Osnovna hemijska svojstva. Reakcije zamjene: 
Zadatak. U kom pravcu će ići reakcija toluena sa bromom: - a) u prisustvu katalizatora;
- b) pri osvjetljavanju mješavine tvari?
b) Pod osvjetljenjem dolazi do supstitucije u metilnoj grupi: 
To je zbog međusobnog utjecaja benzenskog prstena i supstituenta. Zadatak. Navedite primjere reakcija koje pokazuju sličnost benzena: - a) sa zasićenim ugljovodonicima;
- b) sa nezasićenim ugljovodonicima.
Sličnost sa nezasićenim ugljovodonicima - reakcije adicije (hlor ili vodik): 
heksahloro-cikloheksan Reakcije supstitucije su lakše za benzen nego za zasićene ugljovodonike, a reakcije adicije su teže nego za nezasićene. Zadatak. Napišite jednačine hemijske sinteze koristeći šemu: Navedite uslove reakcije. Rješenje. 
Zadatak. Koje od sljedećih jedinjenja je cistranzizomerno? 1. a) buten-1, b) penten-2, 3) 2-metilbuten-2, d) 2-metil-propen, e) oleinska kiselina, f) izopren kaučuk. 2. Navedite strukturne formule cis-, trans-izomera. 3. Šta objašnjava prisustvo cis-, trans-izomerizma u supstancama? Rješenje. 1) a), c), d) nemaju, b), e), f) imaju cis-, trans-izomere: 
cis oblik izopren gume 
trans-forma izopren gume 3) Prisustvo cis-trans izomerizma objašnjava se odsustvom slobodne rotacije molekula u odnosu na dvostruku vezu. Teško je jer molekula na ovom mjestu ima planarnu strukturu (sp 2 je hibridizacija dva atoma ugljika koji formiraju dvostruku vezu). Neophodan uslov jer prisustvo cis-, trans-izomera je takođe prisustvo različitih supstituenata na atomima ugljenika koji formiraju dvostruku vezu. alkani, alkeni, alkini, areni - karakteristike, upotreba, reakcije
1) Alkani- to su zasićeni ugljikovodici, u čijim su molekulima svi atomi povezani jednostrukim vezama. Njihov sastav se ogleda u jednoj opštoj formuli: C n H 2n + 2.
Physical Properties alkani zavise od sastava njihovih molekula, tj. na relativnu molekulsku masu. Sa povećanjem relativne molekulske mase alkana, povećava se tačka ključanja i gustina, a stanje agregacije: prva četiri alkana su gasovitih materija, sljedećih jedanaest su tekućine, a počevši od heksadekana, čvrste tvari.
Main hemijsko svojstvo zasićeni ugljovodonici, što određuje upotrebu alkana kao goriva reakcija sagorevanja.
Za alkane, kao i za zasićene ugljovodonike, najkarakterističnije supstitucijske reakcije. Dakle, atomi vodika u molekuli metana mogu se sukcesivno zamijeniti atomima halogena.
Nitracija
Alkani reaguju sa azotnom kiselinom ili N 2 O 4 u gasnoj fazi i formiraju nitro derivate. Svi dostupni podaci ukazuju na mehanizam slobodnih radikala. Kao rezultat reakcije nastaju mješavine proizvoda.
Pucanje
Kada se zagriju iznad 500°C, alkani se podvrgavaju pirolitičkoj razgradnji s formiranjem složene smjese proizvoda čiji sastav i omjer zavise od temperature i vremena reakcije.
Potvrda
Glavni izvor alkana su nafta i prirodni gas, koji se obično javljaju zajedno.
Aplikacija
Gasni alkani se koriste kao vrijedno gorivo. Tečnosti, zauzvrat, čine značajan udio u motornim i raketnim gorivima.
2) Alkeni- to su nezasićeni ugljovodonici koji u molekulu, pored jednostrukih veza, sadrže i jednu dvostruku vezu ugljik-ugljik. Njihov sastav je prikazan formulom: C n H 2n.
Physical Properties
Tačke topljenja i ključanja alkena se povećavaju sa molekularna težina i dužina glavnog ugljičnog lanca. Alkeni su nerastvorljivi u vodi, ali su lako rastvorljivi u organskim rastvaračima.
Hemijska svojstva
Alkeni su hemijski aktivni. Njihova hemijska svojstva su uglavnom određena prisustvom dvostruke veze. Za alkene, najtipičnije reakcije adicije su:
1) Vodonik, 2) Voda, 3) Halogeni, 4) Halogenidi vodonika.
Alkeni lako ulaze u oksidacione reakcije, može doći do oksidacije alkena, zavisno od uslova i vrste oksidacionih reagensa, kako sa prekidom dvostruke veze tako i sa očuvanjem ugljeničnog skeleta.Polimerizacija alkena može teći i slobodnim radikalima. i mehanizam kation-anion.
Metode za dobijanje alkena
Glavna industrijska metoda za dobivanje alkena je katalitički i visokotemperaturni kreking ugljovodonika u nafti i prirodnom plinu. Za proizvodnju nižih alkena koristi se i reakcija dehidracije odgovarajućih alkohola.
U laboratorijskoj praksi obično se koristi metoda dehidracije alkohola u prisustvu jakih mineralnih kiselina.U prirodi se aciklični alkeni praktički ne nalaze. Najjednostavniji predstavnik ove klase organskih spojeva - etilen (C 2 H 4) - je hormon za biljke i sintetizira se u njima u malim količinama.
Aplikacija
Alkeni su najvažnije hemijske sirovine. Alkeni se koriste kao sirovine u proizvodnji polimernih materijala (plastike, folije) i drugih organskih supstanci. Viši alkeni se koriste za dobijanje viših alkohola.
3) Alkini- to su nezasićeni ugljovodonici, čiji molekuli sadrže, osim jednostrukih, i jednu trostruku vezu ugljik-ugljik. Kompozicija prikazuje formulu: C n H 2n-2.
Physical Properties
Alkini na svoj način fizička svojstva liče na odgovarajuće alkene. Niži (do C 4) - gasovi bez boje i mirisa, koji imaju više tačke ključanja od svojih parnjaka u alkenima. Alkini su slabo rastvorljivi u vodi, ali bolje u organskim rastvaračima.Prisustvo trostruke veze u lancu dovodi do povećanja tačke ključanja, gustine i rastvorljivosti u vodi.
Hemijska svojstva
Kao i sva nezasićena jedinjenja, alkini aktivno ulaze u reakcije adicije: 1) halogeni, 2) vodonik, 3) vodonik halogenidi, 4) voda. Ulaze u reakcije oksidacije.Zbog prisustva trostruke veze skloni su reakcijama polimerizacije koje se mogu odvijati u nekoliko smjerova:
a) Pod uticajem kompleksne soli javlja se dimerizacija bakra i linearna
trimerizacija acetilena.
b) Kada se acetilen zagreva u prisustvu aktivnog uglja (reakcija Zelinsky), dolazi do ciklične trimerizacije sa stvaranjem benzena.
Metode akvizicije
Glavna industrijska metoda za proizvodnju acetilena je elektro- ili termičko krekiranje metana, piroliza prirodnog gasa i karbidna metoda.Alkini se mogu dobiti iz dihalogeniranih parafina odvajanjem halogenovodonika pod dejstvom alkoholnog rastvora alkalija.
Aplikacija
Ozbiljnu industrijsku vrijednost ima samo acetilen, koji je najvažnija hemijska sirovina. Prilikom sagorijevanja acetilena u kisiku temperatura plamena doseže 3150 ° C, pa se acetilen koristi za rezanje i zavarivanje metala.
4) Arene- aromatični ugljovodonici koji sadrže jedan ili više benzenskih prstenova.
Physical Properties
Po pravilu, aromatična jedinjenja su čvrste ili tečne supstance. Imaju visoke indekse prelamanja i apsorpcije.Nerastvorljivi su u vodi, ali su veoma rastvorljivi u mnogim organskim tečnostima. Zapaljiv, benzen je otrovan.
Hemijska svojstva
Aromatične spojeve karakteriziraju reakcije supstitucije atoma vodika povezanih s ciklusom. Reakcije adicije i oksidacije su moguće, ali su teške, jer narušavaju aromatičnost.
Metode akvizicije
Glavni prirodni izvori aromatičnih ugljovodonika su
ugalj i nafta Trimerizacija acetilena i njegovih homologa preko aktivnog uglja na 600 °C Katalitička dehidrogenacija cikloheksana i njegovih derivata.
Aplikacija- Aromatični ugljovodonici, prvenstveno benzen, imaju široku primenu u industriji: kao dodatak benzinu, u proizvodnji rastvarača, eksploziva, anilinskih boja, lekova.
10. Struktura
halové deriváty, nitrosloučeniny, aminosloučeniny, alkoholy i fenoly, aldehidi i ketony, karboksilové sloučeniny – karakteristike, použití, reakce
10. Struktura, svojstva i značaj derivata ugljovodonika
haloalkani, nitro jedinjenja, amino jedinjenja, alkoholi i fenoli, aldehidi i ketoni, karboksilne kiseline - karakteristike, upotreba, reakcije
1) Halogenalkani- organska jedinjenja koji sadrže vezu ugljik-halogen. Budući da su atomi halogena elektronegativniji od atoma ugljika, C-X konekcija polarizirani na takav način da atom halogena poprima djelomično negativan naboj, a atom ugljika djelimično pozitivan.Većina haloalkana u svom čistom obliku su bezbojna jedinjenja.Što je više atoma ugljika to su veće tačke topljenja i ključanja. Ako jedan atom ugljika sadrži 2 ili 3 atoma halogena, tada se tačke topljenja i ključanja takvog spoja, naprotiv, smanjuju.Tipične reakcije su Wurtzova reakcija, nukleofilna supstitucija, eliminacija, interakcija sa alkalnim i zemnoalkalnim metalima. Halogenalkani se dobijaju hlorisanjem alkana na svetlosti, hidrohlorisanjem nezasićenih ugljenika ili se dobijaju iz alkohola Halogenalkani se koriste: kao rastvarači za masti i ulja; teflon kao rashladna sredstva.
2) Nitro jedinjenja- organska jedinjenja koja sadrže jednu ili više nitro grupa - NO 2 . Pod nitro jedinjenja se obično podrazumevaju C-nitro jedinjenja u kojima je nitro grupa vezana za atom ugljenika.Nitro jedinjenja su bezbojna, slabo rastvorljiva u vodi i veoma rastvorljiva u organskim rastvaračima, tečnostima sa karakterističnim mirisom badema. Sva nitro jedinjenja su prilično jaki otrovi za centralni nervni sistem.Zbog velikog polariteta, nitrojedinjenja mogu da rastvore supstance koje se ne rastvaraju u običnim rastvaračima. Polinitro spojevi su obično slabo obojeni, eksplozivni pri udaru i detonaciji.
Prema hemijskom ponašanju nitro spojeva pokazuju određenu sličnost sa azotnom kiselinom. Ova sličnost se manifestuje u redoks reakcijama: redukcija nitro jedinjenja (Reakcija Zinin), reakcije kondenzacije, Tautomerizam (fenomen obrnute izomerije) nitro jedinjenja.
Nitro jedinjenja se široko koriste u organska sinteza za dobijanje raznih supstanci koje se koriste u proizvodnji boja i lijekovi. Neki od nitro spojeva se koriste kao antifungalni i antimikrobni agensi. Polinitro derivati - TNT, pikrinska kiselina i njene soli - koriste se kao eksplozivi.
4) Amino jedinjenja- to su organska jedinjenja koja su derivati amonijaka, u čijoj molekuli su jedan, dva ili tri atoma vodika zamijenjena ugljikovodičnim radikalom. Amini se klasifikuju prema dve strukturne karakteristike: 1) Po broju radikala povezanih sa atomom azota razlikuju se primarni, sekundarni i tercijarni amini. 2) Prema prirodi ugljikovodičnih radikala, amini se dijele na alifatske, aromatične i miješane.
Metilamin, dimetilamin i trimetilamin su gasovi, srednji članovi alifatskog niza su tečnosti, viši su čvrste materije.Poput amonijaka, niži amini se savršeno rastvaraju u vodi, formirajući alkalne rastvore. Sa povećanjem molekularne mase topljivost amina u vodi se pogoršava.Miris amina podsjeća na miris amonijaka,viši amini su praktički bez mirisa.Tačke ključanja primarnih amina su mnogo niže od onih kod odgovarajućih alkohola.
Masni amini, poput amonijaka, sposobni su da se kombinuju sa kiselinama, čak i onima slabim poput ugljene kiseline, i pri tome daju odgovarajuće soli supstituisanih amonijevih baza. Djelovanje dušične kiseline na amine je njihova karakteristična reakcija, koja omogućava razlikovanje primarnih, sekundarnih i tercijalnih amina.
Acilacija. Kada se zagrijavaju sa karboksilnim kiselinama, njihovim anhidridima, kiselinskim hloridima ili esterima, primarni i sekundarni amini se aciliraju u N-supstituisane amide. Amini su široko rasprostranjeni u prirodi, jer nastaju tokom raspadanja živih organizama. Amini se koriste u priprema lijekova, boja i polaznih proizvoda za organsku sintezu.
5) Alkoholi- organska jedinjenja koja sadrže jednu ili više hidroksilnih grupa.Prema broju hidroksilnih grupa sadržanih u molekuli alkoholi se dijele na jednoatomne, trohidrične i polihidrične.U zavisnosti od toga na kojem atomu ugljika se nalazi hidroksil, primarne, sekundarne i tercijarne razlikuju se alkoholi. Molekuli alkohola su slični molekuli vode, ali alkoholi imaju znatno veće tačke topljenja i ključanja. Svojstva karakteristična za ovu klasu jedinjenja su zbog prisustva hidroksilne grupe. Alkoholi stupaju u interakciju sa: alkalnim i zemnoalkalnim metalima, sa vodonik-halogenidima i
sa organskim i neorganskim kiselinama za formiranje estera. Postoje i reakcije intermolekularne dehidracije alkohola, reakcije dehidrogenacije i oksidacije alkohola. Alkoholi su široko rasprostranjeni u prirodi kako u slobodnom obliku tako iu sastavu estera. Alkoholi mogu biti izvedeni iz širokog spektra klasa jedinjenja kao što su ugljovodonici, haloalkani, amini i karbonilna jedinjenja. U osnovi, sve metode se svode na reakcije oksidacije, redukcije, dodavanja i supstitucije. U industriji se alkoholi proizvode upotrebom hemijske metode ili biohemijske metode proizvodnje. Područja upotrebe alkohola su brojna i raznolika, posebno s obzirom na najširi spektar spojeva koji pripadaju ovoj klasi. Alkoholi se koriste kao otapala i sredstva za čišćenje, etil alkohol je osnova alkoholnih proizvoda, a također se široko koristi u industriji parfema i mnogim drugim područjima.
6) Fenoli- To su organska jedinjenja u čijim molekulima je fenilni radikal vezan za jednu ili više hidroksilnih grupa. Prema broju OH grupa razlikuju se jednoatomni i polihidrični fenoli. Većina monohidričnih fenola je bezbojna u normalnim uslovima. kristalne supstance sa niskom tačkom topljenja i karakterističnim mirisom. Fenoli su slabo rastvorljivi u vodi, lako rastvorljivi u organskim rastvaračima, toksični i postepeno potamne kada se skladište na vazduhu usled oksidacije.Fenol ima izražena kisela svojstva. To je zbog činjenice da je slobodni elektronski par kisika u fenolu privučen jezgri. Kada fenol stupi u interakciju sa alkalijama, nastaju soli - fenolati. Zbog hidroksilne grupe, fenol će stupiti u interakciju sa alkalnim metalima.
Reakcije supstitucije i adicije takođe se odvijaju uz učešće benzenskog prstena.
Fenoli se nalaze u značajnim količinama u katran uglja. Fenol se takođe dobija spajanjem natrijumove soli benzensulfonske kiseline sa kaustičnom sodom.
Fenol se koristi u proizvodnji plastike, pikrinske kiseline, boja, insekticida. Svi fenoli imaju baktericidno dejstvo, pa se koriste kao dezinficijensi u medicini i veterini.
Aldehidi i ketoni
Aldehidi- To su organska jedinjenja čiji molekuli sadrže karboksilnu grupu povezanu sa atomom vodonika i ugljikovodični radikal.
Ketoni- ovo je organska materija, čije molekule sadrže karbonilnu grupu povezanu s dva ugljikovodična radikala.
Budući da su aldehidi i ketoni polarna jedinjenja, oni imaju više tačke ključanja od nepolarnih, ali niže od alkohola, što ukazuje na nedostatak molekularne povezanosti. Vrlo su topljivi u vodi, ali s povećanjem veličine molekula, topljivost naglo opada. Viši aldehidi i ketoni imaju ugodan miris, srednji homolozi niza aldehida imaju postojan karakterističan miris, niži aldehidi imaju oštar neugodan miris.Aldehide i ketone karakteriziraju reakcije adicije dvostruke veze. Uz reakciju adicije na karbonilnoj grupi, aldehide također karakteriziraju reakcije koje uključuju alfa atome vodika u susjedstvu karbonilne grupe. Njihova reaktivnost povezana je sa efektom povlačenja elektrona karbonilne grupe, što se manifestuje povećanim polaritetom veze. To dovodi do činjenice da se aldehidi, za razliku od ketona, lako oksidiraju. Njihova interakcija sa rastvorom amonijaka srebrnog oksida je kvalitativna reakcija za aldehide. Uobičajena metoda za dobijanje aldehida i ketona je oksidacija alkohola na bakarnom katalizatoru.U industriji se aldehidi i ketoni dobijaju dehidrogenacijom alkohola. U industriji se ketoni koriste kao rastvarači, farmaceutski proizvodi i za proizvodnju raznih polimera.Od svih aldehida najviše se proizvodi formaldehid. Uglavnom se koristi u proizvodnji smola. Također, iz njega se sintetiziraju lijekovi koji se koriste kao konzervans za biološke preparate.
8) Karboksilne kiseline- to su organska jedinjenja čiji molekuli sadrže karboksilnu grupu -COOH povezanu sa ugljovodoničnim radikalom.Tačke ključanja i topljenja karboksilnih kiselina su mnogo veće, ne samo od odgovarajućih ugljovodonika, već i od alkohola. Dobra rastvorljivost u vodi, ali se pogoršava sa povećanjem ugljovodoničnih radikala Niži članovi homolognog niza u normalnim uslovima su tečnosti sa karakterističnim oštrim mirisom. Srednji predstavnici ovog homolognog niza su viskozne tečnosti; počevši od C 10 - čvrste materije Karboksilna grupa je raspoređena tako da molekul može lako da odvoji vodonik - pokazuje svojstva kiseline. Karboksilne kiseline reagiraju s metalima i njihovim spojevima, istiskuju slabije kiseline iz njihovih soli, stupaju u interakciju s bazičnim i amfoternim oksidima i hidroksidima, a također sudjeluju u reakciji esterifikacije. Karboksilne kiseline se dobijaju oksidacijom aldehida i alkohola i hidrolizom estera. Mravlja kiselina se koristi u medicini, a sirćetna kiselina Prehrambena industrija a koristi se i kao rastvarač.
11. Makromolekulární látky vznikající polymerací, polykondenzaci a polyadicí
stavebni a strukturni jednotka
moći makromolekularnych látek
polimera, poliester, poliamid, fenoplastika, aminoplastika, poliuretanija – příklady, použití
Alkanes
Ograničiti ugljovodonike - alkani- ulaze u reakcije supstitucije i ne ulaze u reakcije adicije. Dok za skoro sva nezasićena jedinjenja, tj. tvari koje sadrže dvostruke i trostruke veze, ova vrsta reakcije je najkarakterističnija.
1. Reakcije supstitucije
a) Halogenacija:
Gdje je hv formula za kvant svjetlosnog klorometana
Uz dovoljnu količinu hlora, reakcija se nastavlja dalje i dovodi do stvaranja mješavine supstitucijskih proizvoda od dva, tri i četiri atoma vodika:
Reakcija halogeniranja alkana odvija se po mehanizmu radikalnog lanca, tj. kao lanac uzastopnih transformacija koje uključuju čestice slobodnih radikala.
Razmotrite mehanizam supstitucije radikala na primjeru monohloracije metana:
1. faza - porijeklo lanca- pojava slobodnih radikala u zoni reakcije. Pod dejstvom svetlosne energije, veza u molekuli Cl:Cl se homolitički razara na dva atoma hlora sa nesparenim elektronima (slobodni radikali):
2. faza - lančani rast (razvoj). Slobodni radikali, u interakciji s molekulama, stvaraju nove radikale i razvijaju lanac transformacija:
Faza 3 - otvoreni krug. Radikali, povezujući se jedni s drugima, formiraju molekule i prekidaju lanac transformacija:
Prilikom hloriranja ili bromiranja alkana sa sekundarnim ili tercijalnim atomima ugljika, najlakši način je zamijeniti vodik na tercijarnom atomu, teže za sekundarni, a još teži za primarni. Ovo se objašnjava većom stabilnošću tercijalnih i sekundarnih ugljovodoničnih radikala u odnosu na primarne zbog delokalizacije nesparenog elektrona. Stoga, na primjer, tokom hloriranja propana, glavni proizvod reakcije je 2-kloropropan:
b) Nitracija alkana (Konovalov reakcija)
Na alkane djeluje razrijeđena dušična kiselina pod zagrijavanjem (140-150 °C) i pritiskom. Kao rezultat, atom vodika je zamijenjen ostatkom dušične kiseline - NO 2 nitro grupom. Ova reakcija se naziva reakcija nitracije, a produkti reakcije se nazivaju nitro spojevi.
Shema reakcije:
2. Reakcije oksidacije
a) svi alkani sagorevaju da se formiraju ugljen-dioksid i voda:
b) parcijalna oksidacija alkana na relativno niskoj temperaturi i uz upotrebu katalizatora je praćena kidanjem samo dijela C-C i C-H veza:
Kao rezultat reakcija oksidacije, ovisno o strukturi alkana, mogu se dobiti i druge tvari: ketoni, aldehidi, alkoholi.
3. Reakcije izomerizacije(sa AlCl 3 katalizatorom):
4. Reakcije razgradnje:
Cikloalkani
Hemijska svojstva cikloalkana u velikoj mjeri zavise od broja atoma ugljika u ciklusu. Tročlani i četvoročlani ciklusi ( mali ciklusi), budući da su zasićeni, ipak se oštro razlikuju od svih ostalih zasićenih ugljovodonika. Uglovi veze u ciklopropanu i ciklobutanu su mnogo manji od normalnog tetraedarskog ugla od 109°28", karakterističnog za sp 3 -hibridizovani atom ugljenika. To dovodi do visoke napetosti takvih ciklusa i njihove sklonosti otvaranju pod dejstvom reagensa Stoga ulaze ciklopropan, ciklobutan i njihovi derivati reakcije adicije, pokazujući karakter nezasićenih jedinjenja. Lakoća reakcija dodavanja opada sa smanjenjem intenziteta ciklusa u nizu:
ciklopropan > ciklobutan >> ciklopentan.
Najstabilniji su 6-člani ciklusi, u kojima nema kutnih i drugih vrsta naprezanja.
Mali ciklusi(S 3 -S 4) prilično lako ulaze u reakcije hidrogenacije:
Ciklopropan i njegovi derivati dodaju halogene i vodonik halogenide:
Za cikloalkane (C 5 i više), zbog njihove veće stabilnosti, karakteristične su reakcije u kojima je očuvana ciklična struktura, tj. supstitucijske reakcije.
Kloriranje cikloheksan prati lančani mehanizam (slično supstituciji u alkanima):
Ova jedinjenja, poput alkana, takođe ulaze u reakcije dehidrogenacije u prisustvu katalizatora itd.
Dehidrogenacija cikloheksan i njegovi alkil derivati:
Alkenes
Alkeni su nezasićeni ugljovodonici. Njihovi molekuli sadrže jednu dvostruku vezu (σ-veza i π-veza). Razbijanjem slabije π-veze nastavljaju se reakcije adicije.
Alkeni prolaze kroz razne reakcije adicije. Molekule vodika mogu djelovati kao reaktanti ( reakcija hidrogenacije), halogeni ( reakcija halogeniranja), halogenidi vodonika ( reakcija hidrohalogenacije), voda ( reakcija hidratacije). Zbog pucanja π-veze, također se odvija i reakcija polimerizacije. AT opšti pogled sheme ovih procesa mogu se napisati na sljedeći način.
Razmotrimo mehanizam reakcije hidratacije koja se odvija u prisustvu mineralnih kiselina prema mehanizmu elektrofilne adicije 1:
U interakciji nesimetričnih alkena s molekulama halogenovodonika ili vode, pravilo V.V. Markovnikov: dodavanje atoma vodika nesimetričnoj molekuli alkena događa se pretežno na više hidrogenizovani atom ugljika (već povezan sa veliki broj atomi vodonika).
Varijacija reakcije adicije je reakcija polimerizacije, tokom kojeg dolazi do formiranja jedinjenja visoke molekularne težine (polimera) uzastopnim dodavanjem molekula supstance male molekulske mase (monomera) prema šemi:
Broj n u formuli polimera (M n) se zove stepen polimerizacije. Reakcije polimerizacije alkena nastaju zbog dodavanja više veza:
Alkeni ulaze u reakcije oksidacije, na primjer, s kalijevim permanganatom.
U neutralnom i kiselom okruženju, reakcije se odvijaju drugačije.
alkadieni (dieni)
Osobine alkadiena (diena) su slične onima alkena. Glavna razlika u njihovim svojstvima je zbog prisustva dvije dvostruke veze u molekulima, i važnu ulogu igra precizno njihovu lokaciju. Najveći interes su konjugovani alkadieni (tj. oni koji imaju konjugirati dvostruke veze (razdvojene jednom σ-vezom). Oni se razlikuju karakteristična svojstva, zbog elektronske strukture molekula, naime, kontinuiranog niza od četiri sp 2 atoma ugljika, na primjer, butadien-1,3: CH 2 = CH - CH = CH 2
Razmotrite hemijska svojstva diena.
1. hidrogenacija
Hidrogenacija butadiena-1,3 daje buten-2, tj. Dolazi do sabiranja 1,4. U ovom slučaju, dvostruke veze su prekinute, atomi vodika su vezani za ekstremne atome ugljika C 1 i C 4, a slobodne valence formiraju dvostruku vezu između C 2 i C 3 atoma:
U prisustvu Ni katalizatora dobija se kompletan proizvod hidrogenacije:
2. Halogenacija- odvija se slično reakciji hidrogenacije. Poželjno je da su atomi halogena vezani za prvi i četvrti atom ugljika (dodatak-1,4):
Kao sporedni proces dolazi do 1,2-adicije:
Uz višak hlora, još jedan njegov molekul se dodaje na mjesto preostale dvostruke veze kako bi se formirao 1,2,3,4-tetraklorobutan.
Dodavanje halogena, vodonik halogenida, vode i drugih polarnih reagensa odvija se elektrofilnim mehanizmom (kao u alkenima).
Reakcije adicije uključuju reakcije polimerizacija karakteristika diena. Ovaj proces je neophodan u proizvodnji sintetičke gume.
Polimerizacija 1,3-diena može se odvijati ili 1,4-adicionim tipom ili mešovitim 1,2- i 1,4-adicionim tipom. Smjer dodavanja zavisi od uslova reakcije.
Prva sintetička guma dobijena metodom S.V. Lebedev je tokom polimerizacije divinila pod dejstvom metalnog natrijuma, bio nepravilan polimer sa mešovitim tipom 1,2- i 1,4-adicionih jedinica:
Alkine
Glavna vrsta reakcije za alkine, kao i za alkene i diene, je reakcija adicije.
1. hidrogenacija
U prisustvu metalnih katalizatora (Pt, Ni), alkini dodaju vodik (prva π-veza puca) da bi se formirali alkeni, a zatim druga π-veza puca i nastaju alkani:
Kada se koriste drugi (manje aktivni katalizatori), hidrogenacija se zaustavlja u fazi formiranja alkena.
2. Halogenacija
Elektrofilno dodavanje halogena alkinima odvija se sporije nego za alkene (prvu π-vezu je teže prekinuti od druge):
Alkini obezbojavaju bromsku vodu (kvalitativne reakcije).
3. Hidrohalogenacija
Dodavanje halogenovodonika aminima također se odvija elektrofilnim mehanizmom. Produkti dodavanja nesimetričnim alkinima određeni su pravilom V.V. Markovnikov:
Hidrohlorisanje acetilena koristi se u jednoj od industrijskih metoda za proizvodnju vinil hlorida:
Vinil hlorid je polazni materijal (monomer) u proizvodnji polivinil hlorida (PVC).
4. Hidratacija (reakcija Kučerova)
Dodavanje vode alkinima događa se u prisustvu katalizatora soli žive(II) i nastavlja kroz stvaranje nestabilnog nezasićenog alkohola, koji se izomerizira u acetaldehid (u slučaju acetilena):
ili na keton (u slučaju drugih alkina):
5. Polimerizacija
a) Dimerizacija pod dejstvom vodenog rastvora amonijaka CuCl:
b) Trimerizacija acetilena preko aktivnog uglja dovodi do stvaranja benzena (reakcija Zelinsky):
6. Kisela svojstva acetilena
Acetilen i njegovi homolozi sa terminalnom trostrukom vezom R-C ≡ C-H (alkini-1) pokazuju slaba kisela svojstva zbog polariteta C(sp)-H veze: atomi vodonika mogu biti zamijenjeni atomima metala. Kao rezultat, nastaju soli acetilenidi:
Acetilidi alkalnih i zemnoalkalnih metala koriste se za dobijanje homologa acetilena.
Kada acetilen (ili R-C ≡ C-H) stupi u interakciju sa amonijačnim rastvorima srebrnog oksida ili bakar(I) hlorida, talože se talozi nerastvorljivih acetilenida:
7. Oksidacija alkina
Acetilen i njegovi homolozi lako se oksidiraju raznim oksidantima (kalijev permanganat u kiseloj i alkalnoj sredini, kalijev dihromat u kiseloj sredini, itd.). Struktura proizvoda oksidacije zavisi od prirode oksidacionog agensa i uslova reakcije.
Na primjer, kada se acetilen oksidira u alkalnom mediju, nastaje oksalat:
At tvrd Oksidacija (zagrijavanje, koncentrirani rastvori, kisela sredina) cijepa ugljični kostur molekule alkina duž trostruke veze i nastaju karboksilne kiseline:
Alkini obezbojavaju razrijeđeni rastvor kalijum permanganata, koji se koristi za dokazivanje njihove nezasićenosti. Pod ovim uslovima, tamo soft oksidacija bez rupture σ -C-C konekcije(samo π-veze su prekinute). Na primjer, kada acetilen stupi u interakciju s razrijeđenom otopinom KMnO 4 na sobnoj temperaturi, moguće su sljedeće transformacije sa stvaranjem oksalne kiseline HOOC-COOH:
Kada se alkini spaljuju, oni potpuna oksidacija na CO 2 i H 2 O. Sagorijevanje acetilena je praćeno oslobađanjem veliki broj toplina:
Kvalitativna reakcija na nezasićene ugljovodonike je dekolorizacija bromne vode i rastvora kalijum permanganata (videti odeljak 4).
Alkenes.
Alkenes.
Najjednostavniji nezasićeni ugljovodonik sa dvostrukom vezom je etilen C 2 H 4.
Etilen je roditelj brojnih alkena. Sastav bilo kojeg ugljikovodika ove serije izražava se općom formulom C n H 2n(gde n je broj atoma ugljika).
C 2 H 4- etilen,
C 3 H 6-propilen,
C 4 H 8- butilen,
C 5 H 10- Amilena,
C 6 H 12- Heksilen
. . . . . . . . . . . . . .
C 10 H 20- Decylen, itd.
Ili u strukturalni oblik:
Kao što se vidi iz strukturnih dijagrama, pored dvostruke veze, molekuli alkena mogu sadržavati i jednostruke veze.
Alkine.
Alkini (inače acetilenski ugljikovodici) su ugljikovodici koji sadrže trostruku vezu između atoma ugljika.
Predak brojnih alkina je etin (ili acetilen) C 2 H 2 .
Alkini formiraju homologni niz sa opštom formulom CnH2n-2.
Imena alkina se formiraju od imena odgovarajućih alkana zamjenom sufiksa "-an" sa "-in"; položaj trostruke veze označen je arapskim brojevima.
Homologni niz alkina:
Etin - C 2 H 2,
propin - C 3 H 4,
Butin - C 4 H 6,
pentin - C 5 H 8 itd.
Alkini se gotovo nikada ne nalaze u prirodi. Acetilen se nalazi u atmosferi Urana, Jupitera i Saturna.
Alkini imaju slab anestetički efekat. Tečni alkini izazivaju konvulzije.
Alkadienes.
Alkadienes(ili jednostavno dienes) su nezasićeni ugljovodonici čiji molekuli sadrže dvije dvostruke veze.
Opća formula alkadiena C n H 2n-2(formula se poklapa sa formulom niza alkina).
U zavisnosti od relativnu poziciju Dieni sa dvostrukom vezom dijele se u tri grupe:
· Alkadieni sa kumuliranim dvostrukim vezama (1,2-dieni).
To su alkadieni u čijim molekulima dvostruke veze nisu razdvojene jednostrukim. Takvi alkadieni se nazivaju aleni po imenu prvog člana njihove serije.
· Konjugirani alkadieni (1,3-dieni).
U konjugiranim molekulima alkadiena, dvostruke veze su razdvojene jednostrukom vezom.
· Izolovani alkadieni
U izolovanim molekulima alkadiena, dvostruke veze su razdvojene sa nekoliko jednostrukih (dvije ili više) jednostrukih veza.
Ove tri vrste alkadiena značajno se međusobno razlikuju po strukturi i svojstvima.
Najznačajniji predstavnici konjugiranih diena butadien 1.3 i izopren.
Molekul izoprena je u osnovi strukture mnogih supstanci biljnog porijekla: prirodne gume, eteričnih ulja, biljnih pigmenata (karotenoidi) itd.
Svojstva nezasićenih ugljovodonika.
U pogledu hemijskih svojstava, nezasićeni ugljovodonici se oštro razlikuju od zasićenih ugljovodonika. Izuzetno su reaktivni i ulaze u razne reakcije adicije. Takve reakcije nastaju dodavanjem atoma ili grupa atoma ugljikovim atomima povezanim dvostrukom ili trostrukom vezom. U ovom slučaju, višestruke veze se prilično lako kidaju i pretvaraju u jednostavne.
Važno svojstvo nezasićenih ugljovodonika je sposobnost njihovih molekula da se kombinuju jedni s drugima ili sa molekulima drugih nezasićenih ugljovodonika. Kao rezultat takvih procesa nastaju polimeri.
8 Mehanizmi reakcija elektrofilne i radikalne adicije u neograničavajućim alifatskim u/s
9 Strukturne karakteristike alkina
Alkine(inače acetilenski ugljovodonici) - ugljikovodici koji sadrže trostruku vezu između atoma ugljika, tvoreći homologni niz s općom formulom C n H 2n-2. Atomi ugljika na trostrukoj vezi su u stanju sp hibridizacije
Alkine karakteriziraju reakcije adicije. Za razliku od alkena koje karakteriziraju reakcije elektrofilne adicije, alkini također mogu ulaziti u reakcije nukleofilna adicija. To je zbog značajnog s-karaktera veze i, kao posljedica, povećane elektronegativnosti atoma ugljika. Osim toga, visoka pokretljivost atoma vodika u trostrukoj vezi određuje kisela svojstva alkina u reakcijama supstitucije.
10 Mehanizam reakcije nukleofilne adicije u alkinima
Alkini, acetilenski ugljovodonici su ugljovodonici čiji molekuli uključuju najmanje dva ugljikova atoma u stanju sp-hibridizacije i međusobno povezani trima vezama.
Alkini formiraju homologni niz sa opštom formulom C n H 2n-2.
Prvi član homolognog niza je acetilen, koji ima molekulsku formulu C 2 H 2 i strukturnu formulu CHºCH. Zbog specifičnosti sp hibridizacije, molekul acetilena ima linearnu strukturu. Prisustvo dvije π-veze koje se nalaze u dvije međusobno okomite ravni sugerira da se α-atomi supstituentskih grupa nalaze na liniji presjeka ravnina u kojima se nalaze π-veze. Stoga su veze atoma ugljika utrošene na povezivanje s drugim atomima ili grupama kruto smještene na liniji pod kutom od 180 0 jedna prema drugoj. Struktura sistema trostrukih veza u molekulima alkina odredit će njihovu linearnu strukturu.
Posebnost strukture alkinskih molekula sugerira postojanje izomerizma u položaju trostruke veze. Strukturna izomerija zbog strukture karbonskog skeleta počinje sa petim članom homolognog niza.
1. Izomerizam položaja trostruke veze. Na primjer:
2. Strukturni izomeri. Na primjer:
Prvi član homologne serije nosi trivijalno ime "acetilen".
Prema racionalnoj nomenklaturi, acetilenski ugljikovodici se smatraju derivatima acetilena, na primjer:
Prema IUPAC nomenklaturi, nazivi alkina se formiraju zamjenom sufiksa "an" sa "in". Glavni lanac je odabran tako da uključuje trostruku vezu. Numeracija atoma ugljika počinje od kraja lanca, koji je bliži trostrukoj vezi. Ako u molekuli postoje dvostruke i trostruke veze, dvostruka veza ima manji broj. Na primjer:
Trostruka veza može biti terminalna (terminalna, npr. u propinu) ili "unutrašnja", npr. u 4-metil-2-pentinu.
U imenovanju, -CºCH radikal se naziva "etinil".
Načini da se dobije.
2.1 Industrijske metode.
U industrijskim uslovima uglavnom se dobija acetilen. Postoje dva načina da se dobije acetilen.
Karbidna metoda za proizvodnju acetilena
Acetilen je prvi put dobio karbidnom metodom od strane Friedricha Wöhlera 1862. godine. Pojava karbidne metode označila je početak široke upotrebe acetilena, uključujući i kao sirovinu u organskoj sintezi. Do sada je karbidna metoda bila jedan od glavnih industrijskih izvora acetilena. Metoda uključuje dvije reakcije:
Piroliza etilena i metana
Piroliza etilena i metana na vrlo visokim temperaturama dovodi do proizvodnje acetilena. U ovim uslovima acetilen je termodinamički nestabilan, pa se piroliza vrši u vrlo kratkim vremenskim intervalima (stotinki sekunde):
Termodinamička nestabilnost acetilena (eksplodira čak i pod kompresijom) proizlazi iz visoke pozitivne vrijednosti topline njegovog stvaranja iz elemenata:
Ovo svojstvo stvara određene poteškoće u skladištenju i rukovanju acetilenom. Kako bi se osigurala sigurnost i pojednostavio rad s acetilenom, koristi se njegova sposobnost lakog rastvaranja. Tečni acetilen se rastvara u acetonu. Otopina acetilena u acetonu se čuva u cilindrima napunjenim plovućcem ili aktivnim ugljenom. Takvi uslovi skladištenja sprečavaju mogućnost proizvoljne eksplozije.
AT laboratorijskim uslovima acetilenski ugljovodonici se takođe dobijaju na dva načina:
1. Alkilacija acetilena.
2. eliminacija halogenovodonika iz poli(multi)halogenih derivata alkana.
Dehidrohalogenacija dihalida i haloalkena.
Obično se koriste geminali iz karbonilnih jedinjenja (1) i vicinalni dihalidi koji se dobijaju iz alkena (2). Na primjer:
U prisustvu alkoholne lužine, reakcija dehidrohalogenacije se odvija u dvije faze:
Na umjerenim temperaturama (70-80 0 C), reakcija se zaustavlja u fazi dobivanja vinil halogenida. Ako se reakcija odvija u teškim uslovima (150-200 0 C), onda je konačni proizvod alkin.
fizička svojstva.
Fizička svojstva alkina odgovaraju fizičkim svojstvima alkena. Treba napomenuti da alkini imaju više visoke temperature topljenja i ključanja. Terminalni alkini imaju niže tačke topljenja i ključanja od internih alkina.
Hemijska svojstva.
Halogenacija
elektrofilni dodatak(Ad E) halogeni: hlor, brom, jod idu u acetilene sporije nego u olefine. Istovremeno se formiraju trans-dihaloalkeni. Dalje dodavanje halogena odvija se još nižom brzinom:
Na primjer, dodavanje broma etilenu da bi se formirao 1,1,2,2-tetrabromoetan u mediju octene kiseline:
Mehanizam reakcije dodavanja broma u acetilen:
1. Formiranje π-kompleksa:
2. Faza koja ograničava brzinu formiranja cikličkog bromnog kationa:
3. Vezanje bromidnog jona na ciklički brom kation:
Hidrohalogenacija
Alkini reagiraju s hlorovodonikom i bromovodikom poput alkena. Halogenidi vodika se dodaju acetilenskim ugljovodonicima u dva stupnja prema Markovnikovom pravilu:
U takvim reakcijama brzina je 100-1000 puta manja nego u reakcijama koje uključuju alkene. Shodno tome, proces se može zaustaviti u fazi monobromida. Uvođenje atoma halogena smanjuje reaktivnost dvostruke veze.
Mehanizam reakcije hidrohalogenacije može se predstaviti shemom:
1. U prvoj fazi formira se π-kompleks:
2. Formiranje srednjeg karbokationa. Ova faza je spora (ograničava brzinu):
U ovoj fazi, jedan od atoma ugljika dvostruke veze ulazi u stanje sp 2 hibridizacije. Drugi ostaje u stanju sp-hibridizacije i dobija praznu p-orbitalu.
3. U trećoj fazi, bromidni ion formiran u drugoj fazi brzo se vezuje za karbokation:
Interakcija formiranog bromalkena sa drugom molekulom bromovodonika odvija se prema uobičajenom mehanizmu za alkene.
U prisustvu peroksida, primećuje se peroksidni efekat Karaša. Reakcija se odvija po radikalnom mehanizmu. Kao rezultat toga, bromovodonik se dodaje alkinu protivno Markovnikovom pravilu:
Hidratacija (ili Kučerovljeva reakcija)
Alkini dodaju vodu u prisustvu živinog (II) sulfata. U ovom slučaju, acetaldehid se dobija iz acetilena:
Nezasićeni radikal CH 2 \u003d CH- naziva se vinil. Reakcija hidratacije acetilena odvija se kroz fazu nezasićenog vinil alkohola ili enola, u kojoj je hidroksi grupa vezana za atom ugljika u stanju sp 2 hibridizacije. Prema Eltekovom pravilu, takva struktura je nestabilna i karbonilno jedinjenje je izomerizirano.
Enol i karbonil jedinjenje su u ravnoteži. Međusobna konverzija enola i karbonilnog spoja primjer je takozvane keto-enol tautomerizma ili keto-enol tautomerne ravnoteže. Učesnici u ovoj ravnoteži razlikuju se po položaju atoma vodika i višestruke veze.
Voda se dodaje homolozima acetilena prema Markovnikovom pravilu. Produkti hidratacije homologa acetilena su ketoni:
Vinilacija.
Formiranje vinil estera iz acetilena i alkohola primjer je takozvanih reakcija vinilacije. Ove reakcije uključuju:
1. Dodatak hlorovodonika acetilenu:
2. Vezivanje cijanovodonične kiseline na acetilen u prisustvu soli bakra:
3. Dodavanje octene kiseline acetilenu u prisustvu fosforne kiseline:
hidrogenacija
U uslovima heterogene katalize, alkini dodaju vodonik slično alkenima:
Prva faza hidrogenacije je egzotermnija (teče sa velikim oslobađanjem toplote) od druge, što je zbog veće rezerve energije u acetilenu nego u etilenu:
As heterogeni katalizatori, kao u hidrogenaciji alkena, koriste se platina, paladijum i nikl. Štaviše, hidrogenacija alkena se odvija mnogo brže od hidrogenacije alkina. Za usporavanje procesa hidrogenacije alkena koriste se takozvani "otrovni" katalizatori. Usporavanje brzine hidrogenacije alkena postiže se dodavanjem olovnog oksida ili acetata paladiju. Hidrogenacija na paladiju uz dodatak soli olova dovodi do stvaranja cis-olefin. Hidrogenacija djelovanjem metalnog natrijuma u tekućem amonijaku dovodi do stvaranja trans- olefin.
Oksidacija.
Alkini, kao i alkeni, oksidiraju se na mjestu trostruke veze. Oksidacija se odvija u teškim uvjetima s potpunim cijepanjem trostruke veze i stvaranjem karboksilnih kiselina. Slično iscrpnoj oksidaciji olefina. Kao oksidirajuća sredstva, kalijev permanganat se koristi kada se zagrijava ili ozon:
Treba napomenuti da je ugljični dioksid jedan od oksidacijskih proizvoda u oksidaciji terminalnih alkena i alkina. Njegovo oslobađanje se može posmatrati vizuelno i tako je moguće razlikovati terminalne od unutrašnjih nezasićenih jedinjenja. Kada se potonji oksidiraju, neće se primijetiti emisija ugljičnog dioksida.
Polimerizacija.
Acetilenski ugljikovodici su sposobni za polimerizaciju u nekoliko smjerova:
1. Ciklotrimerizacija acetilenskih ugljovodonika pomoću aktivnog ugljena ( prema Zelinskom ) ili kompleksni katalizator nikl dikarbonila i organofosfornog jedinjenja ( prema Reppeu ). Konkretno, benzen se dobija iz acetilena:
U prisustvu nikal cijanida, acetilen se podvrgava ciklotetramerizaciji:
U prisustvu soli bakra dolazi do linearne oligomerizacije acetilena sa stvaranjem vinilacetilena i divinilacetilena:
Osim toga, alkini su sposobni za polimerizaciju sa stvaranjem konjugiranih poliena:
supstitucijske reakcije.
Metal plating
Pod djelovanjem vrlo jakih baza, alkini koji imaju terminalnu trostruku vezu se potpuno ioniziraju i formiraju soli koje se nazivaju acetilenidi. Acetilen reagira kao jača kiselina i istiskuje više slaba kiselina od njene soli:
Acetilidi teški metali, posebno bakar, srebro, živa, su eksplozivi.
Alkinidni anjoni (ili joni) koji čine acetilenide su jaki nukleofili. Ovo svojstvo je našlo primjenu u organskoj sintezi za dobivanje homologa acetilena korištenjem haloalkila:
Pored acetilena, slična transformacija se može izvesti i za druge alkine koji imaju terminalnu trostruku vezu.
Homolozi acetilena ili terminalnih alkina mogu se dobiti na drugi način. Koristeći tzv Jočićev reagens. Jocichov reagens je pripremljen od Grignardov reagens :
Rezultirajući Iocich reagens u mediju visoko polarnih aprotonskih otapala ili u tekućem amonijaku stupa u interakciju s drugim halogenim alkilom:
tabela 2
Poređenje bazičnosti polimetilbenzena (prema tabeli 1) i stabilnosti α-kompleksa sa relativnim brzinama njihovog bromiranja (Br 2 u 85% sirćetnoj kiselini) i hlorisanja (Cl 2 u sirćetnoj kiselini) na 25°C. Benzen je uzet kao standardno jedinjenje.
| lg (K aren /K benzen) | ||||
| Supstituenti na benzenskom prstenu | Relativna stabilnost -kompleksa sa HCl (pK) | Relativna bazičnost arena pK a (tabela 1) | za reakciju sa bromom | za reakciju sa hlorom |
| br | ||||
| CH 3 | 0.18 | 2.9 | 2.78 | - |
| 1,2-(CH 3) 2 | 0.26 | 3.9 | 3.72 | 3.62 |
| 1,3-(CH 3) 2 | 0.31 | 6.0 | 5.71 | 5.6 |
| 1,4-(CH 3) 2 | 0.22 | 3.5 | 3.4 | 3.3 |
| 1,2,3-(CH 3) 3 | 0.38 | 6.4 | 6.22 | 5.9 |
| 1,2,4-(CH 3) 3 | 0.35 | 6.3 | 6.18 | 5.84 |
| 1,3,5-(CH 3) 3 | 0.42 | 8.8 | 8.28 | - |
| 1,2,3,4-(CH 3) 4 | 0.43 | 7.3 | 7.04 | - |
| 1,2,3,5-(CH 3) 4 | - | 9.3 | 8.62 | 8.68 |
| 1,2,4,5-(CH 3) 4 | - | 7.0 | 6.45 | - |
| (CH 3) 5 | 0.44 | 9.6 | 8.91 | 8.86 |
Podaci u Tabeli 2 pokazuju da se brzine reakcija bromiranja i hloriranja pri uvođenju metilnih grupa povećavaju gotovo u istoj mjeri kao i povećanje bazičnosti arena (slika 2). To znači da je -kompleks dobar model prelaznog stanja za reakcije koje se razmatraju.
Istovremeno, stabilnost -kompleksa arena sa HCl vrlo malo zavisi od broja metil supstituenata, dok se brzina hlorisanja i bromiranja povećava za faktor 108. Stoga, -kompleks ne može poslužiti kao model prijelaznog stanja u ovim reakcijama.
14 Supstituenata 1. i 2. vrste
Rijenti 1. vrste, povećavajući gustinu elektrona u benzenskom prstenu, povećavaju njegovu aktivnost u reakcijama elektrofilne supstitucije u poređenju sa nesupstituisanim benzenom.
Posebno mjesto među orijentantima 1. vrste zauzimaju halogeni koji pokazuju svojstva povlačenja elektrona: -F (+M<–I), -Cl (+M<–I), -Br (+M<–I).
Budući da su orto-para-orijentanti, usporavaju elektrofilnu supstituciju. Razlog je jak -I efekat elektronegativnih atoma halogena, koji smanjuje gustinu elektrona u prstenu.
Orijentatori 2. vrste (meta-orijentanti) usmjeravaju naknadnu zamjenu pretežno na meta poziciju.
To uključuje grupe koje povlače elektrone:
NO2 (–M, –I); -COOH (–M, –I); -CH=O (–M, –I); -SO3H (–I); -NH3+ (–I); -CCl3 (–I).
Orijentanti 2. vrste smanjuju gustinu elektrona u benzenskom prstenu, posebno u orto i para pozicijama. Dakle, elektrofil ne napada atome ugljika u ovim pozicijama, već u meta poziciji, gdje je gustoća elektrona nešto veća.
primjer:
Orijentator 2. vrste
Svi orijentanti 2. vrste, smanjujući ukupnu gustinu elektrona u benzenskom prstenu, smanjuju njegovu aktivnost u reakcijama elektrofilne supstitucije.
Dakle, lakoća elektrofilne zamjene za spojeve (navedene kao primjeri) opada u nizu:
toluen C6H5CH3 > benzen C6H6 > nitrobenzen C6H5NO2.
prva vrsta - OH, OR, OCOR, SH, SR, NH2, NHR, NR2, ALKILI, HALOGENI. druga vrsta - SO3H, NO2, COOH, COOR, CN, CF3, NR3, CHO. gdje je R najvjerovatnije radikal
15 Pravila orijentacije u benzenskom prstenu, u polinuklearnim aromatičnim sistemima
Najvažniji faktor koji određuje hemijska svojstva molekula je distribucija elektronske gustine u njemu. Priroda distribucije zavisi od međusobnog uticaja atoma.
U molekulima koji imaju samo s-veze, međusobni utjecaj atoma se odvija kroz induktivni efekat. U molekulima koji su konjugirani sistemi, ispoljava se djelovanje mezomernog efekta.
Uticaj supstituenata, koji se prenose kroz konjugovani sistem p-veza, naziva se mezomerni (M) efekat.
U molekuli benzena, oblak p-elektrona je ravnomjerno raspoređen na sve atome ugljika zbog konjugacije. Međutim, ako se neki supstituent unese u benzenski prsten, ova ujednačena raspodjela se poremeti, a gustoća elektrona u prstenu se redistribuira. Mjesto ulaska drugog supstituenta u benzenski prsten je određeno prirodom već postojećeg supstituenta.
Supstituenti se dijele u dvije grupe ovisno o efektu koji pokazuju (mezomerni ili induktivni): davanje elektrona i povlačenje elektrona.
Supstituenti donora elektrona pokazuju +M i +I efekte i povećavaju gustinu elektrona u konjugovanom sistemu. To uključuje hidroksilnu grupu -OH i amino grupu -NH2. Usamljeni par elektrona u ovim grupama ulazi u zajedničku konjugaciju sa p-elektronskim sistemom benzenskog prstena i povećava dužinu konjugovanog sistema. Kao rezultat, gustina elektrona je koncentrisana u orto i para položajima.
Alkilne grupe ne mogu učestvovati u opštoj konjugaciji, ali ispoljavaju efekat +I, pod čijim delovanjem dolazi do slične preraspodele gustine p-elektrona.
Supstituenti koji povlače elektrone pokazuju -M efekat i smanjuju gustinu elektrona u konjugovanom sistemu. To uključuje nitro grupu -NO 2 , sulfo grupu -SO 3 H, aldehidnu -CHO i karboksilnu -COOH grupe. Ovi supstituenti formiraju zajednički konjugovani sistem sa benzenskim prstenom, ali se ukupni elektronski oblak pomera prema ovim grupama. Dakle, ukupna gustina elektrona u prstenu opada, a najmanje na meta pozicijama:
Potpuno halogenirani alkil radikali (npr. - CCl 3) pokazuju -I-efekat i također doprinose smanjenju elektronske gustine prstena.
Obrasci preferiranog smjera supstitucije u benzenskom prstenu nazivaju se pravilima orijentacije.
Supstituenti sa +I-efektom ili +M-efektom promovišu elektrofilnu supstituciju u orto- i para-položajima benzenskog prstena i nazivaju se supstituenti (ornentapti) prve vrste.
CH 3 -OH -NH 2 -CI (-F, -Br, -I)
+I +M,-I +M,-I +M,-I
Supstituenti sa -I-efektom ili -M-efektom direktnom elektrofilnom supstitucijom na meta-položajima benzenskog prstena i nazivaju se supstituenti (ornentapti) druge vrste:
S0 3 H -CCl 3 -M0 2 -COOH -CH \u003d O
- M -I -M, -I -M -M
Na primjer, toluen koji sadrži supstituent prve vrste je nitriran i bromiran u para i orto položajima:
Nitrobenzen koji sadrži supstituent druge vrste je nitriran i bromiran u meta položaju:
Osim orijentacionog efekta, supstituenti utiču i na reaktivnost benzenskog prstena: orijentanti 1. vrste (osim halogena) olakšavaju uvođenje drugog supstituenta; orijentanti 2. vrste (i halogeni) otežavaju.
Aplikacija. Aromatični ugljikovodici su najvažnija sirovina za sintezu vrijednih tvari. Iz benzena se dobivaju fenol, anilin, stiren, iz kojeg se, pak, dobivaju fenol-formaldehidne smole, boje, polistiren i mnogi drugi važni proizvodi.
16 Nomenklatura, izomerija, strukture alkohola, fenola
Halogeni derivati ugljovodonika su proizvodi supstitucije atoma vodika u ugljovodonicima za atome halogena: fluor, hlor, brom ili jod. 1. Struktura i klasifikacija derivata halogena Atomi halogena su jednostrukom vezom povezani sa atomom ugljenika. Kao i druga organska jedinjenja, struktura halogenih derivata može se izraziti sa nekoliko strukturnih formula: bromoetan (etil bromid) Halogeni derivati se mogu klasifikovati na nekoliko načina: 1) u skladu sa opštom klasifikacijom ugljovodonika (tj. alifatski, aliciklični, aromatični, zasićeni ili nezasićeni derivati halogena) 2) po količini i kvalitetu atoma halogena 3) po vrsti atoma ugljika na koji je atom halogena vezan: primarni, sekundarni, tercijarni derivati halogena. 2. Nomenklatura Prema IUPAC nomenklaturi, položaj i naziv halogena je naznačen u prefiksu. Numeracija počinje od kraja molekule najbližeg atomu halogena. Ako je prisutna dvostruka ili trostruka veza, onda je ona ta koja određuje početak numeracije, a ne atom halogena: 3-bromopropen 3-metil-1-klorobutan 3. Izomerizam Strukturni izomerizam: Izomerizam položaja supstituenata 2 -metil-1-kloropropan Prostorni izomerizam: Stereoizomerizam se može pojaviti kada postoje četiri različita supstituenta na istom atomu ugljika (enantiomerizam) ili kada postoje različiti supstituenti na dvostrukoj vezi, na primjer: trans-1,2-dikloreten cis-1 ,2-dihloreten 17. Pitanje: Halogeni derivati ugljovodonika: fizička i hemijska svojstva Mehanizmi reakcija nukleofilne supstitucije (sn1 i sn2) i eliminacije (E1 i E2) Freoni: struktura, svojstva i primena. Fizička i biološka svojstva Tačke topljenja i ključanja rastu u nizu: R-Cl, R-Br, R-I, kao i sa povećanjem broja atoma ugljika u radikalu: Halogeni derivati su hidrofobne supstance: slabo su rastvorljivi u vode i lako rastvorljiv u nepolarnim hidrofobnim rastvaračima. Mnogi derivati halogena koriste se kao dobri rastvarači. Na primjer, metilen hlorid (CH2Cl2), hloroform (CHCl3), ugljen-tetrahlorid (CCl4) se koriste za rastvaranje ulja, masti, eteričnih ulja. Hemijska svojstva Reakcije nukleofilne supstitucije Halogeni atomi su prilično pokretni i mogu se zamijeniti raznim nukleofilima, što se koristi za sintezu različitih derivata: Mehanizam reakcija nukleofilne supstitucije U slučaju sekundarnih i primarnih alkil halogenida, reakcija se po pravilu odvija kao bimolekularni nukleofilna supstitucija SN2: SN2 reakcije su sinhroni procesi - nukleofil (u ovom slučaju OH-) napada atom ugljika, postepeno formirajući vezu s njim; u isto vrijeme, C-Br veza se postepeno prekida. Ion bromida koji napušta molekulu supstrata naziva se odlazeća grupa ili nukleofuga.U slučaju SN2 reakcija, brzina reakcije ovisi o koncentraciji i nukleofila i supstrata: v = k [S] v je brzina reakcije, k je konstanta brzine reakcije [S] je supstrat koncentracije (tj. u ovom slučaju, alkil halid je koncentracija nukleofila U slučaju tercijalnih alkil halida, nukleofilna supstitucija se odvija prema mehanizmu monomolekularne nukleofilne supstitucije SN1: tert -butanol terc-butil hlorid U slučaju SN1 reakcija, brzina reakcije zavisi od koncentracije supstrata i ne zavisi od koncentracije nukleofila: v \u003d k [S]. Reakcije nukleofilne supstitucije se odvijaju prema isti mehanizmi u slučaju alkohola iu mnogim drugim slučajevima Eliminacija halogenovodonika se može izvesti prema 3 glavna mehanizma: E1, E2 i E1cb.Alkil halogenid se disocira formiranjem karbokatjona i halogenidnog jona.Baza (B:) uklanja proton iz rezultirajućeg karbokatationa kako bi formirao proizvod - alken: Mehanizam E1 Sub produkt karbokatacije sloja Mehanizam E2. U ovom slučaju se odvajanje protona i halogenidnog jona odvija sinhrono, odnosno istovremeno: bezbojni gasovi ili tečnosti, bez mirisa. Vrlo su rastvorljivi u nepolarnim organskim rastvaračima, veoma slabo rastvorljivi u vodi i polarnim rastvaračima. Primjena Koristi se kao radna tvar - rashladno sredstvo u rashladnim jedinicama. Kao baza za izbacivanje u gasnim patronama. Koristi se u parfimeriji i medicini za stvaranje aerosola. Koristi se u gašenju požara u opasnim objektima (npr. elektrane, brodovi itd.) Hemijska svojstva Freoni su hemijski veoma inertni, tako da ne izgore na vazduhu, nisu eksplozivni čak i kada su u kontaktu sa otvorenim plamenom . Međutim, kada se freoni zagriju iznad 250°C, nastaju vrlo toksični proizvodi, na primjer, fosgen COCl2, koji je korišten kao hemijsko ratno sredstvo tokom Prvog svjetskog rata. CFH3 fluoromet CF2H2 difluorometan CF3H trifluorometan CF4 tetrafluorometan itd. 17pitanje.opšta ideja o halogenim derivatima aromatičnih ugljovodonika i pesticidima na njihovoj bazi.Alkoholi i fenoli: klasifikacija, struktura……. AROMATIČNI UGLJOVODONIKI (ARENI) Tipični predstavnici aromatičnih ugljovodonika su derivati benzena, tj. takvi karbociklički spojevi, u čijim se molekulima nalazi posebna ciklička grupa od šest atoma ugljika, nazvana benzenski ili aromatični prsten. Opšta formula aromatičnih ugljovodonika je CnH2n-6. Jedinjenje C6H6 naziva se benzen. Fenoli su derivati aromatičnih ugljovodonika, u čijim molekulima je hidroksilna grupa (-OH) direktno vezana za atome ugljika u benzenskom prstenu. Klasifikacija fenola Razlikuju se jedno-, dvo-, troatomni fenoli u zavisnosti od broja OH grupa u molekulu: Izomerizam i nomenklatura fenola Moguća su 2 tipa izomerizma: )-OH, nazvana hidroksilna grupa ili hidroksil. Prema broju hidroksilnih grupa sadržanih u molekuli, alkoholi se dijele na monohidrične (sa jednim hidroksilom), dihidrične (sa dva hidroksila), trihidrične (sa tri hidroksila) i polihidrične. MONOATOMNI ALKOHOLI Opšta formula: CnH2n + 1-OH Najjednostavniji predstavnici: METANOL (drveni alkohol) CH3OH - tečnost (tboil = 64,5; tmelt = -98; ρ = 0,793g/cm3) Metanol CH3OH se koristi kao rastvarač Etanol C2H5OH - polazno jedinjenje za proizvodnju acetaldehida, sirćetne kiseline Proizvodnja etanola: fermentacija glukoze C6H12O6 kvasac → 2C2H5OH + 2CO2 hidratacija alkena CH2=CH2 + HOH t,kat-H3PO4→ CH3-CH2-OH Svojstva alkohola u kiseoniku a u zraku, poput ugljovodonika : 2CH3OH + 3O2 t → 2CO2 + 4H2O + Q
17 Kisela svojstva alkohola, fenola
Kisela svojstva fenola
Iako su fenoli strukturno slični alkoholima, oni su mnogo jače kiseline od alkohola. Za poređenje, predstavljamo pKa vrijednosti u vodi na 25°C za fenol (10.00) i za cikloheksanol (18.00). Iz ovih podataka proizilazi da su fenoli osam ili više redova veličine veći od alkohola u kiselosti.
Disocijacija alkohola i fenola je reverzibilan proces, za koji je ravnotežni položaj kvantitativno karakteriziran vrijednošću razlike između slobodnih energija G o proizvoda i polaznih supstanci. Da bi se utvrdio uticaj strukture supstrata na položaj kiselinsko-bazne ravnoteže, potrebno je procijeniti energetsku razliku između kiselog ROH i konjugirane baze RO-. Ako strukturni faktori stabiliziraju konjugiranu bazu RO- u većoj mjeri nego kiseli ROH, konstanta disocijacije se povećava i pKa se shodno tome smanjuje. Naprotiv, ako strukturni faktori stabiliziraju kiselinu u većoj mjeri od konjugirane baze, kiselost se smanjuje, tj. pKa se povećava. Fenol i cikloheksanol sadrže šesteročlani prsten i stoga su strukturno slični, ali je fenol 108 puta jača OH-kiselina od cikloheksanola. Ova razlika se objašnjava velikim +M efektom O- u jonu fenoksida. U alkoksidnom jonu cikloheksanola negativni naboj je lokalizovan samo na atomu kiseonika, što predodređuje nižu stabilnost alkoksidnog jona u odnosu na fenoksid. Fenoksidni jon spada u tipične ambidentne jone, jer njegov negativni naboj je delokaliziran između atoma kisika i ugljika u orto i para pozicijama benzenskog prstena. Prema tome, za fenoksidne ione, kao ambijentalne nukleofile, reakcije treba da budu karakteristične ne samo uz učešće atoma kiseonika, već i uz učešće atoma ugljenika u orto i para pozicijama u benzenskom prstenu. Učinak supstituenta u benzenskom prstenu na kiselost fenola je u skladu sa konceptom njihovog elektronskog djelovanja. Supstituenti koji doniraju elektrone se smanjuju, a supstituenti koji povlače elektrone povećavaju kisela svojstva fenola. U tabelama 1 i 1a prikazani su podaci o kiselosti nekih fenola u vodi na 25°C.
Tabela 1.
pKa vrijednosti orto-, meta- i para-supstituiranih fenola u vodi na 25 o C
| zamjenik | ortho | meta | par |
| H | 10.00 | 10.00 | 10.00 |
| CH 3 | 10.29 | 10.09 | 10.26 |
| C(CH3)3 | 10.62 | 10.12 | 10.23 |
| C 6 H 5 | 10.01 | 9.64 | 9.55 |
| OCH 3 | 9.98 | 9.65 | 10.21 |
| COOC 2 H 5 | 9.92 | 9.10 | 8.34 |
| F | 8.73 | 9.29 | 9.89 |
| Cl | 8.56 | 9.12 | 9.41 |
| Br | 8.45 | 9.03 | 9.37 |
| I | 8.51 | 9.03 | 9.33 |
| HCO | 8.37 | 8.98 | 7.61 |
| CN | 6.86 | 8.61 | 7.97 |
| NE 2 | 7.23 | 8.36 | 7.15 |
Tabela 1a
pKa vrijednosti nekih polisupstituiranih fenola i naftola
18 Reakcije Se u alkoholima, fenolima
19 Reakcija Sn2 u alkoholu, fenolima
20 Reakcije benzenskog prstena u fenolima i aromatičnim alkoholima
21 Nomenklatura, izomerija, strukture karbonilnih jedinjenja
Potvrda
Crown eteri se dobijaju kondenzacijom dihaloalkana ili diestera P- toluensulfonske kiseline sa polietilen glikolima u tetrahidrofuranu, 1,4-dioksanu, dimetoksietanu, dimetilsulfoksidu, tert-butanol u prisustvu baza (hidridi, hidroksidi, karbonati); intramolekularna ciklizacija polietilen glikol monotozilata u dioksanu, diglimu ili tetrahidrofuranu u prisustvu hidroksida alkalnih metala, kao i ciklooligomerizacija etilen oksida u prisustvu BF 3 i borofluorida alkalnih i zemnoalkalnih metala.
Azakraun eteri se dobijaju acilacijom di- ili poliamina sa delimično zaštićenim amino grupama sa hloridima dikarboksilne kiseline, nakon čega sledi redukcija nastalih makrocikličnih diamida; alkilacija ditozildiamina derivatima dihalogena glikola ili ditozilatima u prisustvu hidrida ili hidroksida alkalnih metala.
Tiakraun eteri se dobijaju iz tiaanaloga polietilen glikola slično konvencionalnim kraun eterima ili alkilacijom ditiola sa dihalidima ili ditozilatima u prisustvu baza.
Aplikacija
Crown eteri se koriste za koncentraciju, odvajanje, pročišćavanje i regeneraciju metala, uključujući rijetke zemlje; za odvajanje nuklida, enantiomera; kao lijekovi, protuotrovi, pesticidi; za stvaranje ion-selektivnih senzora i membrana; kao katalizatori u reakcijama koje uključuju anione.
Tetrazacrown eter ciklus, u kojem su svi atomi kisika zamijenjeni dušikom, koristi se u magnetnoj rezonanciji kao kontrastno sredstvo.
Alkenes.
Alkenes.- To su nezasićeni ugljovodonici, čija molekula sadrži jednu dvostruku vezu.
Video lekcija 2: Cikloalkani: Hemijska svojstva
Video lekcija 3: Alkeni: Hemijska svojstva
Video lekcija 4: Alkadieni (dieni): Hemijska svojstva
Video lekcija 5: Alkini: hemijska svojstva
Predavanje: Karakteristične hemijske osobine ugljovodonika: alkani, cikloalkani, alkeni, dieni, alkini, aromatični ugljovodonici
Hemijska svojstva alkana i cikloalkana
Alkani su neciklični ugljovodonici. Atomi ugljenika u ovim jedinjenjima imaju sp 3 hibridizaciju. U molekulima ovih ugljikovodika svi atomi ugljika povezani su samo jednostrukim nepolarnim i niskopolarnim C-C vezama. Preklapanje orbitala događa se duž ose koja povezuje jezgre atoma. Ovo su σ-veze. Ova organska jedinjenja sadrže maksimalan broj atoma vodika, pa se nazivaju ograničavajućim (zasićenim). Zbog zasićenja, alkani ne mogu stupiti u reakcije adicije. Budući da atomi ugljika i vodika imaju sličnu elektronegativnost, ovaj faktor dovodi do činjenice da su C-H veze u njihovim molekulima niskog polariteta. Zbog toga su alkanima svojstvene reakcije koje uključuju slobodne radikale.
1. supstitucijske reakcije. Kao što je spomenuto, ovo su najkarakterističnije reakcije za alkane. U takvim reakcijama se prekidaju veze ugljik-vodik. Razmotrite neke vrste supstitucijskih reakcija:
Halogenacija. Alkani reagiraju s halogenima (hlorom i bromom) kada su izloženi ultraljubičastom svjetlu ili visokoj toplini. Na primjer: CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl.Sa viškom halogena, reakcija se nastavlja do formiranje mješavine halogenih derivata različitih stupnjeva supstitucije atoma vodika: mono-, di-tri-, itd. Na primjer, reakcija stvaranja dihlorometana (metilen hlorida): CH 3 Cl + Cl 2 → HCl + CH 2 Cl 2.
Nitracija (Konovalova reakcija). Pod toplotom i pritiskom, alkani reaguju sa razblaženom azotnom kiselinom. Nakon toga, atom vodonika je zamijenjen NO 2 nitro grupom i nastaje nitroalkan. Opšti pogled na ovu reakciju: R-H + HO-NO 2 → R-NO 2 + H 2 O. Gdje je R-H alkan, R- NE 2 - nitroalkan.
2. Reakcije oksidacije. U normalnim uslovima alkani ne reaguju sa jakim oksidantima (konc. sumporna i azotna kiselina, kalijum permanganat KMnO 4 i kalijum dihromat K 2 Cr 2 O 7).
Za dobivanje energije široko se koriste reakcije sagorijevanja alkana:
a) potpunim sagorevanjem sa viškom kiseonika nastaju ugljen-dioksid i voda: CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
b) Delimično sagorevanje uz nedostatak kiseonika: CH 4 + O 2 → C + 2H 2 O. Ova reakcija se koristi u industriji za proizvodnju čađi.
Zagrevanje alkana kiseonikom (~200 o C) uz pomoć katalizatora dovodi do kidanja dela C–C i C–H veza. Kao rezultat, nastaju aldehidi, ketoni, alkoholi, karboksilne kiseline. Na primjer, nepotpunom oksidacijom butana dobiva se octena kiselina: CH 3 -CH 2 -/-CH 2 -CH 3 + 3O 2 → 2CH 3 COOH + 2H 2 O.
Od velikog značaja je reakcija metana i vodene pare sa stvaranjem mešavine gasova ugljen monoksida (II) sa vodonikom. Teče na t 800 0 C: CH4+ H 2 O → 3H 2 + CO. Ova reakcija također omogućava dobivanje različitih ugljikovodika.
3. Termičke transformacije alkana. Zagrijavanje alkana bez pristupa zraku do visokog t dovodi do raskida C-C veze. Ova vrsta reakcije uključuje krekiranje i izomerizaciju koja se koristi za rafinaciju nafte. Takođe, ove reakcije uključuju i dehidrogenaciju, koja je neophodna za dobijanje alkena, alkadiena i aromatičnih ugljovodonika.
Rezultat pucanja je lom ugljičnog skeleta molekula alkana. Opšti pogled na kreking alkana na t 450-700 0 C: C n H 2n+2 → C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k.Kada se zagrije na 1000 0 C, metan se raspada na jednostavne tvari: CH 4 → C + 2 H 2 . Ova reakcija se naziva piroliza metana.Kada se metan zagrije na 1500 0 C, nastaje acetilen: 2 CH 4 → C 2 H 2 + 3 H 2 .
Izomerizacija. Ako se katalizator aluminijum hlorida koristi za kreking, alkani normalnog lanca se pretvaraju u alkane razgranatog lanca:
Dehidrogenacija, tj. do cijepanja vodika dolazi u prisustvu katalizatora i pri t 400-600 0 C. Kao rezultat, C-H veza se prekida, formira se alken: CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 ili alkadien: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 + 2H 2.
Hemijska svojstva cikloalkana s više od četiri atoma ugljika u ciklusima su praktično slična onima alkana. Međutim, ciklopropan i ciklobutan karakteriziraju reakcije adicije. To je zbog velike napetosti unutar ciklusa, što dovodi do želje da se ciklusi prekinu i otvore. Tako ciklopropan i ciklobutan lako dodaju brom, vodonik ili klorovodik. Na primjer:
Hemijska svojstva alkena
1. Reakcije sabiranja. Alkeni su aktivna jedinjenja jer dvostruka veza u njihovim molekulima sastoji se od jedne jake sigma veze i jedne slabe pi veze. Alkeni često ulaze u reakcije adicije čak i na hladnom, u vodenim rastvorima i organskim rastvaračima.
Hidrogenacija, tj. dodavanje vodika je moguće u prisustvu katalizatora: CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3 . Isti katalizatori se koriste za dehidrogenaciju alkana u alkene. Ali proces dehidrogenacije će se odvijati pri većem t i nižem pritisku.
Halogenacija. Reakcije alkena sa bromom lako se javljaju u vodenom rastvoru i u organskim rastvaračima. Kao rezultat toga, žute otopine broma gube boju, odnosno postaju bezbojne: CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br- CH 2 Br.
Hidrohalogenacija. Dodatak molekule halogenvodika nesimetričnom molekulu alkena rezultira mješavinom dva izomera. U nedostatku specifičnih uslova, dodavanje se dešava selektivno, prema pravilu V.V. Markovnikov. Postoji sljedeći obrazac adicije: vodik se veže na atom ugljika koji ima više atoma vodika, a halogen se veže na atom ugljika s manje atoma vodika: CH 2 \u003d CH-CH 3 + HBr → CH 3 -CHBr-CH 3. Nastao je 2-bromopropan.
Hidratacija alkena dovodi do stvaranja alkohola. Budući da se dodavanje vode molekuli alkena događa prema Markovnikovom pravilu, formiranje primarnog alkohola moguće je samo hidratacijom etilena: CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 - CH 2 - OH.
Polimerizacija se odvija mehanizmom slobodnih radikala: nCH 2 \u003d CH 2 → ( - CH 2 - CH 2 -) n. formiranog polietilena.
2. Reakcije oksidacije. Alkenes to Kao i svi drugi ugljovodonici, oni sagorevaju u kiseoniku. Jednačina za sagorijevanje alkena u višku kisika ima oblik: C n H 2n+2 + O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O. Proizveden je ugljični dioksid i voda.
Alkene je prilično lako oksidirati. Pod djelovanjem vodenog rastvora KMnO 4 na alkene dolazi do promjene boje.
Oksidacijom alkena kalijevim permanganatom u neutralnoj ili blago alkalnoj otopini nastaju dioli: C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH(hlađenje).
U kiselom mediju dvostruka veza je potpuno prekinuta, nakon čega slijedi transformacija atoma ugljika koji su formirali dvostruku vezu u karboksilne grupe: 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K2SO 4 + 17H 2 O(grijanje).
Kada se dvostruka C=C veza nalazi na kraju molekule alkena, ugljični dioksid će djelovati kao produkt oksidacije ekstremnog atoma ugljika na dvostrukoj vezi. Ovaj proces je zbog činjenice da se međuprodukt oksidacije, naime mravlja kiselina, jednostavno oksidira u višku oksidacijskog sredstva: 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(grijanje).
Hemijska svojstva alkina
Alkini su nezasićeni ugljikovodici koji ulaze u reakcije adicije.
Halogeniranje alkina dovodi do dodavanja njihovih molekula i jednom i dva molekula halogena. To je zbog prisustva jedne jake sigma veze i dvije slabe pi veze u trostrukoj vezi alkinskih molekula. Dodavanje dva molekula halogena jednom molekulu alkina odvija se elektrofilnim mehanizmom uzastopno, u dva stupnja.
Hidrohalogenacija se također odvija elektrofilnim mehanizmom i to u dvije faze. U oba stupnja, dodavanje molekula halogenovodonika slijedi pravilo Markovnikova.
Hidratacija se odvija uz učešće živinih soli u kiseloj sredini i naziva se reakcija Kučerova:
Hidrogenacija (reakcija sa vodonikom) alkina odvija se u dvije faze. Metali poput platine, paladijuma i nikla koriste se kao katalizatori.
Trimerizacija alkina, kao što je acetilen. Ako se ova tvar pređe preko aktivnog ugljena pri visokim t, nastaje mješavina raznih proizvoda od kojih je glavni benzen:
Alkinska dimerizacija se odvija u prisustvu soli bakra kao katalizatora: HC≡CH + HC≡CH → H 2 C= CH - C ≡CH
Alkinska oksidacija: S n H 2n-2 + (3n+1) / 2 O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O.
- Alkini sa trostrukim C≡C na kraju molekula stupaju u interakciju sa bazama. Na primjer, reakcija acetilena s natrijevim amidom u tekućem amonijaku: HC≡CH + NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3 . Reakcija s otopinom amonijaka srebrnog oksida stvara acetilenide (netopive tvari slične solima). Ova reakcija se izvodi ako je potrebno prepoznati alkine sa terminalnom trostrukom vezom ili izolovati takav alkin iz smjese s drugim alkinima. Svi acetilidi srebra i bakra su eksplozivni. Acetilidi mogu reagirati s derivatima halogena. Ova mogućnost se koristi za sintezu složenijih organskih jedinjenja sa trostrukom vezom: 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.
Hemijska svojstva diena
Alkadieni su hemijski slični alkenima. Ali postoje neke karakteristike:
- Halogenacija. Alkadieni su u stanju da se dodaju sa vodonikom, halogenima i halogen vodikovima u položajima 1,2-adicije: CH 2 \u003d CH -CH \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 \u003d CH -CH Br- CH2Br
kao i 1,4-prilozi: CH 2 \u003d CH -CH \u003d CH 2 + Br 2 → Br CH 2 - CH =CH - CH2Br
- polimerizacija: nCH 2 = CH-CH \u003d CH 2 t, Na→ (-CH 2 -CH=CH-CH 2 -) n . Tako se dobija sintetička guma.
Hemijska svojstva aromatičnih ugljovodonika (arena)