В«Уфімський Державний Нафтовий Технічний УніверситетВ»
Кафедра: В«Фізична і органічна хіміяВ»
Реферат
Ациклічнінеграничні вуглеводні (алкени)
Ст.гр.БТП-09-01
Антипин А.
Доцент
Калашников С.М.
Уфа 2010
Зміст
1.Алкени
2.Цис-транс-ізомерія в ряду алкенів
3.Отримання алкенів
4.Фізичні властивості алкенів
5.Хімічні властивості алкенів
6.Застосування алкенів
7.Номенклатура
1. Алкени
алкени (олефіни) (Від лат. Oleum-масло) (Етиленові вуглеводні), ненасичені ациклічні вуглеводні,містять одну подвійну зв'язок С = С; загальна формула С n Н 2n . Атомивуглецю при подвійному зв'язку мають sp 2 -гібридизацію і утворюють s-іp-зв'язку. Остання складається з двох базисних орбіталей-зв'язує ірозпушується, що утворюються за рахунок р-орбіталей атомів С. Енергія зв'язку ~ 615 кДж/моль.Найпростіший олефін - етилен, валентні кути якого практично рівні 120 В°. Дляолефінів, починаючи з С 4 Н 8 , поряд з ізомерією вуглецевогоскелета і разл. положення подвійного зв'язку, можлива геометрична (цис-, транс-)ізомерія, зумовлена ​​великим бар'єром обертання навколо подвійного зв'язку.
2. Цис-транс-ізомерія в ряду алкенів
"Поряд з ізомерією,пов'язаної з будовою вуглецевого скелета і положенням подвійного зв'язку, в рядуалкенів має місце геометрична або цис-транс-ізомерія. Її існуванняобумовлено відсутністю вільного обертання атомів, пов'язаних подвійним зв'язком.
CH3
CH3
/
CH3
H
/
C = C
C = C
/
H
H
/
H
CH3
цис-ізомер транс-ізомер
метильних груп внаведених прикладах можуть розташовуватися як по одну сторону подвійного зв'язку(Такий ізомер називається цис-ізомером), так і по різні боки (такий ізомерназивається транс-ізомером). Назви згаданих ізомерів походять відлатинського cis - на цій стороні і trans-через, на іншій стороні. Перетворенняізомерів один в одного неможливо без розриву подвійного зв'язку ".
3. Отримання алкенів
1) Основнимпромисловим джерелом отримання перших чотирьох членів ряду алкенів (етилену,пропілену, бутиленов і пентіленов) є гази крекінгу і піролізунафтопродуктів, а також гази коксування вугілля (етилен, пропилен). Гази крекінгуі піролізу нафтопродуктів містять від 15 до 30% олефінів. Так, крекінг бутанупри 600 п‚° С призводить до суміші водню, метану, етану і олефінів - етилену,пропілену, псевдобутілена (бутена -2) із співвідношенням олефінів ≈ 3,5: 5:1,5 відповідно.
2) Все більшзначні кількості алкенів отримують дегідрогенізаціі алканів припідвищеній температурі з каталізатором.
CH3-CH2-CH2-CH3 - 300 п‚° C, Cr2O3-
|
|
п‚® CH2 = CH-CH2-CH3 (Бутень-1) + H2
п‚® CH3-CH = CH-CH3 (Бутень-2) + H2
3) У лабораторнійпрактиці найбільш поширеним способом отримання алкенів єдегідратація (відщеплення води) спиртів при нагріванні з водовіднімаючихзасобами (концентрована сірчана або фосфорна кислоти) або при пропущенніпарів спирту над каталізатором (окис алюмінію).
CH 3 -CH 2 -OH (етанол)- T п‚° , Al2O3 п‚®CH 2 = CH 2 + H 2 O
Порядок дегідратації вторинних і третинних спиртіввизначається правилом А.М.Зайцева: при утворенні води атом воднювідщеплюється від найменш гидрогенизированного сусіднього атома вуглецю, тобто знайменшою кількістю водневих атомів.
CH3-
CH-C
I I
H-CH3 (бутанол-2) п‚® CH3-CH = CH-CH3 (Бутень-2) +H2O
OH H
4) Часто алкениотримують реакцією дегидрогалогенирования (відщеплення галогеноводорода) згалогенопроізводних при дії спиртового розчину лугу. Напрямок даноїреакції також відповідає правилу Зайцева.
CH3-CH-CH2-CH3 (2-бромбутан) + NaOH (спирт pp) п‚®CH3-CH = CH-CH3 + NaBr + H2O
I
Br
5) Реакціядегалогенірованія (відщеплення двох атомів галогену від сусідніх атомів вуглецю)при нагріванні дігалогеніди з активними металами також призводить до алкенів.
CH2-CH-CH3 (1,2-дибромпропан)+ Mg п‚®CH2 = CH-CH3 (пропилу) + MgBr2
I I
Br Br
4.Фізичні властивості алкенів
Зафізичним властивостям Етиленові вуглеводні близькі до алканів. При нормальнихумовах вуглеводні C2-C4 - гази, C5-C17 - рідини, вищі представники -тверді речовини. Температура їх плавлення і кипіння я, а також щільністьзбільшуються з ростом молекулярної маси. Всі олефіни легше води, поганорозчинні в ній, однак розчинні в органічних розчинниках.
5.Хімічні властивості алкенів
Вуглецеві атоми в молекулі етиленузнаходяться в стані sp 2 - гібридизації, тобто в гібридизаціїбере участь одна s-і дві p-орбіталі.
Схематичне зображення будовимолекули етилену
В результаті коженатом вуглецю володіє трьома гібридними sp 2 -орбіталях, осі якихзнаходяться в одній площині під кутом 120 Вє один до одного, і однієюнегибридная гантелеобразную p-орбиталью, вісь якої розташована під прямимкутом до площини осей трьох sp 2 -орбіталей. Одна з трьох гібриднихорбіталей атома вуглецю перекривається з подібною орбиталью іншого атомавуглецю, утворюючи пЃі - зв'язок. Кожна залишилася гібридна орбіталь атоміввуглецю перекривається з s-орбиталью атомів водню, приводячи до утворення втій же площині чотирьох пЃі - зв'язків C-H. Дві негибридная p-орбіталіатомів вуглецю взаємно перекриваються і утворюють пЃ° - зв'язок, максимальнащільність якої розташована перпендикулярно площині пЃі - зв'язків.Отже, подвійний зв'язок алкенів являє собою поєднання пЃі - і пЃ° -зв'язків.
пЃ° - Зв'язок меншміцна, чим пЃі - зв'язок, так як p-орбіталі з паралельними осямиперекриваються значно менше, ніж при утворенні тими ж p-орбіталях іs-орбіталей пЃі - зв'язку (перекривання здійснюється по осі орбіталей). Взв'язку з цим, п...
