерРеакция Вагнера (водный раствор KMnO4)

Слайд 22HCl2) Реакция Зимакова окисьэтиленаколаминβ-хлорэтиловый