Alkenlarning qo`sh bog`lanishining xarakteristikasi. Alkenlarning kimyoviy xossalari. Aromatik uglevodorodlarning kimyoviy xossalari
Eng oddiy alken - eten C 2 H 4. IUPAC nomenklaturasiga ko'ra, alkenlarning nomlari tegishli alkanlarning nomlaridan "-an" qo'shimchasini "-ene" bilan almashtirish orqali hosil bo'ladi; qo'sh bog'ning pozitsiyasi arab raqami bilan ko'rsatilgan.
Etilenning fazoviy tuzilishi
Ushbu seriyaning birinchi vakili - etilen nomi bilan bunday uglevodorodlar etilen deb ataladi.
Nomenklatura va izomeriya
Nomenklatura
Oddiy tuzilishdagi alkenlar ko'pincha alkanlardagi -an qo'shimchasini -ilen bilan almashtirish orqali deyiladi: etan - etilen, propan - propilen va boshqalar.
Tizimli nomenklaturaga koʻra, etilen uglevodorodlarining nomlari tegishli alkanlardagi -an qoʻshimchasini -ene (alkan - alken, etan - eten, propan - propen va boshqalar) qoʻshimchasiga almashtirish orqali hosil boʻladi. Asosiy zanjirni tanlash va nomlanish tartibi alkanlar bilan bir xil. Biroq, zanjir, albatta, qo'sh bog'lanishni o'z ichiga olishi kerak. Zanjirning raqamlanishi bu aloqa yaqinroq bo'lgan uchidan boshlanadi. Masalan:
Ba'zan ratsional ismlar ham qo'llaniladi. Bunday holda, barcha alken uglevodorodlari almashtirilgan etilen sifatida qabul qilinadi:
To'yinmagan (alken) radikallar arzimas nomlar yoki tizimli nomenklaturaga ko'ra deyiladi:
H 2 C \u003d CH - - vinil (etenil)
H 2 C \u003d CH - CH 2 - - allil (propenil-2)
izomerizm
Alkenlar ikki xil strukturaviy izomeriya bilan tavsiflanadi. Uglerod skeletining tuzilishi bilan bogʻliq boʻlgan izomeriyadan tashqari (alkanlardagi kabi) zanjirdagi qoʻsh bogʻlanish holatiga bogʻliq boʻlgan izomeriya ham mavjud. Bu alkenlar qatoridagi izomerlar sonining ko'payishiga olib keladi.
Gomologik alkenlar qatorining dastlabki ikki a'zosi - (etilen va propilen) izomerlarga ega emas va ularning tuzilishini quyidagicha ifodalash mumkin:
H 2 C \u003d CH 2 etilen (eten)
H 2 C \u003d CH - CH 3 propilen (propen)
Ko'p bog'lanish pozitsiyasi izomeriyasi
H 2 C \u003d CH - CH 2 - CH 3 buten-1
H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 buten-2
Geometrik izomeriya - cis-, trans-izomeriya.
Bu izomeriya qo`sh bog`li birikmalarga xosdir.
Agar oddiy s-bog' uglerod zanjirining alohida bo'g'inlarining o'z o'qi atrofida erkin aylanishiga imkon bersa, u holda bunday aylanish qo'sh bog' atrofida sodir bo'lmaydi. Bu geometrik ko'rinishning sababi ( cis-, trans-) izomerlar.
Geometrik izomeriya fazoviy izomeriya turlaridan biridir.
Bir xil o'rinbosarlari (turli xil uglerod atomlarida) qo'sh bog'ning bir tomonida joylashgan izomerlar sis-izomerlar va turli yo'llar bilan - trans-izomerlar deb ataladi:
cis- va trans - izomerlar nafaqat fazoviy tuzilishi, balki ko'pgina fizik va kimyoviy xossalari bilan ham farqlanadi. Trans - izomerlari nisbatan barqarorroqdir cis- izomerlar.
Alkenlarni olish
Alkenlar tabiatda kam uchraydi. Odatda, gazsimon alkenlar (etilen, propilen, butilenlar) neftni qayta ishlash gazlaridan (kreking paytida) yoki bog'langan gazlardan, shuningdek, ko'mir kokslangan gazlardan ajratiladi.
Sanoatda alkenlar katalizator (Cr 2 O 3) ishtirokida alkanlarni gidrogenlash orqali olinadi.
Alkanlarning gidrogenlanishi
H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 2 C \u003d CH - CH 2 - CH 3 + H 2 (buten-1)
H 3 C - CH 2 - CH 2 - CH 3 → H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 + H 2 (buten-2)
Olishning laboratoriya usullaridan quyidagilarni ta'kidlash mumkin:
1. Ishqorning spirtli eritmasi ta’sirida galogenlangan alkillardan galogen vodorodning ajralishi:
2. Katalizator (Pd) ishtirokida atsetilenni gidrogenlash:
H-C ≡ C-H + H 2 → H 2 C \u003d CH 2
3. Spirtlarning suvsizlanishi (suvning parchalanishi).
Katalizator sifatida kislotalar (oltingugurt yoki fosforik) yoki Al 2 O 3 ishlatiladi:
Bunday reaktsiyalarda vodorod eng kam vodorodlangandan (eng ko'p kamroq vodorod atomlari) uglerod atomi (A.M. Zaytsev qoidasi):
Jismoniy xususiyatlar
Ayrim alkenlarning fizik xossalari quyidagi jadvalda keltirilgan. Gomologik alkenlar qatorining dastlabki uchta vakili (etilen, propilen va butilen) gazlar bo'lib, C 5 H 10 dan (amilen yoki penten-1) suyuqliklar va C 18 H 36 bilan qattiq moddalardir. Molekulyar massa ortishi bilan erish va qaynash nuqtalari ortadi. Oddiy alkenlar izomerlaridan yuqori haroratda qaynaydi. Qaynash nuqtalari cis dan yuqori izomerlar trans-izomerlar va erish nuqtalari - aksincha.
Alkenlar suvda yomon eriydi (lekin tegishli alkanlardan yaxshiroq), lekin organik erituvchilarda yaxshi eriydi. Etilen va propilen tutunli olov bilan yonadi.
Ayrim alkenlarning fizik xossalari
Ism |
t pl, ° S |
t kip, ° S |
||
Etilen (eten) |
||||
propilen (propen) |
||||
Butilen (buten-1) |
||||
cis-buten-2 |
||||
Trans-buten-2 |
||||
Izobutilen (2-metilpropen) |
||||
Amilin (penten-1) |
||||
Geksilen (geksen-1) |
||||
Geptil (gepten-1) |
||||
Okten (okten-1) |
||||
Nonilen (yo'q-1) |
||||
Decylen (decene-1) |
Alkenlar past qutbga ega, lekin oson qutblanadi.
Kimyoviy xossalari
Alkenlar yuqori reaktivdir. Ular Kimyoviy xossalari asosan uglerod-uglerod qo'sh aloqasi bilan aniqlanadi.
Reagent ta'sirida p-bog' eng kuchli va qulayroq bo'lib, uziladi va uglerod atomlarining bo'shatilgan valentliklari reagent molekulasini tashkil etuvchi atomlarni biriktirishga sarflanadi. Buni diagramma sifatida ko'rsatish mumkin:
Shunday qilib, qo'shimcha reaktsiyalarda qo'sh bog'lanish, xuddi yarmiga (s-bog' saqlanishi bilan) buziladi.
Alkenlar uchun qo'shilishdan tashqari oksidlanish va polimerlanish reaktsiyalari ham xarakterlidir.
Qo'shilish reaktsiyalari
Ko'pincha qo'shilish reaktsiyalari elektrofil qo'shilish reaktsiyalari bo'lgan geterolitik turga ko'ra boradi.
1. Gidrogenlash (vodorod qo'shilishi). Katalizatorlar (Pt, Pd, Ni) ishtirokida vodorod qo'shilgan alkenlar o'tadi to'yingan uglevodorodlar- alkanlar:
H 2 C \u003d CH 2 + H 2 → H 3 C - CH 3 (etan)
2. Galogenlash (galogenlarning qo'shilishi). Galogenlar digalogen hosilalarini hosil qilish uchun qo'sh bog'lanish yorilishi joyiga osongina qo'shiladi:
H 2 C \u003d CH 2 + Cl 2 → ClH 2 C - CH 2 Cl (1,2-dikloroetan)
Xlor va brom qo'shilishi osonroq, yod esa qiyinroq. Alkenlar bilan ftor, alkanlar kabi, portlash bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Qiyoslang: alkenlarda galogenlanish reaksiyasi almashtirish emas, balki qo‘shish jarayonidir (alkanlardagi kabi).
Galogenlanish reaktsiyasi odatda oddiy haroratda erituvchida amalga oshiriladi.
Brom va xlorning alkenlarga qo'shilishi radikal emas, balki ion mexanizmi bilan sodir bo'ladi. Bu xulosa shundan kelib chiqadiki, halogen qo'shilish tezligi nurlanishga, kislorod mavjudligiga va radikal jarayonlarni boshlaydigan yoki inhibe qiluvchi boshqa reagentlarga bog'liq emas. Asosida katta raqam Ushbu reaktsiya uchun eksperimental ma'lumotlar, bir necha ketma-ket bosqichlarni o'z ichiga olgan mexanizm taklif qilindi. Birinchi bosqichda galogen molekulasining qutblanishi p-bog'li elektronlar ta'sirida sodir bo'ladi. Bir oz kasr musbat zaryadga ega bo'lgan galogen atomi p bog'lanish elektronlari bilan beqaror oraliq hosil qiladi, bu p kompleksi yoki zaryad uzatish kompleksi deb ataladi. Shuni ta'kidlash kerakki, p-kompleksda galogen biron bir alohida uglerod atomi bilan yo'naltirilgan bog'lanish hosil qilmaydi; bu kompleksda p-bog'ning donor va galogenning akseptor sifatidagi elektron juftining donor-akseptor o'zaro ta'siri oddiygina amalga oshiriladi.
Keyinchalik p-kompleks siklik bromoniy ioniga aylanadi. Ushbu siklik kationning hosil bo'lishi jarayonida Br-Br bog'ining geterolitik ajralishi sodir bo'ladi va bo'sh R-orbital sp 2 -gibridlangan uglerod atomi bilan ustma-ust tushadi R-galogen atomining elektronlar "yakka juftligi" orbitali, siklik bromoniy ionini hosil qiladi.
Oxirgi, uchinchi bosqichda brom anioni nukleofil agent sifatida bromoniy ionining uglerod atomlaridan biriga hujum qiladi. Bromid ionining nukleofil hujumi uch a'zoli halqaning ochilishiga va vicinal dibromid hosil bo'lishiga olib keladi ( vic- yonida). Ushbu bosqichni rasmiy ravishda uglerod atomida S N 2 ning nukleofil o'rnini bosishi sifatida ko'rib chiqish mumkin, bu erda chiqish guruhi Br + dir.
Bu reaksiya natijasini bashorat qilish qiyin emas: brom anioni karbokatsiyaga hujum qilib, dibromoetan hosil qiladi.
CCl 4 dagi brom eritmasining tez rangsizlanishi to‘yinmaganlik uchun eng oddiy sinovlardan biridir, chunki alkenlar, alkinlar va dienlar brom bilan tez reaksiyaga kirishadi.
Bromning alkenlarga qoʻshilishi (bromlanish reaksiyasi) toʻyingan uglevodorodlarga sifatli reaksiya hisoblanadi. Toʻyinmagan uglevodorodlar bromli suv (bromning suvdagi eritmasi) orqali oʻtkazilganda sariq rang yoʻqoladi (cheklangan uglevodorodlar holatida u qoladi).
3. Gidrogalogenlash (galogen vodorod qo'shilishi). Alkenlar vodorod galogenidlarini osongina qo'shadilar:
H 2 C \u003d CH 2 + HBr → H 3 C - CH 2 Br
Vodorod galogenidlarini etilen gomologlariga qo'shish V.V.Markovnikov (1837 - 1904) qoidasiga amal qiladi: qachon normal sharoitlar vodorod galogenidining vodorodi qo'sh bog'lanishda eng ko'p vodorodlangan uglerod atomiga, galogen esa kamroq vodorodlanganga biriktiriladi:
Markovnikov qoidasini nosimmetrik alkenlarda (masalan, propilenda) elektron zichligi notekis taqsimlanishi bilan izohlash mumkin. To'g'ridan-to'g'ri qo'sh bog'ga bog'langan metil guruhining ta'siri ostida elektron zichligi ushbu bog'lanish tomon (ekstremal uglerod atomiga) siljiydi.
Ushbu siljish tufayli p-bog' qutblanadi va uglerod atomlarida qisman zaryadlar paydo bo'ladi. Musbat zaryadlangan vodorod ioni (proton) qisman manfiy zaryadga ega uglerod atomiga (elektrofil qo'shilish) va brom anioniga qisman musbat zaryadli uglerodga qo'shilishini tasavvur qilish oson.
Bunday bog'lanish organik molekuladagi atomlarning o'zaro ta'sirining natijasidir. Ma'lumki, uglerod atomining elektromanfiyligi vodorodnikidan bir oz yuqoriroqdir.
Shuning uchun metil guruhida ba'zi qutblanish s- C-H ulanishlari elektron zichligining vodorod atomlaridan uglerodga siljishi bilan bog'liq. O'z navbatida, bu qo'sh bog'lanish hududida va ayniqsa uning ekstremal atomida elektron zichligi oshishiga olib keladi. Shunday qilib, metil guruhi, boshqa alkil guruhlari kabi, elektron donor vazifasini bajaradi. Biroq, peroksid birikmalari yoki O 2 (reaksiya radikal bo'lganda) mavjud bo'lganda, bu reaktsiya Markovnikov qoidasiga ham zid bo'lishi mumkin.
Xuddi shu sabablarga ko'ra, nosimmetrik alkenlarga nafaqat galogen vodorodlar, balki boshqa elektrofil reagentlar (H 2 O, H 2 SO 4, HOCl, ICl va boshqalar) qo'shilganda Markovnikov qoidasi kuzatiladi.
4. Hidratsiya (suv qo'shilishi). Katalizatorlar ishtirokida spirtlar hosil qilish uchun alkenlarga suv qo'shiladi. Masalan:
H 3 C - CH \u003d CH 2 + H - OH → H 3 C - CHOH - CH 3 (izopropil spirti)
Oksidlanish reaksiyalari
Alkenlar alkanlarga qaraganda osonroq oksidlanadi. Alkenlarning oksidlanishida hosil bo'ladigan mahsulotlar va ularning tuzilishi alkenlarning tuzilishiga va bu reaksiya sharoitlariga bog'liq.
1. Yonish
H 2 C \u003d CH 2 + 3O 2 → 2CO 2 + 2H 2 O
2. To'liq bo'lmagan katalitik oksidlanish
3. Oddiy haroratda oksidlanish. Etilenga ta'sir qilganda suvli eritma KMnO 4 (da normal sharoitlar, neytral yoki ishqoriy muhitda - Vagner reaktsiyasi) ikki atomli spirt - etilen glikol hosil bo'ladi:
3H 2 C \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3HOCH 2 - CH 2 OH (etilen glikol) + 2MnO 2 + KOH
Bu reaktsiya sifatli: kaliy permanganat eritmasining binafsha rangi unga to'yinmagan birikma qo'shilganda o'zgaradi.
Keyinchalik og'ir sharoitlarda (KMnO 4 ning sulfat kislota yoki xrom aralashmasi ishtirokida oksidlanishi) alkendagi qo'sh bog'lanish kislorod o'z ichiga olgan mahsulotlarni hosil qilish uchun parchalanadi:
H 3 C - CH \u003d CH - CH 3 + 2O 2 → 2H 3 C - COOH (sirka kislotasi)
Izomerlanish reaksiyasi
Qizdirilganda yoki katalizatorlar ishtirokida alkenlar izomerlanishga qodir - qo'sh bog'lanish harakatlanadi yoki izostruktura o'rnatiladi.
polimerlanish reaksiyalari
p-bog'larning uzilishi tufayli alken molekulalari bir-biri bilan qo'shilib, uzun zanjirli molekulalarni hosil qilishi mumkin.
Tabiatda topilishi va alkenlarning fiziologik roli
Tabiatda asiklik alkenlar deyarli uchramaydi. Ushbu sinfdagi organik birikmalarning eng oddiy vakili - etilen C 2 H 4 - o'simliklar uchun gormon bo'lib, ularda oz miqdorda sintezlanadi.
Tabiatda uchraydigan kam sonli alkenlardan biri muskalur ( cis- trikosen-9) - urg'ochi pashshaning jinsiy jalb qiluvchisi (Musca domestica).
Yuqori konsentratsiyadagi quyi alkenlar giyohvandlik ta'siriga ega. Seriyaning yuqori a'zolari, shuningdek, nafas yo'llarining shilliq pardalarida konvulsiyalar va tirnash xususiyati keltirib chiqaradi.
Shaxsiy vakillar
Etilen (eten) - C 2 H 4 formulasi bilan tavsiflangan organik kimyoviy birikma. Bu eng oddiy alkendir. Qo'sh bog'lanishni o'z ichiga oladi va shuning uchun to'yinmagan yoki to'yinmagan uglevodorodlarga ishora qiladi. U sanoatda juda muhim rol o'ynaydi, shuningdek, fitohormon (o'simliklar tomonidan ishlab chiqarilgan va tartibga solish funktsiyalariga ega bo'lgan past molekulyar og'irlikdagi organik moddalar) hisoblanadi.
Etilen - behushlik keltirib chiqaradi, bezovta qiluvchi va mutagen ta'sirga ega.
Etilen - dunyodagi eng ko'p ishlab chiqarilgan organik birikma; 2008 yilda etilenning jami jahon ishlab chiqarishi 113 million tonnani tashkil etdi va yiliga 2-3% ga o'sishda davom etmoqda.
Etilen asosiy organik sintezning etakchi mahsuloti bo'lib, polietilen ishlab chiqarish uchun ishlatiladi (1-o'rin, umumiy hajmning 60% gacha).
Polietilen etilenning termoplastik polimeridir. Dunyodagi eng keng tarqalgan plastmassa.
Bu mumsimon massa oq rang (yupqa choyshablar shaffof rangsiz). Kimyoviy va sovuqqa chidamli, izolyator, zarbaga sezgir emas (amortizator), qizdirilganda (80-120 ° C) yumshaydi, sovutilganda muzlaydi, yopishish (bir-biriga o'xshamaydigan qattiq va / yoki suyuq jismlarning sirtlarining yopishishi) nihoyatda past. Ba'zan mashhur fikrda u selofan bilan aniqlanadi - o'simlik kelib chiqishiga o'xshash material.
Propilen - anesteziyani keltirib chiqaradi (etilendan kuchli), umumiy toksik va mutagen ta'sirga ega.
Suvga chidamli, har qanday konsentratsiyadagi ishqorlar, neytral, kislotali va asosli tuzlar, organik va noorganik kislotalar, hatto konsentrlangan sulfat kislota eritmalari bilan reaksiyaga kirishmaydi, lekin 50% taʼsir qilganda parchalanadi. azot kislotasi da xona harorati va suyuq va gazsimon xlor va ftor ta'sirida. Vaqt o'tishi bilan termal qarish sodir bo'ladi.
Polietilen plyonka (ayniqsa, qadoqlash, masalan, qabariq yoki lenta).
Idishlar (shishalar, bankalar, qutilar, kanistrlar, bog 'sug'orish idishlari, ko'chatlar uchun idishlar.
Kanalizatsiya, drenaj, suv va gaz ta'minoti uchun polimer quvurlari.
elektr izolyatsion material.
Issiq eritma yopishtiruvchi sifatida polietilen kukuni ishlatiladi.
Buten-2 - behushlikni keltirib chiqaradi, bezovta qiluvchi ta'sirga ega.
Pastki alkenlar (S 2 - S 5) sanoat miqyosida neft va neft mahsulotlarini termik qayta ishlash jarayonida hosil bo'lgan gazlardan olinadi. Alkenlarni laboratoriya sintez usullari yordamida ham tayyorlash mumkin.
4.5.1. Dehidrogalogenatsiya
Haloalkanlarni suvsiz erituvchilarda asoslar bilan ishlaganda, masalan, kaliy gidroksidning spirtli eritmasi, galogen vodorod chiqariladi.
4.5.2. Suvsizlanish
Spirtli ichimliklarni sulfat yoki fosfor kislotalari bilan qizdirganda, molekulyar suvsizlanish sodir bo'ladi ( - bartaraf etish).
Reaksiyaning asosiy yo'nalishi, degidrogalogenlanishda bo'lgani kabi, eng barqaror alkenning hosil bo'lishidir (Zaitsev qoidasi).
Spirtli ichimliklarni suvsizlantirish spirt bug'ini katalizator (alyuminiy yoki toriy oksidlari) orqali 300 - 350 o S da o'tkazish orqali amalga oshirilishi mumkin.
4.5.3. Vicinal digalidlarning degalogenatsiyasi
Spirtdagi rux ta'sirida qo'shni atomlarda (vitsinal) galogenlarni o'z ichiga olgan dibromidlar alkenlarga aylanishi mumkin.
4.5.4. Alkin gidrogenatsiyasi
Alkinlarni platina yoki nikel katalizatorlari ishtirokida gidrogenlash, ularning faolligi oz miqdorda qo'rg'oshin birikmalari (katalitik zahar) qo'shilishi bilan kamayadi, keyinchalik qaytarilishga duchor bo'lmaydigan alken hosil qiladi.
4.5.5. Aldegidlar va ketonlarning qaytaruvchi birikmasi
Litiy alyuminiy gidrid va titan (III) xlorid bilan ishlov berilganda, aldegid yoki ketonning ikkita molekulasidan yaxshi hosilda di- yoki tetrasubstitusiyalangan alkenlar hosil bo'ladi.
5. ALKIN
Alkinlar - SS- uch karrali uglerod-uglerod bog'iga ega bo'lgan uglevodorodlar.
Oddiy alkinlarning umumiy formulasi C n H 2n-2. Alkinlar sinfining eng oddiy vakili atsetilen H–CC–H, shuning uchun alkinlar atsetilenli uglevodorodlar deb ham ataladi.
5.1. Asetilenning tuzilishi
Asetilenning uglerod atomlari mavjud sp- gibrid holat. Keling, bunday atomning orbital konfiguratsiyasini tasvirlaylik. Gibridlashda 2s-orbitallar va 2p-orbitallar ikkita ekvivalent hosil bo'ladi sp-bir to'g'ri chiziqda joylashgan gibrid orbitallar va ikkita gibridlanmagan orbitallar qoladi R-orbitallar.
Guruch. 5.1 Sxemashakllanishisp -uglerod atomining gibrid orbitallari
Orbitallarning yo'nalishlari va shakllari sR-gibridlangan uglerod atomi: gibridlangan orbitallar bir-biridan iloji boricha ekvivalentdir.
Asetilen molekulasida bitta bog' ( - uglerod atomlari orasidagi bog'lanish ikkitasining bir-birining ustiga chiqishi natijasida hosil bo'ladi sp gibridlangan orbitallar. Ikki o'zaro perpendikulyar - aloqalar ikki juft gibridlanmagan bo'lganda paydo bo'ladi 2p- orbitallar, - elektron bulutlar skeletni qoplaydi, shuning uchun elektron bulut silindrsimonga yaqin simmetriyaga ega. Vodorod atomlari bilan bog'lanish orqali hosil bo'ladi sp-uglerod atomining gibrid orbitallari va 1 s-vodorod atomining orbitallari, atsetilen molekulasi chiziqli.
Guruch. 5.2 Asetilen molekulasi
a - yon qopqoq 2p orbitallar ikkita beradi - aloqa;
b - molekula chiziqli, bulut silindrsimon
Propinda oddiy bog'lanish ( - bilan aloqa qilish sp-FROM sp3 shunga o'xshash ulanishdan qisqaroq C sp-FROM sp2 alkenlarda buning sababi shundaki sp- dan yadroga yaqinroq orbital sp 2 - orbital .
Uch uglerod-uglerod aloqasi C C qo'sh bog'dan qisqaroq va uchlik bog'lanishning umumiy energiyasi taxminan bitta oddiy C-C aloqasi (347 kJ / mol) va ikkita -bog'ning energiyalari yig'indisiga teng. 259 2 kJ/mol) (5.1-jadval).
Eng oddiy organik birikmalar to'yingan va to'yinmagan uglevodorodlardir. Bularga alkanlar, alkinlar, alkenlar sinfidagi moddalar kiradi.
Ularning formulalari vodorod va uglerod atomlarini ma'lum bir ketma-ketlikda va miqdorda o'z ichiga oladi. Ular ko'pincha tabiatda uchraydi.
Alkenlarning ta'rifi
Ularning boshqa nomi - olefinlar yoki etilen uglevodorodlari. Bu birikmalar sinfi 18-asrda moysimon suyuqlik etilenxlorid topilganda shunday nomlangan.
Alkenlar vodorod va uglerod elementlaridan tashkil topgan birikmalardir. Ular asiklik uglevodorodlarga tegishli. Ularning molekulasida ikkita uglerod atomini bir-biriga bog'laydigan yagona qo'sh (to'yinmagan) bog' mavjud.
Alken formulalari
Har bir birikma sinfining o'ziga xos kimyoviy belgilari mavjud. Ularda elementlarning belgilari davriy tizim har bir moddaning tarkibi va bog'lanish tuzilishi ko'rsatilgan.
Alkenlarning umumiy formulasi quyidagicha belgilanadi: C n H 2n, bu yerda n soni 2 dan katta yoki teng. Uni dekodlashda har bir uglerod atomiga ikkitadan vodorod atomi borligini ko rish mumkin.
Gomologik qatordagi alkenlarning molekulyar formulalari quyidagi tuzilmalar bilan ifodalanadi: C 2 H 4, C 3 H 6, C 4 H 8, C 5 H 10, C 6 H 12, C 7 H 14, C 8 H 16. , C 9 H 18, C 10 H 20. Ko'rinib turibdiki, har bir keyingi uglevodorodda yana bitta uglerod va yana 2 vodorod mavjud.
Joylashuv va tartibning grafik belgisi mavjud kimyoviy birikmalar molekuladagi atomlar orasidagi alkenlarning tuzilish formulasini ko'rsatadi.Valentlik chiziqlari yordamida uglerodlarning vodorodlar bilan bog'lanishi ko'rsatilgan.
Hammasi ko'rsatilganda alkenlarning strukturaviy formulasi kengaytirilgan shaklda ko'rsatilishi mumkin kimyoviy elementlar va ulanishlar. Olefinlarning yanada ixcham ifodasi bilan uglerod va vodorodning valentlik chiziqlari yordamida birikmasi ko'rsatilmagan.
Skelet formulasi eng oddiy tuzilishni bildiradi. Singan chiziq molekulaning asosini tasvirlaydi, unda uglerod atomlari uning tepalari va uchlari bilan, vodorod esa havolalar bilan ko'rsatilgan.
Olefin nomlari qanday hosil bo'ladi
CH 3 -HC \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -OHCH-CH 3.
Sulfat kislotasi bilan alkenlarga ta'sir qilganda sulfonlanish jarayoni sodir bo'ladi:
CH 3 -HC \u003d CH 2 + HO-OSO-OH → CH 3 -CH 3 CH-O-SO 2 -OH.
Reaksiya kislota esterlari, masalan, izopropilsulfat kislota hosil bo'lishi bilan davom etadi.
Alkenlar kislorod ta'sirida yonish jarayonida suv va karbonat angidrid gazini hosil qilish uchun oksidlanishga uchraydi:
2CH 3 -HC \u003d CH 2 + 9O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O.
Olefin birikmalari va suyultirilgan kaliy permanganatning eritma shaklida o'zaro ta'siri glikollar yoki ikki atomli spirtlarning hosil bo'lishiga olib keladi. Bu reaksiya, shuningdek, etilen glikol hosil bo'lishi va eritmaning rangi o'zgarishi bilan oksidlovchi hisoblanadi:
3H 2 C \u003d CH 2 + 4H 2 O + 2KMnO 4 → 3OHCH-CHOH + 2MnO 2 + 2KOH.
Alken molekulalari polimerlanish jarayonida erkin radikal yoki kation-anion mexanizmi bilan ishtirok etishi mumkin. Birinchi holda, peroksidlar ta'sirida polietilen kabi polimer olinadi.
Ikkinchi mexanizmga ko'ra, kislotalar katyonik katalizatorlar rolini o'ynaydi, metallorganik moddalar esa stereoselektiv polimer ajralib chiqadigan anion katalizatorlardir.
Alkanlar nima
Ular parafinlar yoki to'yingan asiklik uglevodorodlar deb ham ataladi. Ular chiziqli yoki tarvaqaylab ketgan tuzilishga ega bo'lib, unda faqat to'yingan oddiy bog'lanishlar mavjud. Bu sinfning barcha vakillari C n H 2n+2 umumiy formulasiga ega.
Ularda faqat uglerod va vodorod atomlari mavjud. Alkenlarning umumiy formulasi to'yingan uglevodorodlarning belgilanishidan hosil bo'ladi.
Alkanlarning nomlari va ularning xususiyatlari
Bu sinfning eng oddiy vakili metandir. Undan keyin etan, propan va butan kabi moddalar keladi. Ularning nomi yunoncha sonning ildiziga asoslangan bo'lib, unga -an qo'shimchasi qo'shiladi. Alkanlarning nomlari IUPAC nomenklaturasida keltirilgan.
Alkenlar, alkinlar, alkanlarning umumiy formulasi faqat ikki turdagi atomlarni o'z ichiga oladi. Bularga uglerod va vodorod elementlari kiradi. Barcha uch sinfdagi uglerod atomlari soni bir xil, farq faqat vodorodning bo'linishi yoki qo'shilishi mumkin bo'lgan sonida kuzatiladi. To'yinmagan birikmalarni olishdan. Molekuladagi parafinlarning vakillari olefinlarga qaraganda 2 ta ko'proq vodorod atomini o'z ichiga oladi, bu alkanlar, alkenlarning umumiy formulasi bilan tasdiqlangan. Alken strukturasi qo'sh bog'ning mavjudligi sababli to'yinmagan hisoblanadi.
Agar al-ka-nahdagi suv-ro-dny va uglerod-le-ro-dny atomlari sonini korrelyatsiya qilsak, u holda qiymat ko'mir-le-voning boshqa sinflari bilan solishtirganda max-si-kichik bo'ladi. -to -ro-dov.
Metandan boshlanib, butan bilan tugaydigan (C 1 dan C 4 gacha) moddalar gazsimon shaklda mavjud.
Suyuq shaklda C 5 dan C 16 gacha bo'lgan gomologik intervalli uglevodorodlar keltirilgan. Asosiy zanjirda 17 ta uglerod atomiga ega bo'lgan alkandan boshlab, fizik holatning qattiq shaklga o'tishi sodir bo'ladi.
Ular uglerod skeletida izomeriya va molekulaning optik modifikatsiyalari bilan tavsiflanadi.
Parafinlarda uglerod valentliklari s-tipli boglanish hosil boʻlishi bilan qoʻshni uglerodlar-le-ro-da-mi yoki in-do-ro-da-mi tomonidan toʻliq egallangan deb hisoblanadi. Kimyoviy nuqtai nazardan, bu ularning zaif xususiyatlarini keltirib chiqaradi, shuning uchun alkanlar pre-del-ny-x yoki to'yingan-schen-ny-x coal-le-to-do-rodov deb ataladi, ular yaqinlikdan mahrum.
Ular molekulaning radikal galogenlanishi, sulfoxlorlanishi yoki nitrlanishi bilan bog'liq bo'lgan almashtirish reaktsiyalariga kiradi.
Parafinlar yuqori haroratlarda oksidlanish, yonish yoki parchalanish jarayonidan o'tadi. Reaktsiya tezlatgichlari ta'sirida vodorod atomlarining yo'q qilinishi yoki alkanlarning dehidratsiyasi sodir bo'ladi.
Alkinlar nima
Ularni atsetilenik uglevodorodlar deb ham atashadi, ular uglerod zanjirida uch tomonlama bog'lanishga ega. Alkinlarning tuzilishi C n H 2 n-2 umumiy formula bilan tavsiflanadi. Bu shuni ko'rsatadiki, alkanlardan farqli o'laroq, atsetilen uglevodorodlarida to'rtta vodorod atomi yo'q. Ularning o'rnini ikkita p-birikma hosil qilgan uchlik bog'laydi.
Ushbu struktura ushbu sinfning kimyoviy xususiyatlarini aniqlaydi. Strukturaviy formula alkenlar va alkinlar ularning molekulalarining toʻyinmaganligini, shuningdek, qoʻsh (H 2 CgaCH 2) va uch (HC≡CH) bogʻlarning mavjudligini aniq koʻrsatadi.
Alkinlarning nomi va ularning xususiyatlari
Eng oddiy vakili asetilen yoki HC≡CH. U etin deb ham ataladi. U to'yingan uglevodorod nomidan kelib chiqqan bo'lib, unda -an qo'shimchasi olib tashlanadi va -in qo'shiladi. Uzoq alkinlarning nomlarida raqam uchlik bog'lanish joyini ko'rsatadi.
To'yingan va to'yinmagan uglevodorodlarning tuzilishini bilib, alkinlarning umumiy formulasi qaysi harf ostida ko'rsatilganligini aniqlash mumkin: a) CnH2n; c) CnH2n+2; c) CnH2n-2; d) CnH2n-6. To'g'ri javob - uchinchi variant.
Asetilendan boshlanib, butan bilan tugaydigan (C 2 dan C 4 gacha) moddalar gazsimon tabiatga ega.
Suyuq holatda C 5 dan C 17 gacha bo'lgan gomologik oraliqdagi uglevodorodlar mavjud. Asosiy zanjirda 18 ta uglerod atomiga ega bo'lgan alkindan boshlab, fizik holatning qattiq shaklga o'tishi sodir bo'ladi.
Ular uglerod skeletida, uchlik bog'lanish holatida izomeriya, shuningdek molekulaning sinflararo modifikatsiyalari bilan tavsiflanadi.
tomonidan kimyoviy xususiyatlar atsetilenli uglevodorodlar alkenlarga o'xshaydi.
Agar alkinlar uch tomonlama terminal bog'ga ega bo'lsa, ular alkinid tuzlarini hosil qilish bilan kislota rolini o'ynaydi, masalan, NaC≡CNa. Ikkita p-bog'ning mavjudligi natriy atsetiledin molekulasini almashtirish reaktsiyalariga kirishadigan kuchli nukleofilga aylantiradi.
Asetilen mis xlorid ishtirokida xlorlanishdan o'tadi, dikloroatsetilen olinadi, diasetilen molekulalari ajralib chiqishi bilan haloalkinlar ta'sirida kondensatsiyalanadi.
Alkinlar galogenlanish, gidrogalogenlanish, gidratlanish va karbonillanish printsipi asosidagi reaksiyalarda ishtirok etadi. Biroq, bunday jarayonlar qo'sh bog'li alkenlarga qaraganda kuchsizroq boradi.
Atsetilenik uglevodorodlar uchun alkogol molekulasi, birlamchi amin yoki vodorod sulfidining nukleofil tipidagi qo'shilish reaktsiyalari mumkin.
Alkanlarning kimyoviy xossalari
Alkanlar (parafinlar) siklik bo'lmagan uglevodorodlar bo'lib, ularning molekulalarida barcha uglerod atomlari faqat bitta bog'lar bilan bog'langan. Boshqacha aytganda, alkanlarning molekulalarida ko'p, qo'sh yoki uch bog'lanish mavjud emas. Aslida, alkanlar vodorod atomlarining maksimal miqdorini o'z ichiga olgan uglevodorodlardir va shuning uchun ular cheklovchi (to'yingan) deb ataladi.
To'yinganlik tufayli alkanlar qo'shilish reaktsiyalariga kira olmaydi.
Uglerod va vodorod atomlari juda yaqin elektromanfiylikka ega bo'lganligi sababli, bu ularning molekulalaridagi CH-bog'larning juda past qutbliligiga olib keladi. Shu munosabat bilan alkanlar uchun S R belgisi bilan belgilangan radikal almashinish mexanizmiga muvofiq kechadigan reaksiyalar xarakterlidir.
1. O`rin almashish reaksiyalari
Ushbu turdagi reaktsiyalarda uglerod-vodorod aloqalari buziladi.
RH + XY → RX + HY
Galogenlash
Alkanlar galogenlar (xlor va brom) bilan ultrabinafsha nurlar ta'sirida yoki kuchli issiqlik bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, vodorod atomlarini almashtirish darajasi har xil bo'lgan galogen hosilalari aralashmasi hosil bo'ladi - mono-, di-tri- va boshqalar. halogen bilan almashtirilgan alkanlar.
Metan misolida u quyidagicha ko'rinadi:
Reaksiya aralashmasidagi halogen/metan nisbatini o'zgartirish orqali mahsulotlar tarkibida har qanday alohida metan halogen hosilasi ustun bo'lishini ta'minlash mumkin.
|
reaktsiya mexanizmi Keling, metan va xlorning o'zaro ta'siri misolida erkin radikallarni almashtirish reaktsiyasi mexanizmini tahlil qilaylik. U uch bosqichdan iborat:
Erkin radikallar, yuqoridagi rasmdan ko'rinib turibdiki, bir yoki bir nechta juftlashtirilmagan elektronga ega bo'lgan atomlar yoki atomlar guruhlari (Cl, H, CH 3, CH 2 va boshqalar); 2. Zanjirning rivojlanishi Bu bosqich faol erkin radikallarning faol bo'lmagan molekulalar bilan o'zaro ta'siridan iborat. Bunday holda, yangi radikallar hosil bo'ladi. Xususan, xlor radikallari alkan molekulalariga ta'sir qilganda, alkil radikali va vodorod xlorid hosil bo'ladi. O'z navbatida, alkil radikali xlor molekulalari bilan to'qnashib, xlor hosilasi va yangi xlor radikalini hosil qiladi: 3) zanjirning uzilishi (o'limi): Ikki radikalning bir-biri bilan faol bo'lmagan molekulalarga rekombinatsiyasi natijasida paydo bo'ladi: |
2. Oksidlanish reaksiyalari
Oddiy sharoitlarda alkanlar konsentrlangan sulfat va nitrat kislotalar, permanganat va kaliy bixromat (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) kabi kuchli oksidlovchi moddalarga nisbatan inertdir.
Kislorodda yonish
A) kislorodning ortiqcha bo'lishi bilan to'liq yonish. Karbonat angidrid va suv hosil bo'lishiga olib keladi:
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
B) kislorod etishmasligi bilan to'liq bo'lmagan yonish:
2CH 4 + 3O 2 \u003d 2CO + 4H 2 O
CH 4 + O 2 \u003d C + 2H 2 O
Kislorod bilan katalitik oksidlanish
Alkanlarni kislorod (~200 o C) bilan katalizatorlar ishtirokida qizdirish natijasida ulardan turli xil organik mahsulotlar: aldegidlar, ketonlar, spirtlar, karboksilik kislotalar olinishi mumkin.
Masalan, metan, katalizatorning tabiatiga qarab, metil spirti, formaldegid yoki chumoli kislotasiga oksidlanishi mumkin:
3. Alkanlarning termik transformatsiyalari
Yoriq
Krekking (inglizchadan to crack - yirtmoq) yuqori haroratda sodir bo’ladigan kimyoviy jarayon bo’lib, buning natijasida alkan molekulalarining uglerod skeleti parchalanib, kichikroq alken va alkan molekulalarini hosil qiladi. molekulyar og'irliklar asosiy alkanlar bilan solishtirganda. Masalan:
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
Yoriqlar termal yoki katalitik bo'lishi mumkin. Katalitik krekingni amalga oshirish uchun katalizatorlardan foydalanish tufayli termal krekingga nisbatan sezilarli darajada past haroratlar qo'llaniladi.
Dehidrogenatsiya
Vodorodni yo'q qilish C-H aloqalarini buzish natijasida sodir bo'ladi; katalizatorlar ishtirokida amalga oshiriladi ko'tarilgan haroratlar. Metanni gidrogenlash natijasida asetilen hosil bo'ladi:
2CH 4 → C 2 H 2 + 3H 2
Metanni 1200 ° C ga qizdirish uning oddiy moddalarga parchalanishiga olib keladi:
CH 4 → C + 2H 2
Boshqa alkanlarning gidrogenlanishi alkenlarni beradi:
C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2
Dehidrogenlashda n-butan, buten yoki buten-2 hosil bo'ladi (aralashma cis- va trans-izomerlar):
Degidrotsikllanish
Izomerizatsiya
Sikloalkanlarning kimyoviy xossalari
Tsikllarda to'rtdan ortiq uglerod atomiga ega bo'lgan sikloalkanlarning kimyoviy xossalari odatda alkanlarniki bilan deyarli bir xil. Siklopropan va siklobutan uchun, g'alati, qo'shilish reaktsiyalari xarakterlidir. Bu tsikl ichidagi yuqori kuchlanish bilan bog'liq bo'lib, bu tsikllarning buzilishiga olib keladi. Shunday qilib, siklopropan va siklobutan brom, vodorod yoki vodorod xloridni osongina qo'shadi:
Alkenlarning kimyoviy xossalari
1. Qo‘shish reaksiyalari
Alken molekulalaridagi qo'sh bog'lanish bitta kuchli sigma bog'dan va bitta kuchsiz pi bog'idan iborat bo'lganligi sababli, ular qo'shilish reaktsiyalariga osongina kirishadigan juda faol birikmalardir. Alkenlar ko'pincha bunday reaktsiyalarga kirishadi engil sharoitlar- sovuqda, suvli eritmalarda va organik erituvchilarda.
Alkenlarning gidrogenlanishi
Alkenlar katalizatorlar (platina, palladiy, nikel) ishtirokida vodorod qo'shishga qodir:
CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3
Alkenlarning gidrogenlanishi oddiy bosim va ozgina qizdirilganda ham oson kechadi. Qizig'i shundaki, bir xil katalizatorlar alkanlarni alkenlarga dehidrogenlash uchun ishlatilishi mumkin, faqat dehidrogenatsiya jarayoni yuqori haroratda va past bosimda davom etadi.
Galogenlash
Alkenlar brom bilan suvli eritmada ham, organik erituvchilarda ham oson qo'shilish reaksiyasiga kirishadi. O'zaro ta'sir natijasida dastlab bromning sariq eritmalari rangini yo'qotadi, ya'ni. rangsizlanish.
CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br-CH 2 Br
Gidrogalogenlash
Nosimmetrik alken molekulasiga galogen vodorod qo'shilishi nazariy jihatdan ikkita izomer aralashmasiga olib kelishi kerakligini tushunish oson. Masalan, propenga vodorod bromid qo'shilsa, quyidagi mahsulotlarni olish kerak:
Shunga qaramay, o'ziga xos shartlar bo'lmasa (masalan, reaktsiya aralashmasida peroksidlar mavjudligi), vodorod galogenid molekulasini qo'shish Markovnikov qoidasiga muvofiq qat'iy tanlab olinadi:
Alkenga vodorod galoidining qo'shilishi shunday sodir bo'ladiki, vodorod uglerod atomiga biriktiriladi. katta raqam vodorod atomlari (ko'proq vodorodlangan) va halogen - kamroq vodorod atomlari bo'lgan uglerod atomiga (kamroq vodorodlangan).
Hidratsiya
Bu reaktsiya spirtli ichimliklarni hosil bo'lishiga olib keladi va Markovnikov qoidasiga muvofiq davom etadi:
Siz taxmin qilganingizdek, alken molekulasiga suv qo'shilishi Markovnikov qoidasiga ko'ra sodir bo'lganligi sababli, birlamchi spirtning hosil bo'lishi faqat etilen gidratatsiyasida mumkin:
CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 -CH 2 -OH
Aynan shu reaksiya orqali etil spirtining asosiy miqdori katta quvvatli sanoatda amalga oshiriladi.
Polimerizatsiya
Qo'shilish reaktsiyasining o'ziga xos holati polimerizatsiya reaktsiyasi bo'lib, u halogenlash, gidrogalogenlash va hidratsiyadan farqli o'laroq, erkin radikal mexanizm orqali boradi:
Oksidlanish reaksiyalari
Boshqa barcha uglevodorodlar singari, alkenlar kislorodda oson yonib, karbonat angidrid va suv hosil qiladi. Ortiqcha kislorodda alkenlarning yonish tenglamasi quyidagi shaklga ega:
C n H 2n+2 + O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O
Alkanlardan farqli ravishda alkenlar oson oksidlanadi. KMnO 4 ning suvli eritmasining alkenlarga ta'sirida rang o'zgarishi, bu organik moddalar molekulalarida ikki va uch karra CC bog'lariga sifatli reaktsiya.
Neytral yoki ozgina gidroksidi eritmada alkenlarning kaliy permanganat bilan oksidlanishi diollar (dihidrik spirtlar) hosil bo'lishiga olib keladi:
C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH (sovutish)
Kislotali muhitda qo'sh bog'ning to'liq ajralishi qo'sh bog'ni hosil qilgan uglerod atomlarining karboksil guruhlariga aylanishi bilan sodir bo'ladi:
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 (isitish)
Agar qo'sh C=C bog'i alken molekulasining oxirida bo'lsa, u holda qo'sh bog'dagi ekstremal uglerod atomining oksidlanish mahsuloti sifatida, karbonat angidrid. Buning sababi, oraliq oksidlanish mahsuloti, chumoli kislota, oksidlovchi moddaning ortiqcha miqdorida o'z-o'zidan oson oksidlanadi:
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 (isitish)
Qo'sh bog'dagi C atomi ikkita uglevodorod o'rnini bosuvchini o'z ichiga olgan alkenlarning oksidlanishida keton hosil bo'ladi. Masalan, 2-metilbuten-2 oksidlanishi aseton va sirka kislotasini hosil qiladi.
Qo'sh bog'lanishda uglerod skeletini buzadigan alkenlarning oksidlanishi ularning tuzilishini o'rnatish uchun ishlatiladi.
Alkadienlarning kimyoviy xossalari
Qo'shilish reaktsiyalari
Masalan, galogenlarning qo'shilishi:
Brom suvi rangsiz bo'ladi.
Oddiy sharoitda butadien-1,3 molekulasining uchlarida galogen atomlarining qoʻshilishi sodir boʻladi, p bogʻlar uzilib, ekstremal uglerod atomlariga brom atomlari biriktiriladi va erkin valentliklar yangi p bogʻ hosil qiladi. Shunday qilib, go'yo qo'sh bog'lanishning "harakati" mavjud. Bromning ortiqcha miqdori bilan hosil bo'lgan qo'sh bog'lanish joyiga yana bitta brom molekulasi qo'shilishi mumkin.
polimerlanish reaksiyalari
Alkinlarning kimyoviy xossalari
Alkinlar to'yinmagan (to'yinmagan) uglevodorodlardir va shuning uchun qo'shilish reaktsiyalariga kirishga qodir. Alkinlar uchun qo'shilish reaktsiyalari orasida elektrofil qo'shilish eng keng tarqalgan.
Galogenlash
Alkin molekulalarining uchlik aloqasi bitta kuchli sigma bog'idan va ikkita kuchsizroq pi bog'idan iborat bo'lganligi sababli, ular bir yoki ikkita halogen molekulalarini biriktira oladi. Bir alkin molekulasi tomonidan ikkita halogen molekulasining qo'shilishi elektrofil mexanizm bilan ketma-ket ikki bosqichda davom etadi:
Gidrogalogenlash
Vodorod galogenid molekulalarining qo'shilishi ham elektrofil mexanizm bilan va ikki bosqichda davom etadi. Ikkala bosqichda ham qo'shish Markovnikov qoidasiga muvofiq amalga oshiriladi:
Hidratsiya
Alkinlarga suv qoʻshilishi kislotali muhitda rutiy tuzlari ishtirokida sodir boʻladi va Kucherov reaksiyasi deyiladi.
Asetilenga suv qo'shilishining hidratsiyasi natijasida atsetaldegid (sirka aldegid) hosil bo'ladi:
Asetilen gomologlari uchun suv qo'shilishi ketonlarning hosil bo'lishiga olib keladi:
Alkin gidrogenatsiyasi
Alkinlar vodorod bilan ikki bosqichda reaksiyaga kirishadi. Platina, palladiy, nikel kabi metallar katalizator sifatida ishlatiladi:
Alkin trimerizatsiyasi
Asetilenni o'tkazish orqali faollashtirilgan uglerod yuqori haroratda u aralashma hosil qiladi turli mahsulotlar, ularning asosiysi asetilen trimerizatsiyasi mahsuloti bo'lgan benzol:
Alkinlarning dimerlanishi
Asetilen ham dimerlanish reaksiyasiga kiradi. Jarayon katalizator sifatida mis tuzlari ishtirokida davom etadi:
Alkin oksidlanishi
Alkinlar kislorodda yonadi:
C n H 2n-2 + (3n-1) / 2 O 2 → nCO 2 + (n-1) H 2 O
Alkinlarning asoslar bilan o'zaro ta'siri
Molekula uchida uch karra C≡C bo‘lgan alkinlar, boshqa alkinlardan farqli o‘laroq, uchlik bog‘dagi vodorod atomi metall bilan almashtiriladigan reaksiyalarga kirisha oladi. Masalan, atsetilen suyuq ammiakdagi natriy amid bilan reaksiyaga kirishadi:
HC≡CH + NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3,
shuningdek, kumush oksidning ammiak eritmasi bilan atsetilenidlar deb ataladigan erimaydigan tuzga o'xshash moddalarni hosil qiladi:
Ushbu reaksiya tufayli terminal uchlik bog'langan alkinlarni tanib olish, shuningdek, bunday alkinni boshqa alkinlar bilan aralashmasidan ajratib olish mumkin.
Shuni ta'kidlash kerakki, barcha kumush va mis asetilenidlari portlovchi moddalardir.
Atsetilidlar galogen hosilalari bilan reaksiyaga kirisha oladi, ular murakkabroq organik birikmalar sintezida uch tomonlama bog‘lanishga ega:
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
Aromatik uglevodorodlarning kimyoviy xossalari
Bog'lanishning aromatik tabiati benzollar va boshqa aromatik uglevodorodlarning kimyoviy xossalariga ta'sir qiladi.
Yagona 6pi elektron tizimi an'anaviy pi bog'lanishlariga qaraganda ancha barqaror. Shuning uchun aromatik uglevodorodlar uchun qo'shilish reaktsiyalariga qaraganda almashtirish reaktsiyalari ko'proq xarakterlidir. Arenlar elektrofil mexanizm bilan almashtirish reaktsiyalariga kiradi.
Almashtirish reaksiyalari
Galogenlash
Nitrlash
Nitrlash reaktsiyasi eng yaxshi sof nitrat kislota ta'sirida emas, balki uning konsentrlangan sulfat kislota bilan aralashmasi, ya'ni nitratlash aralashmasi deb ataladi:
Alkillanish
Aromatik yadrodagi vodorod atomlaridan biri uglevodorod radikali bilan almashinadigan reaksiya:
Galogenli alkanlar o'rniga alkenlar ham ishlatilishi mumkin. Katalizator sifatida alyuminiy, temir galogenidlari yoki noorganik kislotalar.<
Qo'shilish reaktsiyalari
gidrogenlash
Xlorning qo'shilishi
U ultrabinafsha nurlar bilan kuchli nurlanish ostida radikal mexanizm bilan ishlaydi:
Xuddi shunday, reaksiya faqat xlor bilan davom etishi mumkin.
Oksidlanish reaksiyalari
Yonish
2C 6 H 6 + 15O 2 \u003d 12CO 2 + 6H 2 O + Q
to'liq bo'lmagan oksidlanish
Benzol halqasi KMnO 4 va K 2 Cr 2 O 7 kabi oksidlovchi moddalarga chidamli. Reaktsiya ketmaydi.
Benzol halqasidagi o'rinbosarlarning ikki turga bo'linishi:
Misol sifatida toluoldan foydalangan holda benzol gomologlarining kimyoviy xossalarini ko'rib chiqing.
Toluolning kimyoviy xossalari
Galogenlash
Toluol molekulasini benzol va metan molekulalarining bo'laklaridan tashkil topgan deb hisoblash mumkin. Shuning uchun, toluolning kimyoviy xossalari ma'lum darajada alohida olingan bu ikki moddaning kimyoviy xossalarini birlashtirishi kerak, deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri. Xususan, bu uning galogenlanishi paytida aniq kuzatiladi. Biz allaqachon bilamizki, benzol elektrofil mexanizm orqali xlor bilan almashtirish reaktsiyasiga kiradi va bu reaktsiyani amalga oshirish uchun katalizatorlardan (alyuminiy yoki temir galogenidlari) foydalanish kerak. Shu bilan birga, metan xlor bilan reaksiyaga kirishishga qodir, ammo erkin radikal mexanizm bilan, dastlabki reaktsiya aralashmasini UV nurlari bilan nurlantirishni talab qiladi. Toluol, xlorlanish sharoitiga qarab, benzol halqasida vodorod atomlarini almashtirish mahsulotlarini berishga qodir - buning uchun siz benzolni xlorlashda bo'lgani kabi, yoki almashtirish mahsulotlarini ishlatishingiz kerak. metil radikalidagi vodorod atomlari, agar u ustida bo'lsa, ultrabinafsha nurlanish bilan nurlanganda xlor bilan metanga qanday ta'sir qiladi:
Ko'rib turganingizdek, alyuminiy xlorid ishtirokida toluolning xlorlanishi ikki xil mahsulot - orto- va para-xlorotoluolga olib keldi. Bu metil radikalining birinchi turdagi o'rinbosar ekanligi bilan bog'liq.
Agar AlCl 3 ishtirokida toluolni xlorlash xlordan ortiqcha amalga oshirilsa, triklor bilan almashtirilgan toluol hosil bo'lishi mumkin:
Xuddi shunday, toluol yuqori xlor/toluol nisbatida yorug'likda xlorlanganda, diklorometilbenzol yoki triklorometilbenzol olinishi mumkin:
Nitrlash
Toluolni konsentrlangan nitrat va sulfat kislotalar aralashmasi bilan nitrlash paytida vodorod atomlarining nitroguruh bilan almashtirilishi metil radikalida emas, balki aromatik yadroda o'rnini bosuvchi mahsulotlarga olib keladi:
Alkillanish
Yuqorida aytib o'tilganidek, metil radikali birinchi turdagi yo'nalishdir, shuning uchun uning Friedel-Crafts alkilatsiyasi orto va para pozitsiyalarida o'rnini bosuvchi mahsulotlarga olib keladi:
Qo'shilish reaktsiyalari
Toluolni metall katalizatorlar (Pt, Pd, Ni) yordamida metilsiklogeksanga gidrogenlash mumkin:
C 6 H 5 CH 3 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O
to'liq bo'lmagan oksidlanish
Kaliy permanganatning suvli eritmasi kabi oksidlovchi vositaning ta'siri ostida yon zanjir oksidlanishga uchraydi. Bunday sharoitda aromatik yadro oksidlanishi mumkin emas. Bunda eritmaning pH darajasiga qarab yo karboksilik kislota yoki uning tuzi hosil bo'ladi.
ETILEN SERT TO‘YINMAGAN YOKI TO‘YINMAGAN uglevodorodlar
(ALKENLAR yoki OLEFINLAR)
Alkenlar, yoki olefinlar(lotin tilidan olefiant - moy - eski nom, lekin kimyoviy adabiyotda keng qo'llaniladi. Bu nomning sababi edi. 18-asrda olingan etilen xlorid suyuq yog'li moddadir.) - alifatik to'yinmagan uglevodorodlar, ularning molekulalarida uglerod atomlari o'rtasida bitta qo'sh bog' mavjud.
Alkenlar molekulasida tegishli alkanlarga qaraganda kamroq vodorod atomlarini o'z ichiga oladi (bir xil miqdordagi uglerod atomlari bilan), shuning uchun bu uglevodorodlar deyiladi. cheksiz yoki to'yinmagan.
Alkenlar umumiy formulaga ega gomologik qator hosil qiladi C n H 2n
1. Alkenlarning gomologik qatori
|
FROM nH2n alken |
Ismlar, qo'shimchalar EN, ILEN |
|
C 2 H 4 |
bu uz, bu ilene |
|
C 3 H 6 |
propen |
|
C 4 H 8 |
buten |
|
C 5 H 10 |
penten |
|
C 6 H 12 |
geksen |
Gomologlar:
FROMH 2 = CH 2 eten
FROMH 2 = CH- CH 3 propen
FROMH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 3buten-1
FROMH 2 \u003d CH-CH 2 -CH 2 -CH 3 penten-1
2. Fizik xossalari
Etilen (eten) rangsiz gaz bo'lib, juda zaif shirin hidli, havodan bir oz engilroq va suvda ozgina eriydi.
C 2 - C 4 (gazlar)
C 5 - C 17 (suyuqliklar)
18 dan - (qattiq)
Alkenlar suvda erimaydi, organik erituvchilarda (benzin, benzol va boshqalar) eriydi.
Suvdan engilroq
Janobning ortishi bilan erish va qaynash nuqtalari ortadi
3. Eng oddiy alken etilen - C 2 H 4
Etilenning strukturaviy va elektron formulalari:
Etilen molekulasida bitta s- va ikkita p-C atomlarining orbitallari ( sp 2 - duragaylash).
Shunday qilib, har bir S atomida uchta gibrid orbital va bitta gibrid bo'lmagan orbital mavjud. p-orbitallar. C atomlarining gibrid orbitallaridan ikkitasi bir-birining ustiga chiqadi va C atomlari orasida hosil bo'ladi
s - ulanish. C atomlarining qolgan to'rtta gibrid orbitali to'rttasi bilan bir tekislikda ustma-ust tushadi s-H atomlarining orbitallari hamda to'rtta s-bog' hosil qiladi. Ikki gibrid bo'lmagan p-S atomlarining orbitallari tekislikka perpendikulyar bo'lgan tekislikda o'zaro ustma-ust tushadi s - bog'lanish, ya'ni. biri shakllanadi P- ulanish.
Tabiatan P- ulanish s - ulanishdan keskin farq qiladi; P- molekula tekisligidan tashqarida elektron bulutlarning bir-birining ustiga chiqishi tufayli bog'lanish unchalik mustahkam emas. Reaktivlar ta'sirida P- aloqa osongina uziladi.
Etilen molekulasi simmetrikdir; barcha atomlarning yadrolari bir tekislikda joylashgan va bog'lanish burchaklari 120 ° ga yaqin; C atomlarining markazlari orasidagi masofa 0,134 nm.
Agar atomlar qo'sh bog' bilan bog'langan bo'lsa, elektron bulutlarsiz ularning aylanishi mumkin emas P- ulanish ochilmagan.
4. Alkenlarning izomeriyasi
Bilan birga uglerod skeletining strukturaviy izomeriyasi alkenlar, birinchi navbatda, strukturaviy izomeriyaning boshqa turlari bilan tavsiflanadi - ko'p bog'lanish pozitsiyasi izomeriyasi va sinflararo izomeriya.
Ikkinchidan, alkenlar qatorida, fazoviy izomeriya , qo'sh bog'lanishga nisbatan o'rinbosarlarning turli pozitsiyasi bilan bog'liq bo'lib, uning atrofida molekula ichidagi aylanish mumkin emas.
Alkenlarning tuzilish izomeriyasi
1. Uglerod skeletining izomeriyasi (C 4 H 8 dan boshlab):
2. Qo'sh bog'lanish holatining izomeriyasi (C 4 H 8 dan boshlab):
3. C 3 H 6 dan boshlab sikloalkanlar bilan sinflararo izomeriya:
Alkenlarning fazoviy izomeriyasi
Atomlarning qo'sh bog' atrofida aylanishi uni buzmasdan mumkin emas. Bu p-bog'ning strukturaviy xususiyatlariga bog'liq (p-elektron buluti molekula tekisligidan yuqorida va pastda to'plangan). Atomlarning qattiq biriktirilishi tufayli qo'sh bog'lanishga nisbatan aylanish izomeriyasi paydo bo'lmaydi. Ammo bu mumkin bo'ladi cis-trans-izomeriya.
Qo'sh bog'dagi ikkita uglerod atomining har birida turli o'rinbosarlarga ega bo'lgan alkenlar p-bog' tekisligiga nisbatan o'rinbosarlarning joylashishida farq qiluvchi ikkita fazoviy izomer sifatida mavjud bo'lishi mumkin. Shunday qilib, buten-2 molekulasida CH 3 -CH \u003d CH - CH 3 CH 3 guruhlari qo'sh bog'lanishning bir tomonida bo'lishi mumkin cis-izomer yoki qarama-qarshi tomonlarda trans-izomer.
DIQQAT!
cis-trans- qo'sh bog'dagi C atomlarining kamida bittasida 2 ta bir xil o'rinbosar bo'lsa, izomeriya paydo bo'lmaydi.
Masalan,
buten-1 CH 2 \u003d CH - CH 2 - CH 3 ega emas cis- va trans-izomerlar, chunki 1-C atomi ikkita bir xil H atomlari bilan bog'langan.
Izomerlar cis- va trans- nafaqat jismoniy jihatdan farq qiladi
,
balki kimyoviy xossalari, tk. molekula qismlarining kosmosda bir-biridan yaqinlashishi yoki olib tashlanishi kimyoviy o'zaro ta'sirga yordam beradi yoki to'sqinlik qiladi.
Ba'zan cis-trans izomeriya aniq nomlanmagan geometrik izomeriya. Noaniqlik shundan iborat hammasi fazoviy izomerlar nafaqat geometriyasi bilan farqlanadi cis- va trans-.
5. Nomenklatura
Oddiy alkenlar ko'pincha alkanlardagi -an qo'shimchasini almashtirish orqali nomlanadi -ilen: etan - etilen, propan - propilen va boshqalar.
Tizimli nomenklaturaga koʻra, etilen uglevodorodlarining nomlari tegishli alkanlardagi -an qoʻshimchasini -ene (alkan - alken, etan - eten, propan - propen va boshqalar) qoʻshimchasiga almashtirish orqali hosil boʻladi. Asosiy zanjirni tanlash va nomlanish tartibi alkanlar bilan bir xil. Biroq, zanjir, albatta, qo'sh bog'lanishni o'z ichiga olishi kerak. Zanjirning raqamlanishi bu aloqa yaqinroq bo'lgan uchidan boshlanadi. Masalan:
To'yinmagan (alken) radikallar arzimas nomlar yoki tizimli nomenklaturaga ko'ra deyiladi:
(H 2 C \u003d CH-) vinil yoki etenil
(H 2 C \u003d CH-CH 2) allil