Alapvető kémiai tulajdonságok. Helyettesítési reakciók: 
Egy feladat. Milyen irányba megy a toluol és a bróm reakciója: - a) katalizátor jelenlétében;
- b) anyagok keverékének megvilágításakor?
b) Megvilágítás mellett a metilcsoportban szubsztitúció történik: 
Ez a benzolgyűrű és a szubsztituens kölcsönös hatásának köszönhető. Egy feladat. Mondjon példákat a benzol hasonlóságát mutató reakciókra: - a) telített szénhidrogénekkel;
- b) telítetlen szénhidrogénekkel.
Hasonlóság a telítetlen szénhidrogénekkel – addíciós reakciók (klór vagy hidrogén): 
hexaklór-ciklohexán A szubsztitúciós reakciók könnyebbek a benzolnál, mint a telített szénhidrogéneknél, és az addíciós reakciók nehezebbek, mint a telítetleneknél. Egy feladat. Írja fel a kémiai szintézisek egyenleteit a séma segítségével: Jelölje be a reakciókörülményeket! Megoldás. 
Egy feladat. Az alábbi vegyületek közül melyik cisztransz-izomer? 1. a) butén-1, b) pentén-2, 3) 2-metil-butén-2, d) 2-metil-propén, e) olajsav, f) izoprén gumi. 2. Adja meg a cisz-, transz-izomerek szerkezeti képleteit! 3. Mi magyarázza a cisz-, transz-izoméria jelenlétét az anyagokban? Megoldás. 1) a), c), d) nem tartalmaznak, b), e), f) tartalmaznak cisz-, transz-izomereket: 
izoprén gumi cisz formája 
izoprénkaucsuk transz-formája 3) A cisz-transz izoméria jelenlétét a molekula kettős kötéshez viszonyított szabad forgásának hiánya magyarázza. Nehéz, mert ezen a helyen a molekula sík szerkezetű (sp 2 - két szénatom hibridizációja kettős kötést képezve). Szükséges állapot mert a cisz-, transz-izomerek jelenléte a kettős kötést képző szénatomokon különböző szubsztituensek jelenléte is. alkánok, alkének, alkinok, arének - jellemzők, felhasználás, reakciók
1) Alkánok- ezek telített szénhidrogének, amelyek molekuláiban minden atom egyes kötéssel kapcsolódik. Összetételüket egy általános képlet tükrözi: C n H 2n + 2.
Fizikai tulajdonságok az alkánok molekuláik összetételétől függenek, azaz. a relatív molekulatömegre. Az alkánok relatív molekulatömegének növekedésével a forráspont és a sűrűség nő, és a az összesítés állapota: az első négy alkán az gáznemű anyagok, a következő tizenegy folyadék, a hexadekánnal kezdve pedig a szilárd anyagok.
Fő kémiai tulajdonság telített szénhidrogének, amelyek meghatározzák az alkánok tüzelőanyagként való felhasználását égési reakció.
Az alkánokra, akárcsak a telített szénhidrogénekre a legjellemzőbb helyettesítési reakciók. Tehát a metánmolekulában a hidrogénatomok egymás után halogénatomokkal helyettesíthetők.
Nitrálás
Az alkánok a gázfázisban salétromsavval vagy N 2 O 4-gyel reagálva nitroszármazékokat képeznek. Minden rendelkezésre álló adat szabadgyök-mechanizmusra utal. A reakció eredményeként termékkeverékek keletkeznek.
Reccsenés
500°C fölé melegítve az alkánok pirolitikus lebomláson mennek keresztül, és összetett termékkeverék képződik, amelynek összetétele és aránya a reakció hőmérsékletétől és idejétől függ.
Nyugta
Az alkánok fő forrása az olaj és a földgáz, amelyek általában együtt fordulnak elő.
Alkalmazás
A gáznemű alkánokat értékes tüzelőanyagként használják. A folyadékok pedig jelentős részt tesznek ki a motor- és rakéta-üzemanyagokban.
2) Alkének- ezek telítetlen szénhidrogének, amelyek a molekulában az egyszeres kötéseken kívül egy kettős szén-szén kötést is tartalmaznak. Összetételüket a következő képlet jeleníti meg: C n H 2n.
Fizikai tulajdonságok
Az alkének olvadáspontja és forráspontja azzal növekszik molekuláris tömegés a fő szénlánc hossza. Az alkének vízben oldhatatlanok, de szerves oldószerekben jól oldódnak.
Kémiai tulajdonságok
Az alkének kémiailag aktívak. Kémiai tulajdonságaikat nagymértékben meghatározza a kettős kötés jelenléte. Alkének esetében a legjellemzőbb addíciós reakciók a következők:
1) Hidrogén, 2) Víz, 3) Halogének, 4) Hidrogén-halogenidek.
Az alkének könnyen oxidációs reakciókba lépnek, az alkének oxidációja az oxidáló reagensek körülményeitől és típusától függően mind a kettős kötés felszakadásával, mind a szénváz megőrzésével megtörténhet. és kation-anion mechanizmus.
Módszerek alkének előállítására
Az alkének előállításának fő ipari módszere a szénhidrogének katalitikus és magas hőmérsékletű krakkolása olajban és földgázban. A rövid szénláncú alkének előállításához a megfelelő alkoholok dehidratációs reakcióját is alkalmazzák.
A laboratóriumi gyakorlatban általában az alkoholok dehidratálásának módszerét alkalmazzák erős ásványi savak jelenlétében.A természetben aciklusos alkének gyakorlatilag nem találhatók meg. A szerves vegyületek ezen osztályának legegyszerűbb képviselője - az etilén (C 2 H 4) - a növények hormonja, és kis mennyiségben szintetizálódik bennük.
Alkalmazás
Az alkének a legfontosabb vegyi alapanyagok. Az alkéneket nyersanyagként használják polimer anyagok (műanyagok, filmek) és egyéb szerves anyagok előállításához. A magasabb alkéneket magasabb alkoholok előállítására használják.
3) Alkinok- ezek telítetlen szénhidrogének, amelyek molekulái az egyszeres kötéseken kívül egy hármas szén-szén kötést is tartalmaznak. A kompozíció a következő képletet jeleníti meg: C n H 2n-2.
Fizikai tulajdonságok
Az alkinek a maguk módján fizikai tulajdonságok hasonlítanak a megfelelő alkénekre. Alacsonyabb (legfeljebb C 4) - szín- és szagtalan gázok, magasabb forráspontúak, mint az alkénekben lévő társaik. Az alkinek vízben rosszul oldódnak, szerves oldószerekben viszont jobban.A láncban lévő hármas kötés jelenléte a forráspont, a sűrűség és a vízben való oldhatóság növekedéséhez vezet.
Kémiai tulajdonságok
Mint minden telítetlen vegyület, az alkinek is aktívan lépnek be addíciós reakciókba: 1) halogének, 2) hidrogén, 3) hidrogén-halogenidek, 4) víz. Oxidációs reakciókba lépnek, hármas kötésük miatt hajlamosak olyan polimerizációs reakciókra, amelyek több irányban is lezajlhatnak:
a) Befolyás alatt komplex sók réz dimerizáció lép fel és lineáris
az acetilén trimerizálása.
b) Ha az acetilént aktív szén jelenlétében hevítik (Zelinsky-reakció), ciklikus trimerizáció megy végbe, benzol képződésével.
Beszerzési módszerek
Az acetilén előállításának fő ipari módszere a metán elektro- vagy termikus krakkolása, a földgáz pirolízise, valamint a karbid módszer.Paraffinok dihalogén származékaiból alkinek állíthatók elő hidrogén-halogenid leválasztásával alkoholos oldat hatására. alkáli.
Alkalmazás
Komoly ipari érték csak az acetilén, amely a legfontosabb vegyi alapanyag. Az acetilén oxigénben történő égetésekor a láng hőmérséklete eléri a 3150 ° C-ot, ezért az acetilént fémek vágására és hegesztésére használják.
4) Arénák- egy vagy több benzolgyűrűt tartalmazó aromás szénhidrogének.
Fizikai tulajdonságok
Az aromás vegyületek általában szilárd vagy folyékony anyagok. Nagy törés- és abszorpciós mutatókkal rendelkeznek, vízben nem oldódnak, de sok szerves folyadékban jól oldódnak. Gyúlékony, a benzol mérgező.
Kémiai tulajdonságok
Az aromás vegyületeket a ciklushoz kapcsolódó hidrogénatomok szubsztitúciós reakciói jellemzik. Adódási és oxidációs reakciók lehetségesek, de nehézkesek, mivel sértik az aromásságot.
Beszerzési módszerek
Az aromás szénhidrogének fő természetes forrásai a
szén és olaj Acetilén és homológjainak trimerizálása aktív szénnel 600 °C-on Ciklohexán és származékai katalitikus dehidrogénezése.
Alkalmazás- Az aromás szénhidrogéneket, elsősorban a benzolt, széles körben használják az iparban: benzin adalékanyagaként, oldószerek, robbanóanyagok, anilinfestékek, gyógyszerek gyártásában.
10. Struktura
halové deriváty, nitrosloučeniny, aminosloučeniny, alkoholy a fenoly, aldehydy és keton, karboxylové sloučeniny – karakterisztika, použití, reakce
10. Szénhidrogén származékok szerkezete, tulajdonságai és jelentősége
halogén-alkánok, nitrovegyületek, aminovegyületek, alkoholok és fenolok, aldehidek és ketonok, karbonsavak - jellemzők, felhasználás, reakciók
1) Halogén-alkánok- szerves vegyületek szén-halogén kötést tartalmaz. Mivel a halogénatomok elektronegatívabbak, mint a szénatomok, C-X csatlakozás polarizáltak oly módon, hogy a halogénatom részleges negatív, a szénatom pedig részleges pozitív töltést.A halogén-alkánok többsége tiszta formájában színtelen vegyület.Minél több a szénatom, annál magasabb az olvadáspont és a forráspont. Ha egy szénatom 2 vagy 3 halogénatomot tartalmaz, akkor az ilyen vegyület olvadáspontja és forráspontja éppen ellenkezőleg csökken, jellemző reakciók a Wurtz-reakció, a nukleofil szubsztitúció, elimináció, kölcsönhatás alkáli- és alkáliföldfémekkel. A halogén-alkánokat alkánok fényben történő klórozásával, telítetlen szénatomok hidroklórozásával vagy alkoholokból nyerik A halogén-alkánokat alkalmazzák: zsírok és olajok oldószereként; teflon hűtőfolyadékként.
2) Nitrovegyületek- egy vagy több nitrocsoportot tartalmazó szerves vegyületek - NO 2 . A nitrovegyületek alatt általában azokat a C-nitro vegyületeket értjük, amelyekben a nitrocsoport egy szénatomhoz kapcsolódik A nitrovegyületek színtelenek, vízben gyengén oldódnak és szerves oldószerekben jól oldódnak, jellegzetes mandula szagú folyadékok. Valamennyi nitrovegyület elég erős méreg a központi idegrendszer számára, a nitrovegyületek nagy polaritásuk miatt olyan anyagokat is képesek feloldani, amelyek nem oldódnak közönséges oldószerekben. A polinitrovegyületek általában gyengén színűek, becsapódáskor és robbanáskor robbanásveszélyesek.
A nitrovegyületek kémiai viselkedése szerint bizonyos hasonlóságot mutatnak a salétromsavval. Ez a hasonlóság a redox reakciókban nyilvánul meg: nitrovegyületek redukciója (zininreakció), kondenzációs reakciók, nitrovegyületek tautomerizmusa (a fordított izoméria jelensége).
A nitrovegyületeket széles körben használják szerves szintézis a színezékek előállításához használt különféle anyagok beszerzésére és gyógyszerek. A nitrovegyületek egy részét gombaellenes és antimikrobiális szerként használják. A polinitro-származékokat - TNT-t, pikrinsavat és sóit - robbanóanyagként használják.
4) Aminovegyületek- ezek olyan szerves vegyületek, amelyek az ammónia származékai, amelyek molekulájában egy, két vagy három hidrogénatomot szénhidrogén gyök helyettesít. Az aminokat két szerkezeti sajátosság szerint osztályozzuk: 1) A nitrogénatomhoz kapcsolódó gyökök száma alapján primer, szekunder és tercier aminokat különböztetünk meg. 2) A szénhidrogén gyök természete szerint az aminokat alifás, aromás és vegyes csoportokra osztják.
A metil-amin, dimetil-amin és trimetil-amin gázok, az alifás sorozat középső tagjai folyadékok, a magasabb rendűek szilárd halmazállapotúak.Az ammóniához hasonlóan a rövid szénláncú aminok is tökéletesen oldódnak vízben, lúgos oldatokat képezve. A molekulatömeg növekedésével az aminok vízoldhatósága romlik Az aminok szaga az ammónia szagára emlékeztet, a magasabb aminok gyakorlatilag szagtalanok.A primer aminok forráspontja jóval alacsonyabb, mint a megfelelő alkoholoké.
A zsíraminok, az ammóniához hasonlóan, képesek kapcsolódni savakkal, még olyan gyenge savakkal is, mint a szénsav, és ezáltal szubsztituált ammóniumbázisok megfelelő sóit adják. A salétromsav aminokra gyakorolt hatása a jellemző reakciójuk, amely lehetővé teszi a primer, szekunder és tercier aminok megkülönböztetését.
Acilezés. Karbonsavakkal hevítve ezek anhidridjei, savkloridjai vagy észterei, primer és szekunder aminok acileződnek, N-szubsztituált amidokká alakulnak Az aminok széles körben elterjedtek a természetben, mivel az élő szervezetek bomlása során keletkeznek. drogok, színezékek és kiindulási termékek készítése szerves szintézishez.
5) Alkoholok- egy vagy több hidroxilcsoportot tartalmazó szerves vegyületek A molekulában lévő hidroxilcsoportok száma szerint az alkoholokat egyatomos kétértékű, háromértékű és többértékű alkoholokra osztják.Attól függően, hogy melyik szénatomon található a hidroxilcsoport, primer, szekunder és tercier alkoholokat különböztetnek meg .Az alkoholmolekulák hasonlóak a vízmolekulához, de az alkoholok lényegesen magasabb olvadáspontú és forráspontúak. Az erre a vegyületcsoportra jellemző tulajdonságok a hidroxilcsoport jelenlétének köszönhetőek. Az alkoholok kölcsönhatásba lépnek: alkáli- és alkáliföldfémekkel, hidrogén-halogenidekkel és
szerves és szervetlen savakkal észtereket képezve. Léteznek az alkoholok intermolekuláris dehidratációs reakciói, valamint az alkoholok dehidrogénezési és oxidációs reakciói is. Az alkoholok széles körben elterjedtek a természetben mind szabad formában, mind észterek összetételében. Az alkoholok sokféle vegyületcsoportból származhatnak, például szénhidrogénekből, halogén-alkánokból, aminokból és karbonilvegyületekből. Alapvetően minden módszer oxidációs, redukciós, addíciós és szubsztitúciós reakciókra redukálódik. Az iparban az alkoholokat felhasználásával állítják elő kémiai módszerek vagy biokémiai előállítási módszerek. Az alkoholok felhasználási területei sokrétűek és változatosak, különös tekintettel az ebbe az osztályba tartozó vegyületek legszélesebb körére. Az alkoholokat oldószerként és tisztítószerként használják, az etil-alkohol az alkoholtartalmú termékek alapja, és széles körben használják az illatszeriparban és sok más területen is.
6) Fenolok- Ezek olyan szerves vegyületek, amelyek molekuláiban a fenilcsoport egy vagy több hidroxilcsoporthoz kapcsolódik. Az OH csoportok száma szerint megkülönböztetünk egyatomos és többértékű fenolokat. A legtöbb egyértékű fenol normál körülmények között színtelen. kristályos anyagok alacsony olvadáspontú és jellegzetes szagú. A fenolok vízben gyengén oldódnak, szerves oldószerekben jól oldódnak, mérgezőek, levegőn tárolva az oxidáció következtében fokozatosan elsötétednek.A fenol kifejezett savas tulajdonságokkal rendelkezik. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a fenolban lévő oxigén szabad elektronpárja a maghoz húzódik. Amikor a fenol kölcsönhatásba lép lúgokkal, sók képződnek - fenolátok. A hidroxilcsoport miatt a fenol kölcsönhatásba lép az alkálifémekkel.
Szubsztitúciós és addíciós reakciók is végbemennek a benzolgyűrű részvételével.
A kőszénkátrányban jelentős mennyiségben találhatók fenolok. A fenolt a benzolszulfonsav nátriumsójának nátronlúggal való olvasztásával is nyerik.
A fenolt műanyagok, pikrinsav, színezékek, rovarölő szerek előállításához használják. Minden fenol baktériumölő hatású, ezért fertőtlenítőszerként használják az orvostudományban és az állatgyógyászatban.
Aldehidek és ketonok
Aldehidek- Ezek olyan szerves vegyületek, amelyek molekulái hidrogénatomhoz és szénhidrogén gyökhöz kapcsolódó karboxilcsoportot tartalmaznak.
Ketonok- ezt szerves anyag, melynek molekulái két szénhidrogéngyökhöz kapcsolódó karbonilcsoportot tartalmaznak.
Mivel az aldehidek és ketonok poláris vegyületek, forráspontjuk magasabb, mint a nem polárisaké, de alacsonyabb, mint az alkoholoké, ami a molekuláris asszociáció hiányát jelzi. Vízben jól oldódnak, de a molekulaméret növekedésével az oldhatóság meredeken csökken. A magasabb aldehidek és ketonok kellemes szagúak, számos aldehid közepes homológjai tartós jellegzetes szagúak, az alacsonyabb aldehidek éles kellemetlen szagúak, az aldehidekre és ketonokra kettős kötések addíciós reakciói jellemzőek. A karbonilcsoporton végbemenő addíciós reakció mellett az aldehidekre jellemzőek azok a reakciók is, amelyekben a karbonilcsoport mellett alfa-hidrogénatomok vesznek részt. Reaktivitásuk a karbonilcsoport elektronvonó hatásával függ össze, ami a kötés fokozott polaritásában nyilvánul meg. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy az aldehidek, ellentétben a ketonokkal, könnyen oxidálódnak. Kölcsönhatásuk ezüst-oxid ammóniás oldatával az kvalitatív reakció aldehidekre. Az aldehidek és ketonok előállításának elterjedt módja az alkoholok oxidációja rézkatalizátoron.Az iparban az aldehideket és ketonokat alkoholok dehidrogénezésével állítják elő. Az iparban a ketonokat oldószerként, gyógyszeriparban, különféle polimerek gyártásában használják, az aldehidek közül a formaldehidet állítják elő leginkább. Főleg gyanták előállítására használják. Ezenkívül gyógyszereket szintetizálnak belőle, és tartósítószerként használják biológiai készítményekhez.
8) Karbonsavak- ezek olyan szerves vegyületek, amelyek molekulái szénhidrogén gyökhöz kapcsolódó -COOH karboxilcsoportot tartalmaznak.A karbonsavak forráspontja és olvadáspontja jóval magasabb, nemcsak a megfelelő szénhidrogéneké, hanem az alkoholoké is. Vízben jól oldódik, de a szénhidrogén gyök növekedésével romlik A homológ sorozat alsó tagjai normál körülmények között jellegzetes csípős szagú folyadékok. Ennek a homológ sorozatnak a középső képviselői viszkózus folyadékok; C 10 - szilárd anyagokból kiindulva A karboxilcsoport úgy van elrendezve, hogy a molekula könnyen le tudja hasítani a hidrogént - savtulajdonságokat mutat. A karbonsavak reakcióba lépnek fémekkel és vegyületeikkel, kiszorítják sóikból a gyengébb savakat, kölcsönhatásba lépnek bázikus és amfoter oxidokkal, hidroxidokkal, és részt vesznek az észterezési reakcióban is. A karbonsavakat aldehidek és alkoholok oxidációjával, valamint észterek hidrolízisével állítják elő. A hangyasavat a gyógyászatban használják, az ecetsavat Élelmiszeriparés oldószerként is használják.
11. Makromolekulární látky vznikající polymerací, polykondenzaci a polyadicí
stavebni a strukturni jednotka
vlastnosti makromolekularnych látek
polimer, poliészter, poliamid, fenoplasztika, aminoplasztika, poliuretán – příklady, použití
Alkánok
szénhidrogének korlátozása - alkánok- szubsztitúciós reakciókba és addíciós reakciókba nem lép. Míg szinte minden telítetlen vegyületre, pl. kettős és hármas kötést tartalmazó anyagok esetében ez a reakciótípus a legjellemzőbb.
1. Szubsztitúciós reakciók
de) Halogénezés:
Ahol hv a könnyű klór-metán kvantumának képlete
Megfelelő mennyiségű klórral a reakció tovább folytatódik, és két, három és négy hidrogénatomos szubsztitúciós termékek keverékének képződéséhez vezet:
Az alkánok halogénezési reakciója a gyöklánc-mechanizmus szerint megy végbe, pl. mint a szabad gyökrészecskéket tartalmazó, egymást követő átalakulások láncolata.
Tekintsük a gyökös szubsztitúció mechanizmusát a metán-monoklórozás példáján:
1. szakasz - a lánc eredete- szabad gyökök megjelenése a reakciózónában. A fényenergia hatására a Cl:Cl molekulában lévő kötés homolitikusan két klóratomra bomlik, párosítatlan elektronokkal (szabad gyökök):
2. szakasz - lánc növekedés (fejlődés). A szabad gyökök a molekulákkal kölcsönhatásba lépve új gyököket hoznak létre, és átalakulások láncolatát alakítják ki:
3. szakasz - nyitott áramkör. Az egymással összekapcsolódó gyökök molekulákat alkotnak, és megszakítják az átalakulások láncát:
Amikor egy alkánt szekunder vagy tercier szénatomokkal klórozunk vagy brómozunk, a legegyszerűbb módja a hidrogén helyettesítése a tercier atomnál, nehezebb a szekunder, és még nehezebb a primer atomnál. Ez azzal magyarázható, hogy a harmadlagos és szekunder szénhidrogéngyökök nagyobb stabilitást mutatnak a primerekhez képest a párosítatlan elektron delokalizációja miatt. Ezért például a propán klórozása során a fő reakciótermék a 2-klór-propán:
b) Alkánok nitrálása (Konovalov-reakció)
Az alkánokat híg salétromsav befolyásolja melegítés (140-150 °C) és nyomás hatására. Ennek eredményeként a hidrogénatomot egy salétromsav-maradék - a NO 2 nitrocsoport - helyettesíti. Ezt a reakciót nitrálási reakciónak, a reakciótermékeket pedig nitrovegyületeknek nevezzük.
Reakciós séma:
2. Oxidációs reakciók
a) minden alkán leég, és keletkezik szén-dioxidés víz:
b) az alkánok részleges oxidációja viszonylag alacsony hőmérsékleten és katalizátorok használatával jár együtt a C-C és CH kötések csak egy részének felbomlásával:
Az oxidációs reakciók eredményeként az alkán szerkezetétől függően más anyagok is nyerhetők: ketonok, aldehidek, alkoholok.
3. Izomerizációs reakciók(AlCl 3 katalizátorral):
4. Bomlási reakciók:
Cikloalkánok
A cikloalkánok kémiai tulajdonságai nagymértékben függenek a körforgásban lévő szénatomok számától. Három- és négytagú ciklusok ( kis ciklusok), mivel telítettek, mégis élesen különböznek az összes többi telített szénhidrogéntől. A ciklopropánban és a ciklobutánban a kötési szögek sokkal kisebbek, mint az sp 3 -hibridizált szénatomra jellemző 109°28"-os normál tetraéderszög. Ez az ilyen ciklusok nagy feszültségéhez és a reagensek hatására kinyílási hajlamához vezet. Ezért a ciklopropán, ciklobután és származékaik belépnek addíciós reakciók, amely a telítetlen vegyületek jellegét mutatja. Az addíciós reakciók egyszerűsége csökken a sorozat ciklusintenzitásának csökkenésével:
ciklopropán > ciklobután >> ciklopentán.
A legstabilabbak a 6 tagú ciklusok, amelyekben nincs szög- és egyéb feszültség.
Kis ciklusok(С 3 -С 4) meglehetősen könnyen belépnek a hidrogénezési reakciókba:
A ciklopropán és származékai halogéneket és hidrogén-halogenideket adnak hozzá:
A cikloalkánokra (C 5 és magasabb) nagyobb stabilitásuk miatt olyan reakciók jellemzőek, amelyekben a ciklikus szerkezet megmarad, pl. helyettesítési reakciók.
Klórozás a ciklohexán láncmechanizmust követ (hasonlóan az alkánok szubsztitúciójához):
Ezek a vegyületek az alkánokhoz hasonlóan dehidrogénezési reakciókba is belépnek katalizátor jelenlétében stb.
Dehidrogénezés ciklohexán és alkilszármazékai:
Alkének
Az alkének telítetlen szénhidrogének. Molekuláik egy kettős kötést (σ-kötés és π-kötés) tartalmaznak. Az addíciós reakciók a gyengébb π-kötés felszakadásával mennek végbe.
Az alkének különféle addíciós reakciókon mennek keresztül. A hidrogénmolekulák reagensként működhetnek ( hidrogénezési reakció), halogének ( halogénezési reakció), hidrogén-halogenidek ( hidrohalogénezési reakció), víz ( hidratációs reakció). A π-kötés felszakadása miatt a polimerizációs reakció is lezajlik. BAN BEN Általános nézet ezeknek a folyamatoknak a sémája a következőképpen írható fel.
Tekintsük az ásványi savak jelenlétében fellépő hidratációs reakció mechanizmusát az elektrofil addíció 1. mechanizmusa szerint:
Aszimmetrikus alkének és hidrogén-halogenidek vagy víz molekuláival való kölcsönhatásban a V.V. Markovnikov: egy hidrogénatom hozzáadása egy aszimmetrikus alkén molekulához túlnyomórészt egy hidrogénezettebb szénatomhoz történik (már kapcsolódik egy nagy szám hidrogénatomok).
Az addíciós reakció egy változata polimerizációs reakció, melynek során egy kis molekulatömegű anyag (monomer) molekuláinak egymás utáni hozzáadásával nagy molekulatömegű vegyület (polimer) keletkezik a séma szerint:
Az (M n) polimer képletben szereplő n számot nevezzük polimerizációs fok. Az alkének polimerizációs reakciói több kötés hozzáadásának köszönhetőek:
Az alkének oxidációs reakciókba lépnek, például a kálium-permanganáttal.
Semleges és savas környezetben a reakciók eltérően mennek végbe.
Alkadiének (diének)
Az alkadiének (diének) tulajdonságai hasonlóak az alkének tulajdonságaihoz. Tulajdonságaikban a fő különbség abból adódik, hogy a molekulákban két kettős kötés található, ill fontos szerep pontosan lejátssza a helyét. A legérdekesebbek a konjugált alkadiének (azaz amelyek rendelkeznek konjugált kettős kötések (egy σ-kötés választja el). Különböznek jellemző tulajdonságok, a molekulák elektronszerkezete miatt, nevezetesen négy sp 2 szénatom folytonos sorozata, például butadién-1,3: CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2
Tekintsük a diének kémiai tulajdonságait.
1. hidrogénezés
A butadién-1,3 hidrogénezése butén-2-t eredményez, azaz. 1,4 hozzáadása történik. Ebben az esetben a kettős kötések felszakadnak, a hidrogénatomok a szélső C 1 és C 4 szénatomokhoz kapcsolódnak, és a szabad vegyértékek kettős kötést képeznek a C 2 és C 3 atomok között:
Ni-katalizátor jelenlétében teljes hidrogénezési terméket kapunk:
2. Halogénezés- a hidrogénezési reakcióhoz hasonlóan megy végbe. Előnyösen a halogénatomok az első és a negyedik szénatomhoz kapcsolódnak (1,4 addíció):
Mellékfolyamatként 1,2-addíció történik:
Feleslegben lévő klórral a megmaradt kettős kötés helyére még egy molekulát adunk, így 1,2,3,4-tetraklór-bután keletkezik.
Halogének, hidrogén-halogenidek, víz és más poláris reagensek hozzáadása elektrofil mechanizmussal történik (mint az alkéneknél).
Az addíciós reakciók magukban foglalják a reakciókat polimerizáció a diénekre jellemző. Ez az eljárás elengedhetetlen a szintetikus gumik gyártásában.
Az 1,3-diének polimerizációja történhet 1,4-addíciós típussal vagy vegyes 1,2- és 1,4-addíciós típussal. Az adagolás iránya a reakciókörülményektől függ.
Az első szintetikus gumi, amelyet S.V. Lebedev a divinil fémes nátrium hatására történő polimerizációja során szabálytalan polimer volt, kevert típusú 1,2- és 1,4-addíciós egységekkel:
Alkinok
Az alkinek, valamint az alkének és diének reakcióinak fő típusa az addíciós reakció.
1. hidrogénezés
Fémkatalizátorok (Pt, Ni) jelenlétében az alkinek hidrogént adnak hozzá (az első π-kötés felszakad), így alkének jönnek létre, majd a második π-kötés megszakad, és alkánok keletkeznek:
Más (kevésbé aktív katalizátorok) alkalmazása esetén a hidrogénezés leáll az alkénképződés szakaszában.
2. Halogénezés
A halogének elektrofil addíciója az alkinekhez lassabban megy végbe, mint az alkének (az első π-kötés nehezebben szakad fel, mint a második):
Az alkinek színtelenítik a brómos vizet (kvalitatív reakció).
3. Hidrohalogénezés
A hidrogén-halogenidek aminokhoz való hozzáadása szintén elektrofil mechanizmussal megy végbe. Az aszimmetrikus alkinek addíciós termékeit a V.V. szabálya határozza meg. Markovnikov:
Az acetilén hidroklórozását a vinil-klorid előállításának egyik ipari módszerében alkalmazzák:
A vinil-klorid a kiindulási anyag (monomer) a polivinil-klorid (PVC) előállításánál.
4. Hidratálás (Kucserov-reakció)
A víz alkinekhez való hozzáadása higany(II)-só katalizátor jelenlétében történik, és instabil telítetlen alkohol képződik, amely acetaldehiddé izomerizálódik (acetilén esetében):
vagy egy ketonhoz (más alkinek esetében):
5. Polimerizáció
a) Dimerizáció CuCl vizes ammónia oldatának hatására:
b) Az acetilén aktív szén feletti trimerizálása benzol képződéséhez vezet (Zelinsky-reakció):
6. Az acetilén savas tulajdonságai
Az acetilén és homológjai terminális hármas kötéssel R-C ≡ C-H (alkinek-1) a C(sp)-H kötés polaritása miatt gyenge savas tulajdonságokat mutatnak: a hidrogénatomokat fématomok helyettesíthetik. Ennek eredményeként sók képződnek acetilenidok:
Az alkáli- és alkáliföldfém-acetilideket acetilénhomológok előállítására használják.
Amikor az acetilén (vagy R-C ≡ C-H) kölcsönhatásba lép ezüst-oxid vagy réz(I)-klorid ammóniaoldataival, az oldhatatlan acetilenidok csapadéka válik ki:
7. Alkinok oxidációja
Az acetilén és homológjai könnyen oxidálódnak különféle oxidálószerek hatására (kálium-permanganát savas és lúgos közegben, kálium-dikromát savas közegben stb.). Az oxidációs termékek szerkezete az oxidálószer jellegétől és a reakciókörülményektől függ.
Például, amikor az acetilént lúgos közegben oxidálják, oxalát képződik:
Nál nél kemény Az oxidáció (hevítés, koncentrált oldatok, savas környezet) a hármas kötés mentén felhasítja az alkin molekula szénvázát, és karbonsavak keletkeznek:
Az alkinek elszínezik a híg kálium-permanganát oldatot, amelyet a telítetlenségük bizonyítására használnak. Ilyen feltételek mellett ott puha oxidáció szakadás nélkül σ -C-C csatlakozások(csak a π-kötések szakadnak meg). Például, amikor az acetilén szobahőmérsékleten kölcsönhatásba lép KMnO 4 híg oldatával, a következő átalakulások lehetségesek HOOC-COOH oxálsav képződésével:
Amikor az alkinek elégetik, azok teljes oxidáció CO 2 -ra és H 2 O-ra. Az acetilén égését felszabadulás kíséri egy nagy szám hő:
A telítetlen szénhidrogénekre adott minőségi reakció a brómos víz és a kálium-permanganát oldat színtelenítése (lásd 4. szakasz).
Alkének.
Alkének.
A legegyszerűbb kettős kötéssel rendelkező telítetlen szénhidrogén az etilén C 2 H 4.
Az etilén számos alkén szülője. Az ebbe a sorozatba tartozó szénhidrogének összetételét az általános képlet fejezi ki C n H 2n(ahol n a szénatomok száma).
C 2 H 4- etilén,
C 3 H 6- propilén,
C 4 H 8- butilén,
C 5 H 10- Amilene,
C6H12- Hexilén
. . . . . . . . . . . . . .
C 10 H 20- Decylen stb.
Vagy be szerkezeti forma:
A szerkezeti diagramokból látható, hogy az alkén molekulák a kettős kötésen kívül egyes kötéseket is tartalmazhatnak.
Alkinok.
Az alkinek (egyébként acetilén szénhidrogének) olyan szénhidrogének, amelyek szénatomok között hármas kötést tartalmaznak.
Számos alkin őse az etin (vagy acetilén) C 2 H 2.
Az alkinek homológ sorozatot alkotnak az általános képlettel CnH2n-2.
Az alkinok nevei a megfelelő alkánok nevéből jönnek létre úgy, hogy az „-an” utótagot „-in”-re cseréljük; a hármas kötés helyzetét arab számok jelzik.
Alkinek homológ sorozata:
Etin - C 2 H 2,
Propin - C 3 H 4,
De - C 4 H 6,
Pentin - C 5 H 8 stb.
Az alkinek szinte soha nem találhatók meg a természetben. Az acetilén az Uránusz, a Jupiter és a Szaturnusz légkörében található.
Az alkinek gyenge érzéstelenítő hatásúak. A folyékony alkinek görcsöket okoznak.
Alkadiének.
Alkadiének(vagy egyszerűen diének) olyan telítetlen szénhidrogének, amelyek molekulái két kettős kötést tartalmaznak.
Az alkadiének általános képlete C n H 2n-2(a képlet egybeesik az alkinok sorozatának képletével).
Attól függően, hogy a relatív pozíció A kettőskötésű diének három csoportra oszthatók:
· Alkadiének kumulált kettős kötésekkel (1,2-diének).
Ezek olyan alkadiének, amelyek molekuláiban a kettős kötéseket nem választják el egyesek. Az ilyen alkadiéneket sorozatuk első tagjának nevén aléneknek nevezik.
· Konjugált alkadiének (1,3-diének).
A konjugált alkadién molekulákban a kettős kötéseket egyetlen egyszeres kötés választja el.
· Izolált alkadiének
Az izolált alkadién molekulákban a kettős kötéseket több egyszeres (két vagy több) egyszeres kötés választja el.
Ez a három típusú alkadién szerkezetében és tulajdonságaiban jelentősen különbözik egymástól.
A konjugált diének legfontosabb képviselői butadién 1.3És izoprén.
Az izoprén molekula számos növényi eredetű anyag szerkezetének hátterében áll: természetes gumi, illóolajok, növényi pigmentek (karotinoidok) stb.
A telítetlen szénhidrogének tulajdonságai.
Kémiai tulajdonságait tekintve a telítetlen szénhidrogének élesen különböznek a telített szénhidrogénektől. Rendkívül reaktívak és különféle addíciós reakciókba lépnek. Az ilyen reakciók kettős vagy hármas kötéssel összekapcsolt szénatomokhoz atomok vagy atomcsoportok hozzáadásával mennek végbe. Ebben az esetben több kötés meglehetősen könnyen felszakad, és egyszerűvé alakul.
A telítetlen szénhidrogének fontos tulajdonsága, hogy molekuláik képesek egymással vagy más telítetlen szénhidrogének molekuláival egyesülni. Az ilyen eljárások eredményeként polimerek képződnek.
8 Elektrofil és gyökös addíciós reakciók mechanizmusai nem korlátozó alifás u/s-ban
9 Alkinok szerkezeti jellemzői
Alkinok(másképp acetilén szénhidrogének) - szénatomok között hármas kötést tartalmazó szénhidrogének, amelyek homológ sorozatot alkotnak az általános képlettel C n H 2n-2. A hármas kötés szénatomjai sp hibridizációs állapotban vannak
Az alkinekre az addíciós reakciók jellemzőek. Az elektrofil addíciós reakciókkal jellemezhető alkénektől eltérően az alkinek is reakcióba léphetnek nukleofil addíció. Ennek oka a kötés jelentős s-karaktere, és ennek következtében a szénatom megnövekedett elektronegativitása. Ezenkívül a hidrogénatom nagy mobilitása a hármas kötésben meghatározza az alkinek savas tulajdonságait a szubsztitúciós reakciókban.
10 Nukleofil addíciós reakció mechanizmusa alkinekben
Az alkinek, acetilén szénhidrogének olyan szénhidrogének, amelyek molekulái legalább két szénatomot tartalmaznak sp-hibridizált állapotban, és három kötéssel kapcsolódnak egymáshoz.
Az alkinek homológ sorozatot alkotnak C n H 2n-2 általános képlettel.
A homológ sorozat első tagja az acetilén, amelynek molekulaképlete C 2 H 2 és szerkezeti képlete CHºCH. Az sp hibridizáció sajátossága miatt az acetilén molekula lineáris szerkezetű. A két egymásra merőleges síkban elhelyezkedő két π-kötés jelenléte arra utal, hogy a szubsztituens csoportok α-atomjai azon síkok metszésvonalán helyezkednek el, amelyekben a π-kötések találhatók. Ezért a szénatomok kötései, amelyeket más atomokkal vagy csoportokkal való összeköttetésre fordítottak, mereven helyezkednek el egy egyenesen, amely 180 0 -os szöget zár be egymással. Az alkinmolekulák hármas kötésrendszerének szerkezete határozza meg azok lineáris szerkezetét.
Az alkin molekulák szerkezetének sajátossága a hármas kötés helyzetében izoméria létezésére utal. A szénváz szerkezetéből adódó szerkezeti izoméria a homológ sorozat ötödik tagjával kezdődik.
1. A hármas kötés helyzetének izomerizmusa. Például:
2. Szerkezeti izomerek. Például:
A homológ sorozat első tagja a triviális "acetilén" nevet viseli.
A racionális nómenklatúra szerint az acetilén szénhidrogéneket az acetilén származékainak tekintik, például:
Az IUPAC-nómenklatúra szerint az alkinek nevei az „an” utótag „in”-re cserélésével jönnek létre. A főláncot úgy választják meg, hogy hármas kötést tartalmazzon. A szénatomok számozása a lánc végétől kezdődik, amely közelebb van a hármas kötéshez. Ha kettős és hármas kötések vannak a molekulában, akkor a kettős kötés száma kisebb. Például:
A hármas kötés lehet terminális (terminális, pl. propilénben) vagy „belső”, pl. 4-metil-2-pentinben.
Az elnevezés során a -CºCH csoportot "etinilnek" nevezik.
Megszerzésének módjai.
2.1 Ipari módszerek.
Ipari körülmények között főleg acetilént nyernek. Az acetilén beszerzésének két módja van.
Karbid módszer acetilén előállítására
Az acetilént először Friedrich Wöhler állította elő karbidos módszerrel 1862-ben. A karbidos módszer megjelenése az acetilén széles körű elterjedésének kezdetét jelentette, beleértve a szerves szintézis nyersanyagát is. Eddig a keményfém módszer volt az acetilén egyik fő ipari forrása. A módszer két reakciót tartalmaz:
Etilén és metán pirolízise
Az etilén és a metán nagyon magas hőmérsékleten történő pirolízise acetilén képződéséhez vezet. Ilyen körülmények között az acetilén termodinamikailag instabil, ezért a pirolízist nagyon rövid időintervallumokban (másodpercek százai) hajtják végre:
Az acetilén termodinamikai instabilitása (kompresszió hatására is felrobban) az elemekből kialakuló hő magas pozitív értékéből következik:
Ez a tulajdonság bizonyos nehézségeket okoz az acetilén tárolása és kezelése során. A biztonság biztosítása és az acetilénnel végzett munka egyszerűsítése érdekében a könnyen cseppfolyósító képességét használják. A cseppfolyósított acetilént acetonban oldjuk. Az acetilén acetonos oldatát habkővel vagy aktív szénnel töltött hengerekben tárolják. Az ilyen tárolási feltételek megakadályozzák az önkényes robbanás lehetőségét.
BAN BEN laboratóriumi körülmények Az acetilén szénhidrogéneket kétféle módon is nyerik:
1. Acetilén alkilezése.
2. hidrogén-halogenidek eltávolítása alkánok poli(multi)halogén származékaiból.
Dihalogenidek és halogénalkének dehidrohalogénezése.
Általában karbonilvegyületekből (1) származó geminált és (2) alkénekből nyert vicinális dihalogenideket használnak. Például:
Alkoholos lúg jelenlétében a dehidrohalogénezési reakció két lépésben megy végbe:
Mérsékelt hőmérsékleten (70-80 0 C) a reakció a vinil-halogenid előállításának szakaszában leáll. Ha a reakció zord körülmények között megy végbe (150-200 0 C), akkor a végtermék egy alkin.
fizikai tulajdonságok.
Az alkinek fizikai tulajdonságai megfelelnek az alkének fizikai tulajdonságainak. Meg kell jegyezni, hogy az alkinek több magas hőmérsékletek olvadás és forrás. A terminális alkinek olvadáspontja és forráspontja alacsonyabb, mint a belső alkinek.
Kémiai tulajdonságok.
Halogénezés
elektrofil addíció(Ad E) halogének: a klór, bróm, jód lassabban kerül az acetilénekbe, mint az olefinekbe. Ugyanakkor kialakulnak transz-dihalogén-alkének. A halogének további adagolása még kisebb sebességgel megy végbe:
Például bróm hozzáadása etilénhez 1,1,2,2-tetrabróm-etán előállítására ecetsavas közegben:
A bróm acetilénhez való hozzáadásának reakciómechanizmusa:
1. π-komplex kialakítása:
2. A ciklusos brómkation képződésének sebességkorlátozó szakasza:
3. Bromidion kapcsolódása ciklusos brómkationhoz:
Hidrohalogénezés
Az alkinek hidrogén-kloriddal és hidrogén-bromiddal reagálnak, mint az alkének. A hidrogén-halogenideket két lépésben adják az acetilénes szénhidrogénekhez Markovnikov szabálya szerint:
Az ilyen reakciókban a sebesség 100-1000-szer kisebb, mint az alkéneket tartalmazó reakciókban. Ennek megfelelően a folyamat megállítható a monobromid fázisában. A halogénatom bevitele csökkenti a kettős kötés reakcióképességét.
A hidrohalogénezési reakció mechanizmusa a következő sémával ábrázolható:
1. Az első szakaszban egy π-komplexet képezünk:
2. Köztes karbokation kialakulása. Ez a szakasz lassú (sebességkorlátozó):
Ebben a szakaszban a kettős kötés egyik szénatomja az sp 2 hibridizáció állapotába kerül. A másik sp-hibridizációs állapotban marad, és üres p-pályát kap.
3. A harmadik szakaszban a második szakaszban képződött bromidion gyorsan kötődik a karbokationhoz:
A képződött bromalkén kölcsönhatása a hidrogén-bromid második molekulájával az alkéneknél szokásos mechanizmus szerint megy végbe.
Peroxidok jelenlétében a Karash peroxid hatása figyelhető meg. A reakció egy radikális mechanizmus szerint megy végbe. Ennek eredményeként hidrogén-bromidot adnak az alkinhoz Markovnikov szabálya ellenére:
Hidratáció (vagy Kucserov reakciója)
Az alkinek vizet adnak hozzá higany(II)-szulfát jelenlétében. Ebben az esetben az acetaldehidet acetilénből nyerik:
A telítetlen CH 2 \u003d CH- gyököt vinilnek nevezik. Az acetilén hidratációs reakciója a telítetlen vinil-alkohol vagy enol szakaszán megy keresztül, amelyben a hidroxilcsoport sp 2 hibridizációs állapotban kapcsolódik a szénatomhoz. Az Eltekov-szabály szerint az ilyen szerkezet instabil, és a karbonilvegyület izomerizálódik.
Az enol és a karbonilvegyület egyensúlyban van. Egy enol és egy karbonilvegyület interkonverziója az úgynevezett keto-enol tautomerizmus vagy keto-enol tautomer egyensúly példája. Az egyensúly résztvevői a hidrogénatom és a többszörös kötés helyzetében különböznek egymástól.
Az acetilén homológokhoz Markovnikov szabálya szerint vizet adnak. Az acetilén homológok hidratációs termékei a ketonok:
Vinilezés.
Az úgynevezett vinilezési reakciók egyik példája az acetilénből és alkoholokból vinil-észterek képzése. Ezek a reakciók a következők:
1. Hidrogén-klorid hozzáadása acetilénhez:
2. Hidrociánsav acetilénhez kötése rézsók jelenlétében:
3. Ecetsav hozzáadása acetilénhez foszforsav jelenlétében:
hidrogénezés
Heterogén katalízis körülményei között az alkinek az alkénekhez hasonlóan hidrogént adnak hozzá:
A hidrogénezés első szakasza exotermebb (nagy hőleadással megy végbe), mint a második, ami az acetilénben lévő nagyobb energiatartaléknak köszönhető, mint az etilénben:
Mint heterogén katalizátorok, mint az alkének hidrogénezésénél, platinát, palládiumot és nikkelt használnak. Ezenkívül az alkén hidrogénezése sokkal gyorsabban megy végbe, mint az alkin hidrogénezése. Az alkén hidrogénezési folyamatának lassítására úgynevezett "mérgezett" katalizátorokat használnak. Az alkén hidrogénezési sebességének lassítása ólom-oxid vagy acetát palládiumhoz való hozzáadásával érhető el. Palládiumon végzett hidrogénezés ólomsók hozzáadásával képződéshez vezet cis-olefin. A folyékony ammóniában lévő fémes nátrium hatására bekövetkező hidrogénezés képződéshez vezet transz- olefin.
Oxidáció.
Az alkinek az alkénekhez hasonlóan a hármas kötés helyén oxidálódnak. Az oxidáció zord körülmények között megy végbe, a hármas kötés teljes felhasadásával és karbonsavak képződésével. Hasonlóan az olefinek kimerítő oxidációjához. Oxidálószerként kálium-permanganátot használnak hevítés vagy ózon esetén:
Meg kell jegyezni, hogy a szén-dioxid az egyik oxidációs termék a terminális alkének és alkinek oxidációjában. Felszabadulása vizuálisan megfigyelhető, így megkülönböztethető a terminális a belső telítetlen vegyületektől. Az utóbbiak oxidációja során nem figyelhető meg szén-dioxid-kibocsátás.
Polimerizáció.
Az acetilén szénhidrogének több irányban polimerizációra képesek:
1. Acetilénes szénhidrogének ciklotrimerizálása aktív szén felhasználásával ( Zelinsky szerint ) vagy nikkel-dikarbonil és szerves foszforvegyület komplex katalizátora ( Reppe szerint ). A benzolt különösen acetilénből nyerik:
Nikkel-cianid jelenlétében az acetilén ciklotetramerizáción megy keresztül:
Rézsók jelenlétében az acetilén lineáris oligomerizációja vinil-acetilén és divinil-acetilén képződésével megy végbe:
Ezenkívül az alkinek polimerizációra képesek konjugált poliének képződésével:
helyettesítési reakciók.
Fém bevonat
Nagyon erős bázisok hatására a terminális hármas kötéssel rendelkező alkinek teljesen ionizálódnak, és sókat képeznek, amelyeket acetilenideknek neveznek. Az acetilén úgy reagál, mint egy erősebb sav, és többet kiszorít gyenge sav a sójából:
Acetilidok nehéz fémek, különösen a réz, ezüst, higany, robbanóanyagok.
Az acetilenideket alkotó alkinid anionok (vagy ionok) erős nukleofilek. Ezt a tulajdonságot szerves szintézisben alkalmazták acetilén homológok előállítására halogén-alkilek felhasználásával:
Az acetilénen kívül más, terminális hármas kötést tartalmazó alkinek esetében is hasonló átalakítás végezhető.
Az acetilén vagy a terminális alkinek homológjai más módon is előállíthatók. Felhasználva az ún Iocic reagense. A Jocich-reagenst ebből készítik Grignard reagens :
A kapott Iocich-reagens erősen poláros aprotikus oldószerek közegében vagy folyékony ammóniában kölcsönhatásba lép egy másik halogenid-alkil-csoporttal:
2. táblázat
A polimetil-benzolok bázikusságának (az 1. táblázat szerint) és az α-komplexek stabilitásának összehasonlítása brómozásuk (Br 2 85%-os ecetsavban) és klórozásuk (Cl 2 ecetsavban) relatív sebességével 25 °C-on. Benzol standard vegyületnek vettük.
| lg (K arén / K benzol) | ||||
| Helyettesítők a benzolgyűrűn | A -komplexek relatív stabilitása HCl-lel (pK) | Az arének relatív bázikussága pKa (1. táblázat) | brómmal való reakcióhoz | klórral való reakcióhoz |
| Nem | ||||
| CH 3 | 0.18 | 2.9 | 2.78 | - |
| 1,2-(CH 3) 2 | 0.26 | 3.9 | 3.72 | 3.62 |
| 1,3-(CH3)2 | 0.31 | 6.0 | 5.71 | 5.6 |
| 1,4-(CH3)2 | 0.22 | 3.5 | 3.4 | 3.3 |
| 1,2,3-(CH3)3 | 0.38 | 6.4 | 6.22 | 5.9 |
| 1,2,4-(CH3)3 | 0.35 | 6.3 | 6.18 | 5.84 |
| 1,3,5-(CH3)3 | 0.42 | 8.8 | 8.28 | - |
| 1,2,3,4-(CH3)4 | 0.43 | 7.3 | 7.04 | - |
| 1,2,3,5-(CH3)4 | - | 9.3 | 8.62 | 8.68 |
| 1,2,4,5-(CH3)4 | - | 7.0 | 6.45 | - |
| (CH3) 5 | 0.44 | 9.6 | 8.91 | 8.86 |
A 2. táblázat adatai azt mutatják, hogy a brómozási és klórozási reakciók sebessége metilcsoportok bejuttatása esetén csaknem olyan mértékben növekszik, mint az arén bázikusságának növekedése (2. ábra). Ez azt jelenti, hogy a -komplex jó átmeneti állapotmodell a vizsgált reakciókhoz.
Ugyanakkor az arének HCl-val alkotott komplexeinek stabilitása nagyon kevéssé függ a metil-szubsztituensek számától, miközben a klórozás és a brómozás sebessége 108-szorosára nő. Ezért ezekben a reakciókban a -komplex nem szolgálhat modellként az átmeneti állapotra.
14 1. és 2. típusú helyettesítők
Az 1. típusú rientánsok, amelyek növelik a benzolgyűrű elektronsűrűségét, növelik annak aktivitását az elektrofil szubsztitúciós reakciókban a szubsztituálatlan benzolhoz képest.
Az 1. típusú orientánsok között különleges helyet foglalnak el a halogének, amelyek elektronszívó tulajdonságokkal rendelkeznek: -F (+M<–I), -Cl (+M<–I), -Br (+M<–I).
Mivel orto-para-orientánsok, lelassítják az elektrofil szubsztitúciót. Ennek oka az elektronegatív halogénatomok erős –I hatása, amely csökkenti a gyűrű elektronsűrűségét.
A 2. típusú orientálók (meta-orientánsok) a későbbi cserét túlnyomórészt a meta pozícióba irányítják.
Ide tartoznak az elektronszívó csoportok:
NO2 (–M, –I); -COOH (–M, –I); -CH=O (-M, -I); -S03H (-I); -NH3+ (–I); -CCl3 (-I).
A 2. típusú orientánsok csökkentik az elektronsűrűséget a benzolgyűrűben, különösen az orto és para helyzetben. Ezért az elektrofil nem ezekben a pozíciókban támadja meg a szénatomokat, hanem a meta pozícióban, ahol az elektronsűrűség valamivel nagyobb.
Példa:
2. típusú tájékozódó
A 2. típusú összes orientáns, amely csökkenti a benzolgyűrű általános elektronsűrűségét, csökkenti annak aktivitását az elektrofil szubsztitúciós reakciókban.
Így a (példaként megadott) vegyületek elektrofil helyettesítésének egyszerűsége csökken a sorozatban:
toluol C6H5CH3 > benzol C6H6 > nitrobenzol C6H5NO2.
az első fajta - OH, OR, OCOR, SH, SR, NH2, NHR, NR2, ALKILOK, HALOGÉNEK. a második fajta - SO3H, NO2, COOH, COOR, CN, CF3, NR3, CHO. ahol R nagy valószínűséggel gyök
15 Tájolási szabályok a benzolgyűrűben, polinukleáris aromás rendszerekben
A molekula kémiai tulajdonságait meghatározó legfontosabb tényező az elektronsűrűség eloszlása benne. Az eloszlás jellege az atomok kölcsönös befolyásától függ.
A csak s-kötést tartalmazó molekulákban az atomok kölcsönös befolyásolása az induktív hatáson keresztül valósul meg. Azokban a molekulákban, amelyek konjugált rendszerek, a mezomer hatás megnyilvánul.
A szubsztituensek konjugált p-kötésrendszeren keresztül történő befolyását mezomer (M) hatásnak nevezzük.
A benzolmolekulában a p-elektronfelhő egyenletesen oszlik el az összes szénatomon a konjugáció következtében. Ha azonban valamilyen szubsztituenst viszünk be a benzolgyűrűbe, ez az egyenletes eloszlás megbomlik, és a gyűrűben lévő elektronsűrűség újra eloszlik. A második szubsztituens benzolgyűrűbe való belépésének helyét a már meglévő szubsztituens jellege határozza meg.
A szubsztituenseket két csoportra osztják attól függően, hogy milyen hatást fejtenek ki (mezomer vagy induktív): elektronadó és elektronvonó.
Az elektrondonor szubsztituensek +M és +I hatást mutatnak, és növelik az elektronsűrűséget a konjugált rendszerben. Ezek közé tartozik az -OH hidroxilcsoport és az -NH 2 aminocsoport. Az ezekben a csoportokban lévő magányos elektronpárok közös konjugációba lépnek a benzolgyűrű p-elektronrendszerével, és megnövelik a konjugált rendszer hosszát. Ennek eredményeként az elektronsűrűség az orto és para helyzetben koncentrálódik.
Az alkilcsoportok nem vehetnek részt az általános konjugációban, de mutatják a +I hatást, amelynek hatására a p-elektronsűrűség hasonló újraeloszlása megy végbe.
Az elektronvonó szubsztituensek -M hatást mutatnak, és csökkentik az elektronsűrűséget a konjugált rendszerben. Ezek közé tartozik a -NO 2 nitrocsoport, a -SO 3 H szulfocsoport, a -CHO aldehid és a karboxil -COOH csoport. Ezek a szubsztituensek a benzolgyűrűvel közös konjugált rendszert alkotnak, de a teljes elektronfelhő e csoportok felé tolódik el. Így a gyűrűben a teljes elektronsűrűség csökken, legkevésbé pedig a meta pozíciókban:
A teljesen halogénezett alkilcsoportok (pl. -CCl 3) -I-hatást mutatnak, és hozzájárulnak a gyűrű elektronsűrűségének csökkentéséhez is.
A benzolgyűrűben a kívánt helyettesítési irány mintázatait orientációs szabályoknak nevezzük.
A +I-hatású vagy +M-hatású szubsztituensek elősegítik az elektrofil szubsztitúciót a benzolgyűrű orto- és para-helyzetében, és ezeket az első típusú szubsztituenseknek (ornentaptoknak) nevezik.
CH3-OH-NH2-CI (-F, -Br, -I)
+I +M,-I +M,-I +M,-I
Az -I-hatású vagy -M-hatású szubsztituensek közvetlenül elektrofil szubsztitúciót végeznek a benzolgyűrű metapozícióira, és ezeket a második típusú szubsztituenseknek (ornentaptoknak) nevezik:
S0 3H -CCl 3 -M0 2 -COOH -CH \u003d O
- M-I-M, -I-M-M
Például az első típusú szubsztituenst tartalmazó toluol para- és orto-helyzetben nitrált és brómozott:
A második típusú szubsztituenst tartalmazó nitrobenzol meta-helyzetben nitrált és brómozott:
Az orientáló hatás mellett a szubsztituensek a benzolgyűrű reaktivitását is befolyásolják: az 1. típusú orientánsok (kivéve a halogéneket) megkönnyítik a második szubsztituens bejutását; a 2. típusú orientánsok (és a halogének) megnehezítik.
Alkalmazás. Az aromás szénhidrogének az értékes anyagok szintézisének legfontosabb alapanyagai. A benzolból fenolt, anilint, sztirolt nyernek, amiből viszont fenol-formaldehid gyantákat, színezékeket, polisztirolt és sok más fontos terméket nyernek.
16 Alkoholok, fenolok nómenklatúrája, izomerizmusa, szerkezete
A szénhidrogének halogénszármazékai a szénhidrogénekben a hidrogénatomok halogénatomokra való helyettesítésének termékei: fluor, klór, bróm vagy jód. 1. A halogénszármazékok felépítése és osztályozása A halogénatomok egyszeres kötéssel kapcsolódnak a szénatomhoz. Más szerves vegyületekhez hasonlóan a halogénszármazékok szerkezete is többféle szerkezeti képlettel kifejezhető: bróm-etán (etil-bromid) A halogénszármazékokat többféleképpen osztályozhatjuk: 1) a szénhidrogének általános besorolása szerint (azaz alifás, aliciklusos, aromás, telített vagy telítetlen halogénszármazékok) 2) a halogénatomok mennyisége és minősége szerint 3) a szénatom típusa szerint, amelyhez a halogénatom kapcsolódik: primer, szekunder, tercier halogénszármazékok. 2. Nómenklatúra Az IUPAC nómenklatúra szerint a halogén pozíciója és neve az előtagban van feltüntetve. A számozás a halogénatomhoz legközelebb eső molekula végétől kezdődik. Ha kettős vagy hármas kötés van jelen, akkor ez határozza meg a számozás kezdetét, és nem a halogénatomot: 3-brómpropén 3-metil-1-klór-bután 3. Izoméria Strukturális izoméria: A szubsztituensek helyzetének izomerizmusa 2-metil- 1-klórpropán Térbeli izoméria: Sztereoizoméria akkor fordulhat elő, ha négy különböző szubsztituens van ugyanazon a szénatomon (enantiomerizmus), vagy ha a kettős kötésen különböző szubsztituensek vannak, például: transz-1,2-diklór-etén cisz-1,2- diklór-etén 17. Kérdés: Szénhidrogének halogén származékai: fizikai és kémiai tulajdonságok Nukleofil szubsztitúciós (sn1 és sn2) és eliminációs (E1 és E2) reakciómechanizmusai Freonok szerkezete, tulajdonságai és felhasználása. Fizikai és biológiai tulajdonságok Az olvadáspont és a forráspont növekszik a sorozatban: R-Cl, R-Br, RI, valamint a szénatomok számának növekedésével a gyökben: A halogénszármazékok hidrofób anyagok: rosszul oldódnak vízben és könnyen oldódik nem poláris hidrofób oldószerekben. Számos halogénszármazékot használnak jó oldószerként. Például a metilén-klorid (CH2Cl2), a kloroform (CHCl3), a szén-tetraklorid (CCl4) olajok, zsírok, illóolajok oldására szolgál. Kémiai tulajdonságok Nukleofil szubsztitúciós reakciók A halogénatomok meglehetősen mozgékonyak és különböző nukleofilekkel helyettesíthetők, melyeket különféle származékok előállítására használnak fel: Nukleofil szubsztitúciós reakciók mechanizmusa Másodlagos és primer alkil-halogenidek esetén a reakció általában ún. Az SN2 bimolekuláris nukleofil szubsztitúciója: Az SN2 reakciók szinkron folyamatok - a nukleofil (jelen esetben OH-) megtámadja a szénatomot, fokozatosan kötést létesítve vele; ugyanakkor a C-Br kötés fokozatosan megszakad. A szubsztrát molekulát elhagyó bromidiont kilépő csoportnak vagy nukleofúgnak nevezzük Az SN2 reakciók esetén a reakció sebessége mind a nukleofil, mind a szubsztrát koncentrációjától függ: v = k [S] v a reakció sebessége, k a reakciósebesség állandó [S] a koncentráció szubsztrát (azaz ebben az esetben az alkil-halogenid a nukleofil koncentrációja. Tercier alkil-halogenidek esetén a nukleofil szubsztitúció az SN1 monomolekuláris nukleofil szubsztitúció mechanizmusa szerint megy végbe: terc-butanol terc-butil-klorid Az SN1 reakciók esetén a reakció sebessége a szubsztrát koncentrációjától függ, és nem függ a nukleofil koncentrációjától: v \u003d k [S]. A nukleofil szubsztitúciós reakciók a következő szerint zajlanak le: ugyanazok a mechanizmusok alkoholok esetében és sok más esetben A hidrogén-halogenidek eliminációja 3 fő mechanizmus szerint valósítható meg: E1, E2 és E1cb Az alkil-halogenid disszociál karbokation és halogenidion képződésével. bázis (B:) eltávolítja a protont a keletkező karbokationból, hogy alként képezzen: Mechanizmus E1 Sub rétegkarbokációs termék Mechanizmus E2 Ebben az esetben a proton és a halogenidion leválása szinkronban, azaz egyidejűleg történik: Freonok (freonok) - a hűtőközegként, hajtóanyagként használt telített alifás fluortartalmú szénhidrogének csoportjának technikai neve. , habosítószerek, oldószerek színtelen gázok vagy folyadékok, szagtalan. Nem poláris szerves oldószerekben jól oldódnak, vízben és poláris oldószerekben nagyon rosszul oldódnak. Alkalmazás Munkaanyagként használják - hűtőközegként a hűtőegységekben. Gázpatronokban kinyomható alapként. Az illatszerekben és a gyógyászatban aeroszolok előállítására használják. Veszélyes létesítmények (pl. erőművek, hajók stb.) tűzoltásánál használják. Kémiai tulajdonságok A freonok kémiailag nagyon közömbösek, ezért nem égnek a levegőben, nem robbanásveszélyesek nyílt lánggal érintkezve sem. . Ha azonban a freonokat 250 ° C fölé hevítik, nagyon mérgező termékek képződnek, például foszgén COCl2, amelyet az első világháborúban vegyi hadianyagként használtak. CFH3 fluormetán CF2H2 difluormetán CF3H trifluormetán CF4 tetrafluormetán stb. 17 kérdés.általános elképzelés az aromás szénhidrogének halogénszármazékairól és az ezeken alapuló peszticidekről. Alkoholok és fenolok: osztályozás, szerkezet……. AROMÁS SZÉNhidrogének (ARÉNEK) Az aromás szénhidrogének tipikus képviselői a benzolszármazékok, pl. olyan karbociklusos vegyületek, amelyek molekuláiban egy speciális, hat szénatomos gyűrűs csoport található, amelyet benzolnak vagy aromás gyűrűnek neveznek. Az aromás szénhidrogének általános képlete CnH2n-6. A C6H6 vegyületet benzolnak nevezik. A fenolok aromás szénhidrogének származékai, amelyek molekuláiban a hidroxilcsoport (-OH) közvetlenül kapcsolódik a benzolgyűrű szénatomjaihoz. A fenolok osztályozása Az egy-, két-, háromatomos fenolokat a molekulában lévő OH-csoportok számától függően különböztetjük meg: A fenolok izomerizmusa és elnevezése Az izomériáknak 2 típusa van: )-OH, amelyet hidroxilcsoportnak vagy hidroxilcsoportnak neveznek. A molekulában található hidroxilcsoportok száma szerint az alkoholokat egyértékű (egy hidroxilcsoporttal), kétértékű (két hidroxilcsoporttal), háromértékű (három hidroxilcsoporttal) és többértékű alkoholra osztják. MONOATÓMOS ALKOHOLOK Általános képlet: CnH2n + 1-OH A legegyszerűbb képviselők: METANOL (faszesz) CH3OH - folyékony (forr = 64,5; olvadék = -98; ρ = 0,793g / cm3) Oldószerként metanolt használnak CH3OH-t Etanol C2H5OH kiindulási vegyület acetaldehid, ecetsav előállításához Etanol előállítása: glükóz fermentációja C6H12O6 élesztő → 2C2H5OH + 2CO2 alkének hidratálása CH2=CH2 + HOH t,kat-H3PO4→ CH3-CH2-OH Alkoholok tulajdonságai: Oxigénben égő alkoholok és levegőben, mint a szénhidrogének: 2CH3OH + 3O2 t → 2CO2 + 4H2O + Q
17 Alkoholok, fenolok savas tulajdonságai
A fenolok savas tulajdonságai
Bár a fenolok szerkezetileg hasonlóak az alkoholokhoz, sokkal erősebb savak, mint az alkoholok. Összehasonlításképpen bemutatjuk a pKa értékeket vízben 25 °C-on fenol (10,00) és ciklohexanol (18,00) esetében. Ezekből az adatokból az következik, hogy a fenolok savassága nyolc vagy több nagyságrenddel magasabb, mint az alkoholoké.
Az alkoholok és fenolok disszociációja reverzibilis folyamat, amelynél az egyensúlyi helyzetet kvantitatívan a termékek és a kiindulási anyagok G o szabadenergiái közötti különbség értékével jellemezzük. A szubsztrát szerkezetének a sav-bázis egyensúly helyzetére gyakorolt hatásának meghatározásához szükséges a sav ROH és az RO- konjugált bázis közötti energiakülönbség értékelése. Ha a szerkezeti tényezők a konjugált bázist RO- nagyobb mértékben stabilizálják, mint a savas ROH-t, akkor a disszociációs állandó nő, és ennek megfelelően csökken a pKa. Ellenkezőleg, ha a szerkezeti tényezők nagyobb mértékben stabilizálják a savat, mint a konjugált bázist, akkor a savasság csökken, pl. pKa nő. A fenol és a ciklohexanol hattagú gyűrűt tartalmaz, ezért szerkezetileg hasonlóak, de a fenol 108-szor erősebb OH-sav, mint a ciklohexanol. Ezt a különbséget az O- nagy +M hatása magyarázza a fenoxid ionban. A ciklohexanol alkoholát ionjában a negatív töltés csak az oxigénatomon lokalizálódik, és ez előre meghatározza az alkoholátion alacsonyabb stabilitását a fenoxid ionhoz képest. A fenoxidion a tipikus környezeti ionok közé tartozik, mert negatív töltése delokalizálódik a benzolgyűrű orto és para helyzetében lévő oxigén és szénatomok között. Ezért a fenoxidionokra, mint környezeti nukleofilekre a reakcióknak nemcsak oxigénatom részvételével kell jellemzőnek lenniük, hanem a benzolgyűrű orto- és para-helyzetében egy szénatom részvételével is. A benzolgyűrűben lévő szubsztituens hatása a fenolok savasságára összhangban van az elektronikus hatásuk koncepciójával. Az elektrondonor szubsztituensek csökkennek, az elektronszívó szubsztituensek pedig fokozzák a fenolok savas tulajdonságait. Az 1. és 1a. táblázat egyes fenolok savasságára vonatkozó adatokat mutat be vízben 25 °C-on.
Asztal 1.
Orto-, meta- és para-szubsztituált fenolok pKa értékei vízben 25 o C-on
| Helyettes | orto | meta | pár |
| 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 |
| én | 8.51 | 9.03 | 9.33 |
| HCO | 8.37 | 8.98 | 7.61 |
| CN | 6.86 | 8.61 | 7.97 |
| NEM 2 | 7.23 | 8.36 | 7.15 |
1a. táblázat
Egyes többszörösen helyettesített fenolok és naftolok pKa értékei
18 A szelén reakciói szeszes italokban, fenolokban
19 Sn2 reakció szeszes italokban, fenolokban
20 A benzolgyűrű reakciói fenolokban és aromás alkoholokban
21 A karbonilvegyületek nómenklatúrája, izomerizmusa, szerkezete
Nyugta
A koronaétereket dihalogén-alkánok vagy diészterek kondenzálásával állítják elő P- toluolszulfonsavak polietilénglikolokkal tetrahidrofuránban, 1,4-dioxánban, dimetoxietánban, dimetil-szulfoxidban, tert-butanol bázisok (hidridek, hidroxidok, karbonátok) jelenlétében; polietilénglikol monotozilátok intramolekuláris ciklizálása dioxánban, diglimben vagy tetrahidrofuránban alkálifém-hidroxidok jelenlétében, valamint etilén-oxidos ciklooligomerizáció BF 3 és alkáli- és alkáliföldfém-bórfluoridok jelenlétében.
Az azakron-étereket részlegesen védett aminocsoportokat tartalmazó di- vagy poliaminok dikarbonsav-kloridokkal történő acilezésével, majd a kapott makrociklusos diamidok redukciójával állítják elő; ditozil-diaminok alkilezése glikol-dihalogén-származékokkal vagy ditozilátokkal alkálifém-hidridek vagy -hidroxidok jelenlétében.
A tiakronétereket polietilénglikolok tiaanalógjaiból állítják elő a hagyományos koronaéterekhez hasonlóan, vagy ditiolokat dihalogenidekkel vagy ditozilátokkal bázisok jelenlétében alkilezve.
Alkalmazás
A koronaétereket fémek, köztük a ritkaföldfémek koncentrálására, elválasztására, tisztítására és regenerálására használják; nuklidok, enantiomerek elválasztására; gyógyszerként, ellenszerként, peszticidként; ionszelektív érzékelők és membránok létrehozása; katalizátorként anionok részvételével zajló reakciókban.
A mágneses rezonancia képalkotásban kontrasztanyagként használják a tetrazakron éterciklént, amelyben az összes oxigénatomot nitrogén helyettesíti.
Alkének.
Alkének.- Ezek telítetlen szénhidrogének, amelyek molekulája egy kettős kötést tartalmaz.
2. videó lecke: Cikloalkánok: Kémiai tulajdonságok
3. videó lecke: Alkének: Kémiai tulajdonságok
4. videó lecke: Alkadiének (diének): Kémiai tulajdonságok
5. videó lecke: Alkinek: Kémiai tulajdonságok
Előadás: A szénhidrogének jellemző kémiai tulajdonságai: alkánok, cikloalkánok, alkének, diének, alkinok, aromás szénhidrogének
Az alkánok és cikloalkánok kémiai tulajdonságai
Az alkánok nem ciklikus szénhidrogének. Ezekben a vegyületekben a szénatomok sp 3 hibridizációt mutatnak. Ezeknek a szénhidrogéneknek a molekuláiban az összes szénatom csak egyetlen apoláris és alacsony poláris C-C kötéssel kapcsolódik. A pályák átfedése az atommagokat összekötő tengely mentén történik. Ezek σ-kötések. Ezek a szerves vegyületek maximális számú hidrogénatomot tartalmaznak, ezért korlátozónak (telítettnek) nevezzük. A telítettség miatt az alkánok nem tudnak addíciós reakcióba lépni. Mivel a szén- és hidrogénatomok elektronegativitása hasonló, ez a tényező ahhoz a tényhez vezet, hogy a molekuláikban lévő C-H kötések alacsony polaritásúak. Emiatt a szabad gyököket érintő reakciók az alkánok velejárói.
1. helyettesítési reakciók. Mint említettük, ezek a legjellemzőbb reakciók az alkánokra. Az ilyen reakciókban a szén-hidrogén kötések megszakadnak. Vegye figyelembe a helyettesítési reakciók néhány típusát:
Halogénezés. Az alkánok reagálnak halogénekkel (klór és bróm), ha ultraibolya fénynek vagy nagy hőnek vannak kitéve. Például: CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl.Feleslegben halogénnel a reakció addig folytatódik, amíg a hidrogénatomok különböző szubsztitúciós fokával rendelkező halogénszármazékok keverékének kialakulása: mono-, di-tri- stb. Például a diklór-metán (metilén-klorid) képződésének reakciója: CH 3 Cl + Cl 2 → HCl + CH 2 Cl 2.
Nitrálás (Konovalov reakciója). Hő és nyomás hatására az alkánok reakcióba lépnek híg salétromsavval. Ezt követően a hidrogénatomot az NO 2 nitrocsoportja váltja fel, és nitroalkán képződik. A reakció általános képe: R-H + HO-NO 2 → R-NO 2 + H 2 O. ahol R-H alkán, R- NEM 2 - nitroalkán.
2. Oxidációs reakciók. Normál körülmények között az alkánok nem lépnek reakcióba erős oxidálószerekkel (tömény kénsav és salétromsav, kálium-permanganát KMnO 4 és kálium-dikromát K 2 Cr 2 O 7).
Az energia előállításához az alkánok égési reakcióit széles körben használják:
a) Túlzott oxigénnel történő teljes égéskor szén-dioxid és víz képződik: CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
b) Oxigénhiányos részleges égés: CH 4 + O 2 → C + 2H 2 O. Ezt a reakciót az iparban korom előállítására használják.
Az alkánok oxigénnel (~200 o C) katalizátoros hevítése a C–C és C–H kötések egy részének felszakadásához vezet. Ennek eredményeként aldehidek, ketonok, alkoholok, karbonsavak keletkeznek. Például a bután nem teljes oxidációjával ecetsavat kapunk: CH3-CH2-/-CH2-CH3 + 3O2 → 2CH3COOH + 2H2O.
Nagy jelentőséggel bír a metán és a vízgőz reakciója a szén-monoxid (II) és hidrogén keverékének képződésével. T 800 0 C-on folyik: CH4+ H 2 O → 3H 2 + CO. Ez a reakció különböző szénhidrogének előállítását is lehetővé teszi.
3. Alkánok termikus átalakulása. Az alkánok felmelegítése levegő nélkül a magas t értékre a C-C kötés megszakadásához vezet. Ez a fajta reakció magában foglalja az olajfinomításhoz használt krakkolást és izomerizációt. Ezek a reakciók magukban foglalják a dehidrogénezést is, amely alkének, alkadiének és aromás szénhidrogének előállításához szükséges.
A repedés eredménye az alkánmolekulák szénvázának törése. Az alkánok krakkolásának általános képe t 450-700 0 C-on: C n H 2n+2 → C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k.1000 0 C-ra melegítve a metán egyszerű anyagokra bomlik: CH 4 → C + 2 H 2 . Ezt a reakciót metán-pirolízisnek nevezik.Ha a metánt 1500 0 C-ra melegítjük, acetilén képződik: 2 CH 4 → C 2 H 2 + 3 H 2 .
Izomerizáció. Ha a krakkolás során alumínium-klorid katalizátort használnak, a normál láncú alkánok elágazó láncú alkánokká alakulnak:
Dehidrogénezés, azaz. katalizátorok jelenlétében és t 400-600 0 C-on hidrogén hasadás megy végbe. Ennek eredményeként a C-H kötés felszakad, alkén képződik: CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 vagy alkadién: CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2 \u003d CH-CH = CH 2 + 2H 2.
A ciklusokban négynél több szénatomot tartalmazó cikloalkánok kémiai tulajdonságai gyakorlatilag hasonlóak az alkánokéhoz. A ciklopropánt és a ciklobutánt azonban addíciós reakciók jellemzik. Ez a cikluson belüli nagy feszültségnek köszönhető, ami a ciklusok megszakadásának és kinyílásának vágyához vezet. Így a ciklopropán és a ciklobután könnyen brómot, hidrogént vagy hidrogén-kloridot ad hozzá. Például:
Az alkének kémiai tulajdonságai
1. Addíciós reakciók. Az alkének aktív vegyületek, mert molekuláikban a kettős kötés egy erős szigma kötésből és egy gyenge pi kötésből áll. Az alkének gyakran még hidegen, vizes oldatokban és szerves oldószerekben is addíciós reakciókba lépnek.
Hidrogénezés, azaz hidrogén hozzáadása lehetséges katalizátorok jelenlétében: CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3. Ugyanezeket a katalizátorokat használják az alkánok alkénekké történő dehidrogénezésére. De a dehidrogénezési folyamat magasabb t és alacsonyabb nyomáson megy végbe.
Halogénezés. Az alkének reakciói brómmal könnyen végbemennek vizes oldatban és szerves oldószerekben. Ennek eredményeként a sárga brómoldatok elveszítik színüket, azaz elszíneződnek: CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br - CH 2 Br.
Hidrohalogénezés. Hidrogén-halogenid molekula hozzáadása aszimmetrikus alkén molekulához két izomer keverékét eredményezi. Különleges feltételek hiányában a hozzáadás szelektíven történik, a V.V. szabálya szerint. Markovnyikov. Az addíciós minta a következő: a hidrogén a több hidrogénatomot tartalmazó szénatomhoz, a halogén pedig a kevesebb hidrogénatomot tartalmazó szénatomhoz kapcsolódik: CH2 \u003d CH-CH3 + HBr → CH3-CHBr-CH3. 2-bróm-propán képződik.
Az alkének hidratálása alkoholok képződéséhez vezet. Mivel a víz hozzáadása az alkénmolekulához a Markovnikov-szabály szerint történik, a primer alkohol képződése csak az etilén hidratálásával lehetséges: CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 - CH 2 - OH.
A polimerizáció szabad gyökös mechanizmussal megy végbe: nCH 2 \u003d CH 2 → ( - CH 2 - CH 2 -) n. kialakított polietilén.
2. Oxidációs reakciók. Alkének nak nek Mint minden más szénhidrogén, oxigénben égnek. Az alkének oxigénfeleslegben való elégetésének egyenlete a következő: C n H 2n+2 + O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O. Szén-dioxid és víz keletkezett.
Az alkének meglehetősen könnyen oxidálhatók. A KMnO 4 vizes oldatának alkéneken hatására elszíneződés lép fel.
Az alkének kálium-permanganáttal semleges vagy enyhén lúgos oldatban történő oxidációja diolokat képez: C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2 MnO 2 + 2KOH(hűtés).
Savas közegben a kettős kötés teljesen felbomlik, majd a kettős kötést alkotó szénatomok karboxilcsoportokká alakulnak: 5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8 KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8 MnSO 4 + 4K2SO 4 + 17 H 2 O(a fűtés).
Ha a kettős C=C kötés az alkénmolekula végén található, a szén-dioxid a kettős kötés szélső szénatomjának oxidációs termékeként működik. Ez a folyamat annak a ténynek köszönhető, hogy az oxidáció közbenső terméke, nevezetesen a hangyasav oxidálószer feleslegében egyszerűen oxidálódik: 5CH 3 CH=CH 2 + 10 KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10 MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20 H 2 O(a fűtés).
Alkinek kémiai tulajdonságai
Az alkinek telítetlen szénhidrogének, amelyek addíciós reakcióba lépnek.
Az alkinek halogénezése molekuláik hozzáadásához vezet egy és két halogénmolekulához is. Ez annak köszönhető, hogy az alkin molekulák hármas kötésében egy erős szigma kötés és két gyenge pi kötés található. Két halogénmolekula hozzáadása egy alkinmolekulához az elektrofil mechanizmus szerint, egymás után, két lépésben történik.
A hidrohalogénezés szintén elektrofil mechanizmussal és két lépésben megy végbe. Mindkét szakaszban a hidrogén-halogenid molekulák hozzáadása a Markovnikov-szabályt követi.
A hidratálás a higanysók részvételével történik savas környezetben, és Kucherov-reakciónak nevezik:
Az alkinok hidrogénezése (reakció hidrogénnel) két fázisban megy végbe. Katalizátorként olyan fémeket használnak, mint a platina, palládium és nikkel.
Alkinok, például acetilén trimerizálása. Ha ezt az anyagot nagy t mellett aktív szénen vezetjük át, különféle termékek keveréke képződik, amelyek közül a fő a benzol:
Az alkin dimerizáció katalizátorként rézsók jelenlétében megy végbe: HC≡CH + HC≡CH → H2 C=CH - C ≡CH
Alkin oxidáció: С n H 2n-2 + (3n+1) / 2 O 2 → nCO 2 + (n+1) H 2 O.
- A molekula végén hármas C≡C-t tartalmazó alkinek kölcsönhatásba lépnek a bázisokkal. Például az acetilén és a nátrium-amid reakciója folyékony ammóniában: HC≡CH + NaNH 2 → NaC≡CNa + 2NH 3. Az ezüst-oxid ammóniás oldatával való reakció során acetilenidok (oldhatatlan sószerű anyagok) képződnek. Ezt a reakciót akkor hajtjuk végre, ha terminális hármas kötéssel rendelkező alkinokat kell felismerni, vagy egy ilyen alkint el kell különíteni más alkinek keverékéből. Minden ezüst- és réz-acetilid robbanásveszélyes. Az acetilidok képesek reagálni halogénszármazékokkal. Ezt a lehetőséget bonyolultabb, hármas kötéssel rendelkező szerves vegyületek szintézisére használják: CH3-C≡CH + NaNH2 → CH3-C≡CNa + NH3; CH3-C≡CNa + CH3Br → CH3-C≡C-CH3 + NaBr.
A diének kémiai tulajdonságai
Az alkadiének kémiailag hasonlóak az alkénekhez. De van néhány funkció:
- Halogénezés. Az alkadiének hidrogénnel, halogénekkel és hidrogén-halogenidekkel 1,2-addíciós helyzetben képesek hozzáadni: CH 2 \u003d CH -CH \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 \u003d CH -CH Br- CH2Br
valamint 1,4-es mellékletek: CH 2 \u003d CH -CH \u003d CH 2 + Br 2 → Br CH 2 - CH =CH - CH2Br
- Polimerizáció: nCH 2 \u003d CH-CH = CH 2 t, Na→ (-CH2-CH=CH-CH2-) n . Így nyerik a szintetikus gumit.
Az aromás szénhidrogének (arének) kémiai tulajdonságai