Алкены

Jeremiah
05 Май 2018, 00:08

77174
0

Алкены – это нециклические, непредельные УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp²-гибридизации и связаны друг с другом двойной связью. Общая формула: C_nH₂, n≥2

Одновалентный радикал этилена СН₂=СН – называется винилом.

Изомерия и номенклатура

Для алкенов возможны 3 типа изомерии: изомерия углеродной цепи, изомерия положения двойной связи, цис-транс-изомерия.

Первые 2 члена гомологического ряда – этен и пропен – изомеров, относящихся к классу алкенов, не имеют.

Алкены изомерны другому классу соединений – циклоалканам. Они имеют одинаковую общую формулу C_nH_2n.

Физические свойства

С₂Н₄…С₄Н₈ – газы С₅Н₁₀ – С₁₆Н₃₂ – жидкости С₁₇Н₃₄… — твердые вещества

Плохо растворимы в воде.

Химические свойства

Алкены обладают большей реакционной способностью, чем алканы. Это обусловлено наличием в их молекулах двойной связи. π-связь менее прочная, чем σ-связь. Она легко разрушается под воздействием различных реагентов. Освободившиеся в результате разрыва π-связи валентности углеродных атомов используются для присоединения атомов или групп атомов молекулы реагента. Для алкенов характерны реакции присоединения.

I. Реакции присоединения

1. Присоединение водорода (+Н₂) – гидрирование, образуются алканы:

2. Присоединение галогенов (+F₂, Cl₂, Br₂, I₂) – галогенирование, образуются дигалогеналканы:

Бромная вода (раствор Br₂ в воде) имеет желтый цвет. При взаимодействии с алкенами бромная вода обесцвечивается, поэтому реакция с бромной водой используется для идентификации алкенов.

Как уже указывалось при изучении неорганической химии, реакции, которые используются для идентификации различных веществ, называются качественными реакциями.

Реакция с бромной водой является качественной реакцией на все непредельные углеводороды, в том числе на алкены.

3. Присоединение галогеноводородов (+HHal) — гидрогалогенирование, образуются моногалогеналканы:

Присоединение галогеноводородов к несимметричным алкенам происходит по правилу В. В. Марковникова.

Правило Марковникова. При присоединении веществ типа НХ (Х = Hal, ОН и т. д.) к несимметричным алкенам атом водорода присоединяется к атому углерода у кратной связи, связанному с большим числом атомов водорода. Например:

Механизм присоединения по правилу Марковникова

Ориентация присоединения объясняется поляризацией молекулы несимметричного алкена в результате действия индуктивного эффекта.

Алкильные группы как электронодонорные заместители определяют место присоединения протона.

Метильная группа отталкивает электроны связи СН₃—С, что приводит к поляризации π-связи. Электроны π-связи являются очень подвижными, т. е. легко смещаются к атому C(l). Это смещение показывают изогнутой стрелкой. В результате на атоме C(l) возникает частичный отрицательный заряд δ^—, а на атоме С(2) — частичный положительный заряд δ⁺. При присоединении галогеноводорода протон Н ⁺ присоединяется к атому СО), несущему частичный отрицательный заряд:

При наличии в молекулах непредельных углеводородов заместителей, проявляющих значительный электроноакцепторный эффект, реакция идет против правила Марковникова:

4. Присоединение воды (+Н₂О) — гидратация, образуются предельные одноатомные спирты (алканолы C_nH_2n+lOH). Присоединение воды происходит по правилу Марковникова:

II. Реакции окисления

Горение:

а) полное (избыток О₂)

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O;

б) неполное (недостаток О₂)

C₂H₄ + 2O₂ → 2CO + 2H₂O

C₂H₄ + O₂ → 2C + 2H₂O

Взаимодействие с О₂ в присутствии катализаторов (образуются эпоксиды):
Неполное окисление под действием окислителей типа KMnO₄, K₂Cr₂O₇.

При действии разбавленного водного раствора KMnO₄ в щелочной среде происходит гидроксилирование алкенов (введение гидроксогруппы) с образованием диолов (реакция Е.Е. Вагнера). Раствор KMnO₄ при этом обесцвечивается:

Аналогично происходит реакция алкена с разбавленным раствором KMnO₄ в кислой среде. Реакция с KMnO₄ является качественной реакцией на непредельные УВ, в том числе на алкены.

III. Реакции полимеризации

Процесс полимеризации алкенов открыт А.М.Бутлеровым.

Полимеризацией называется процесс соединения одинаковых молекул (мономеров), протекающий за счет разрыва кратных связей, с образованием высокомолекулярного соединения (полимера).