Proprietăți chimice de bază. Reacții de substituție: 
O sarcină. În ce direcție va merge reacția toluenului cu bromul: - a) în prezența unui catalizator;
- b) la iluminarea unui amestec de substante?
b) Sub iluminare, substituția va avea loc în grupa metil: 
Acest lucru se datorează influenței reciproce a inelului benzenic și a substituentului. O sarcină. Dați exemple de reacții care arată asemănarea benzenului: - a) cu hidrocarburi saturate;
- b) cu hidrocarburi nesaturate.
Similaritate cu hidrocarburile nesaturate - reacții de adiție (clor sau hidrogen): 
hexaclor-ciclohexan Reacțiile de substituție sunt mai ușoare pentru benzen decât pentru hidrocarburile saturate, iar reacțiile de adiție sunt mai dificile decât pentru cele nesaturate. O sarcină. Scrieți ecuațiile sintezelor chimice folosind schema: Indicați condițiile de reacție. Soluţie. 
O sarcină. Care dintre următorii compuși este cistransizomer? 1. a) buten-1, b) pentenă-2, 3) 2-metilbuten-2, d) 2-metil-propenă, e) acid oleic, f) cauciuc izopren. 2. Dați formulele structurale ale izomerilor cis-, trans. 3. Ce explică prezența izomeriei cis-, trans în substanțe? Soluţie. 1) a), c), d) nu au, b), e), f) au izomeri cis-, trans: 
forma cis de cauciuc izopren 
trans-forma cauciucului izopren 3) Prezența izomeriei cis-trans se explică prin absența rotației libere a moleculei în raport cu dubla legătură. Este dificil deoarece molecula din acest loc are o structură plană (sp 2 este hibridizarea a doi atomi de carbon formând o legătură dublă). Stare necesara pentru prezența izomerilor cis-, trans este și prezența diferiților substituenți la atomii de carbon care formează o legătură dublă. alcani, alchene, alchine, arene - caracteristici, utilizare, reactii
1) Alcani- acestea sunt hidrocarburi saturate, în moleculele cărora toți atomii sunt legați prin legături simple. Compoziția lor este reflectată de o formulă generală: C n H 2n + 2.
Proprietăți fizice alcanii depind de compoziția moleculelor lor, adică. asupra masei moleculare relative. Odată cu creșterea greutății moleculare relative a alcanilor, punctul de fierbere și densitatea cresc și starea de agregare: primii patru alcani sunt substante gazoase, următoarele unsprezece sunt lichide, iar începând cu hexadecan, solide.
Principal proprietate chimică hidrocarburile saturate, care determină utilizarea alcanilor ca combustibil, este reacție de ardere.
Pentru alcani, ca și pentru hidrocarburile saturate, cel mai caracteristic reacții de substituție. Deci atomii de hidrogen din molecula de metan pot fi înlocuiți succesiv cu atomi de halogen.
Nitrare
Alcanii reacţionează cu acidul azotic sau cu N 2 O 4 în faza gazoasă pentru a forma derivaţi nitro. Toate datele disponibile indică un mecanism de radicali liberi. Ca rezultat al reacției, se formează amestecuri de produse.
Cracare
Când sunt încălziți peste 500°C, alcanii suferă descompunere pirolitică cu formarea unui amestec complex de produse, a cărui compoziție și raport depind de temperatura și timpul de reacție.
chitanta
Principala sursă de alcani este petrolul și gazele naturale, care apar de obicei împreună.
Aplicație
Alcanii gazoși sunt folosiți ca combustibil valoros. Lichidele, la rândul lor, reprezintă o proporție semnificativă în combustibilii pentru motoare și rachete.
2) Alchene- sunt hidrocarburi nesaturate care conțin în moleculă, pe lângă legăturile simple, o legătură dublă carbon-carbon. Compoziția lor este afișată prin formula: C n H 2n.
Proprietăți fizice
Punctele de topire și de fierbere ale alchenelor cresc odată cu greutate molecularăși lungimea lanțului principal de carbon. Alchenele sunt insolubile în apă, dar ușor solubile în solvenți organici.
Proprietăți chimice
Alchenele sunt active din punct de vedere chimic. Proprietățile lor chimice sunt în mare măsură determinate de prezența unei duble legături. Pentru alchene, cele mai tipice reacții de adiție sunt:
1) Hidrogen, 2) Apă, 3) Halogeni, 4) Halogenuri de hidrogen.
Alchenele intră cu ușurință în reacții de oxidare, oxidarea alchenelor se poate produce, în funcție de condițiile și tipurile de reactivi oxidanți, atât cu ruperea dublei legături, cât și cu păstrarea scheletului de carbon.Polimerizarea alchenelor poate avea loc atât prin radical liber. și mecanismul cation-anion.
Metode de obţinere a alchenelor
Principala metodă industrială de obținere a alchenelor este cracarea catalitică și la temperatură înaltă a hidrocarburilor din petrol și gaze naturale. Pentru producerea alchenelor inferioare se folosește și reacția de deshidratare a alcoolilor corespunzători.
În practica de laborator se folosește de obicei metoda de deshidratare a alcoolilor în prezența acizilor minerali puternici.În natură, practic, alchenele aciclice nu se găsesc. Cel mai simplu reprezentant al acestei clase de compuși organici - etilena (C 2 H 4) - este un hormon pentru plante și este sintetizat în ele în cantități mici.
Aplicație
Alchenele sunt cele mai importante materii prime chimice. Alchenele sunt folosite ca materii prime în producția de materiale polimerice (plastice, filme) și alte substanțe organice. Alchenele superioare sunt folosite pentru a obține alcooli superiori.
3) Alchine- sunt hidrocarburi nesaturate, ale căror molecule conțin, pe lângă legăturile simple, o legătură triplă carbon-carbon. Compoziția prezintă formula: C n H 2n-2.
Proprietăți fizice
Alchinele în felul lor proprietăți fizice se aseamănă cu alchenele corespunzătoare. Inferioare (până la C 4) - gaze fără culoare și miros, având puncte de fierbere mai mari decât omologii lor în alchene. Alchinele sunt slab solubile în apă, dar mai bune în solvenți organici Prezența unei triple legături în lanț duce la creșterea punctului de fierbere, a densității și a solubilității în apă.
Proprietăți chimice
Ca toți compușii nesaturați, alchinele intră activ în reacții de adiție: 1) halogeni, 2) hidrogen, 3) halogenuri de hidrogen, 4) apă. Intră în reacții de oxidare.Datorită prezenței unei triple legături, sunt predispuși la reacții de polimerizare care pot decurge în mai multe direcții:
a) Sub influenta săruri complexe are loc dimerizarea cuprului și liniară
trimerizarea acetilenei.
b) Când acetilena este încălzită în prezența cărbunelui activat (reacția Zelinsky), se produce trimerizarea ciclică cu formarea benzenului.
Metode de achiziție
Principala metodă industrială de producere a acetilenei este cracarea electro- sau termică a metanului, piroliza gazelor naturale și metoda carburii.Alchinele pot fi obținute din derivații dihalogenați ai parafinelor prin descompunerea halogenură de hidrogen sub acțiunea unei soluții alcoolice de alcalii.
Aplicație
Valoarea industrială serioasă este doar acetilena, care este cea mai importantă materie primă chimică. Când ardeți acetilena în oxigen, temperatura flăcării atinge 3150 ° C, așa că acetilena este utilizată pentru tăierea și sudarea metalelor.
4) Arene- hidrocarburi aromatice care conțin unul sau mai multe inele benzenice.
Proprietăți fizice
De regulă, compușii aromatici sunt substanțe solide sau lichide. Au indici mari de refracție și absorbție, sunt insolubile în apă, dar foarte solubile în multe lichide organice. Inflamabil, benzenul este toxic.
Proprietăți chimice
Compușii aromatici sunt caracterizați prin reacții de substituție a atomilor de hidrogen asociate ciclului. Reacțiile de adăugare și oxidare sunt posibile, dar sunt dificile, deoarece încalcă aromaticitatea.
Metode de achiziție
Principalele surse naturale de hidrocarburi aromatice sunt
cărbune și petrol Trimerizarea acetilenei și a omologilor săi peste cărbune activ la 600 °C Dehidrogenarea catalitică a ciclohexanului și a derivaților săi.
Aplicație- Hidrocarburile aromatice, în primul rând benzenul, sunt utilizate pe scară largă în industrie: ca aditiv la benzină, în producția de solvenți, explozivi, coloranți anilină, medicamente.
10. Struktura
halové deriváty, nitrosloučeniny, aminosloučeniny, alkoholy și fenoly, aldehidy și cetony, karboxylové sloučeniny – charakteristika, použití, reakce
10. Structura, proprietățile și semnificația derivaților hidrocarburilor
haloalcani, compuși nitro, compuși amino, alcooli și fenoli, aldehide și cetone, acizi carboxilici - caracteristici, utilizare, reacții
1) Halogenalcani- compusi organici conţinând o legătură carbon-halogen. Deoarece atomii de halogen sunt mai electronegativi decât atomul de carbon, Conexiune C-X polarizat în așa fel încât atomul de halogen capătă o sarcină negativă parțială, iar atomul de carbon capătă o sarcină pozitivă parțial.Majoritatea haloalcanilor în forma lor pură sunt compuși incolori.Cu cât sunt mai mulți atomi de carbon, cu atât punctele de topire și de fierbere sunt mai mari. Dacă un atom de carbon conține 2 sau 3 atomi de halogen, atunci punctele de topire și de fierbere ale unui astfel de compus, dimpotrivă, scad.Reacțiile tipice sunt reacția Wurtz, substituția nucleofilă, eliminarea, interacțiunea cu metalele alcaline și alcalino-pământoase. Halogenalcanii se obţin prin clorurarea alcanilor la lumină, prin clorurarea carbonilor nesaturaţi, sau obţinuţi din alcooli.Halogenalcanii se folosesc: ca solvenţi pentru grăsimi şi uleiuri; teflon; ca lichid de răcire.
2) Compuși nitro- compuși organici care conțin una sau mai multe grupări nitro - NO 2 . Compușii nitro sunt de obicei înțeleși ca fiind compuși C-nitro în care gruparea nitro este legată de un atom de carbon.Compușii nitro sunt incolori, puțin solubili în apă și foarte solubili în solvenți organici, lichide cu un miros caracteristic de migdale. Toți compușii nitro sunt otrăvuri destul de puternice pentru sistemul nervos central.Datorită polarității mari, compușii nitro pot dizolva substanțe care sunt insolubile în solvenți obișnuiți. Compușii polinitro sunt de obicei slab colorați, explozivi la impact și detonare.
Conform comportamentului chimic al compușilor nitro, aceștia prezintă o anumită similitudine cu acidul azotic. Această asemănare se manifestă în reacțiile redox: Reducerea compușilor nitro (Reacția Zininului), reacțiile de condensare, Tautomerismul (fenomenul de izomerie inversă) a compușilor nitro.
Compușii nitro sunt utilizați pe scară largă în sinteza organica pentru a obţine diverse substanţe folosite la producerea coloranţilor şi medicamente. Unii dintre compușii nitro sunt utilizați ca agenți antifungici și antimicrobieni. Derivații polinitro - TNT, acidul picric și sărurile sale - sunt utilizați ca explozivi.
4) Compuși amino- sunt compuși organici care sunt derivați ai amoniacului, în molecula cărora unul, doi sau trei atomi de hidrogen sunt înlocuiți cu un radical de hidrocarbură. Aminele se clasifică după două caracteristici structurale: 1) După numărul de radicali asociați atomului de azot, se disting aminele primare, secundare și terțiare. 2) După natura radicalului de hidrocarbură, aminele se împart în alifatice, aromatice și mixte.
Metilamina, dimetilamina si trimetilamina sunt gaze, membrii mijlocii ai seriei alifatice sunt lichide, cei superioare sunt solide.Ca si amoniacul, aminele inferioare se dizolva perfect in apa, formand solutii alcaline. Odată cu creșterea greutății moleculare, solubilitatea aminelor în apă se deteriorează.Mirosul aminelor seamănă cu mirosul amoniacului, aminele superioare sunt practic inodore.Punctele de fierbere ale aminelor primare sunt mult mai mici decât cele ale alcoolilor corespunzători.
Aminele grase, precum amoniacul, sunt capabile să se combine cu acizi, chiar și cu cei slabi precum acidul carbonic și, în acest caz, dau sărurile corespunzătoare ale bazelor de amoniu substituite. Acțiunea acidului azot asupra aminelor este reacția lor caracteristică, care face posibilă distingerea între aminele primare, secundare și terțiare.
Acilare. Când sunt încălzite cu acizi carboxilici, anhidridele lor, clorurile sau esterii acizilor, aminele primare și secundare sunt acilate pentru a forma amide N-substituite. Aminele sunt larg distribuite în natură, deoarece se formează în timpul dezintegrarii organismelor vii. Aminele sunt utilizate în prepararea de medicamente, coloranți și produse inițiale pentru sinteza organică.
5) Alcooluri-compuși organici care conțin una sau mai multe grupări hidroxil.După numărul de grupări hidroxil conținute în moleculă, alcoolii se împart în monoatomi dihidroxilici, trihidroxilici și polihidroxil.În funcție de atomul de carbon pe care se află hidroxilul, primar, secundar și terțiar se disting alcoolii .Moleculele de alcool sunt asemanatoare cu molecula de apa, dar alcoolii au puncte de topire si de fierbere semnificativ mai mari. Proprietățile caracteristice acestei clase de compuși se datorează prezenței unei grupări hidroxil. Alcoolii interacționează cu: metale alcaline și alcalino-pământoase, cu halogenuri de hidrogen și
cu acizi organici si anorganici pentru a forma esteri. Există, de asemenea, reacții de deshidratare intermoleculară a alcoolilor, reacții de dehidrogenare și oxidare a alcoolilor. Alcoolii sunt larg răspândiți în natură atât sub formă liberă, cât și în compoziția esterilor. Alcoolii pot fi derivați dintr-o mare varietate de clase de compuși, cum ar fi hidrocarburi, haloalcani, amine și compuși carbonilici. Practic, toate metodele sunt reduse la reacțiile de oxidare, reducere, adăugare și substituție. În industrie, alcoolii sunt produse folosind metode chimice sau metode biochimice de producție. Domeniile de utilizare a alcoolilor sunt numeroase si variate, mai ales avand in vedere cea mai larga gama de compusi apartinand acestei clase. Alcoolii sunt folosiți ca solvenți și agenți de curățare, alcoolul etilic este baza produselor alcoolice și este, de asemenea, utilizat pe scară largă în industria parfumurilor și în multe alte domenii.
6) Fenoli- Aceștia sunt compuși organici în moleculele cărora radicalul fenil este legat de una sau mai multe grupări hidroxil. După numărul de grupe OH, se disting fenolii monoatomici și polihidroxici. Majoritatea fenolilor monohidric sunt incolori în condiții normale. substanțe cristaline cu un punct de topire scăzut și un miros caracteristic. Fenolii sunt slab solubili în apă, ușor solubili în solvenți organici, toxici și se întunecă treptat atunci când sunt depozitați în aer ca urmare a oxidării.Fenolul are proprietăți acide pronunțate. Acest lucru se datorează faptului că perechea de electroni liberi de oxigen din fenol este atrasă de nucleu. Când fenolul interacționează cu alcalii, se formează săruri - fenolați. Datorită grupării hidroxil, fenolul va interacționa cu metalele alcaline.
Reacțiile de substituție și adiție au loc, de asemenea, cu participarea inelului benzenic.
Fenolii se găsesc în cantități semnificative în gudronul de cărbune. Fenolul se obține și prin topirea sării de sodiu a acidului benzensulfonic cu soda caustică.
Fenolul este utilizat în producția de materiale plastice, acid picric, coloranți, insecticide. Toți fenolii au efect bactericid, deci sunt utilizați ca dezinfectanți în medicină și medicina veterinară.
Aldehide și cetone
Aldehide- Aceștia sunt compuși organici ale căror molecule conțin o grupare carboxil asociată cu un atom de hidrogen și un radical de hidrocarbură.
Cetone- acest materie organică, ale cărei molecule conțin o grupare carbonil legată de doi radicali hidrocarburi.
Deoarece aldehidele și cetonele sunt compuși polari, au puncte de fierbere mai mari decât cele nepolare, dar mai mici decât alcoolii, indicând o lipsă de asociere moleculară. Sunt foarte solubili în apă, dar odată cu creșterea dimensiunii moleculare, solubilitatea scade brusc. Aldehidele și cetonele superioare au un miros plăcut, omologii medii ai unui număr de aldehide au un miros caracteristic persistent, aldehidele inferioare au un miros neplăcut ascuțit Aldehidele și cetonele sunt caracterizate prin reacții de adiție cu duble legătură. Pe lângă reacția de adiție la grupa carbonil, aldehidele sunt, de asemenea, caracterizate prin reacții care implică atomi de hidrogen alfa adiacenți grupării carbonil. Reactivitatea lor este asociată cu efectul de atragere de electroni al grupării carbonil, care se manifestă prin polaritate crescută a legăturilor. Acest lucru duce la faptul că aldehidele, spre deosebire de cetonele, sunt ușor oxidate. Interacțiunea lor cu o soluție de amoniac de oxid de argint este reacție calitativă pentru aldehide. O metoda obisnuita de obtinere a aldehidelor si cetonelor este oxidarea alcoolilor pe catalizator de cupru.In industrie, aldehidele si cetonele se obtin prin dehidrogenarea alcoolilor. În industrie, cetonele sunt folosite ca solvenți, produse farmaceutice și pentru fabricarea diferiților polimeri.Din toate aldehide, formaldehida este produsă cel mai mult. Este folosit în principal în producția de rășini. De asemenea, medicamentele sunt sintetizate din acesta și folosite ca conservant pentru preparatele biologice.
8) Acizi carboxilici- sunt compusi organici ale caror molecule contin o grupa carboxil -COOH asociata cu un radical hidrocarburic.Punctele de fierbere si de topire ale acizilor carboxilici sunt mult mai mari, nu numai decat cele ale hidrocarburilor corespunzatoare, ci si de cele ale alcoolilor. Solubilitate bună în apă, dar se înrăutățește odată cu creșterea radicalului de hidrocarbură. Membrii inferiori ai seriei omoloage în condiții normale sunt lichide cu un miros înțepător caracteristic. Reprezentanții mijlocii ai acestei serii omoloage sunt lichidele vâscoase; pornind de la C 10 - solide.Grupul carboxil este aranjat astfel încât molecula să se poată separa cu ușurință de hidrogen - prezintă proprietățile unui acid. Acizii carboxilici reacționează cu metalele și compușii acestora, înlocuiesc acizii mai slabi din sărurile lor, interacționează cu oxizii și hidroxizii bazici și amfoteri și, de asemenea, participă la reacția de esterificare. Acizii carboxilici se obțin prin oxidarea aldehidelor și alcoolilor și hidroliza esterilor. Acidul formic este folosit în medicină, acidul acetic este folosit în Industria alimentarăși este folosit și ca solvent.
11. Makromolekulární látky vznikající polymerací, polykondenzaci a polyadicí
stavebni a strukturni jednotka
vlastnosti makromolekularnych látek
polimer, poliester, poliamidie, fenoplastie, aminoplastie, poliuretanie – příklady, použití
Alcani
Limitarea hidrocarburilor - alcani- intră în reacţii de substituţie şi nu intră în reacţii de adiţie. În timp ce pentru aproape toți compușii nesaturați, i.e. substanțe care conțin legături duble și triple, acest tip de reacție este cel mai caracteristic.
1. Reacții de substituție
dar) Halogenare:
Unde hv este formula pentru cuantumul clormetanului ușor
Cu o cantitate suficientă de clor, reacția continuă și duce la formarea unui amestec de produse de substituție a doi, trei și patru atomi de hidrogen:
Reacția de halogenare a alcanilor se desfășoară conform mecanismului lanțului radical, adică. ca un lanț de transformări succesive care implică particule de radicali liberi.
Luați în considerare mecanismul de substituție a radicalilor folosind exemplul de monoclorurare a metanului:
Etapa 1 - originea lanțului- aparitia radicalilor liberi in zona de reactie. Sub acțiunea energiei luminoase, legătura din molecula Cl:Cl este distrusă homolitic în doi atomi de clor cu electroni nepereche (radicali liberi):
Etapa 2 - creșterea lanțului (dezvoltarea). Radicalii liberi, care interacționează cu moleculele, dau naștere la noi radicali și dezvoltă un lanț de transformări:
Etapa 3 - circuit deschis. Radicalii, care se conectează între ei, formează molecule și rup lanțul de transformări:
La clorarea sau bromurarea unui alcan cu atomi de carbon secundari sau terțiari, cea mai ușoară cale este înlocuirea hidrogenului la atomul terțiar, mai dificilă pentru secundar și chiar mai dificilă pentru primar. Acest lucru se explică prin stabilitatea mai mare a radicalilor de hidrocarburi terțiari și secundari în comparație cu cei primari datorită delocalizării electronului nepereche. Prin urmare, de exemplu, în timpul clorării propanului, principalul produs de reacție este 2-cloropropan:
b) Nitrarea alcanilor (reacția Konovalov)
Alcanii sunt afectați de acidul azotic diluat sub încălzire (140-150 °C) și presiune. Ca rezultat, atomul de hidrogen este înlocuit cu un reziduu de acid azotic - gruparea NO 2 nitro. Această reacție se numește reacție de nitrare, iar produșii de reacție sunt numiți compuși nitro.
Schema de reactie:
2. Reacții de oxidare
a) toți alcanii ard pentru a se forma dioxid de carbon si apa:
b) oxidarea parțială a alcanilor la o temperatură relativ scăzută și cu utilizarea catalizatorilor este însoțită de ruperea doar a unei părți a legăturilor C-C și C-H:
În urma reacțiilor de oxidare, în funcție de structura alcanului, se pot obține și alte substanțe: cetone, aldehide, alcooli.
3. Reacții de izomerizare(cu catalizator AlCl3):
4. Reacții de descompunere:
Cicloalcani
Proprietățile chimice ale cicloalcanilor depind în mare măsură de numărul de atomi de carbon din ciclu. Cicluri cu trei și patru membri ( cicluri mici), fiind saturate, diferă totuși puternic de toate celelalte hidrocarburi saturate. Unghiurile de legătură în ciclopropan și ciclobutan sunt mult mai mici decât unghiul tetraedric normal de 109 ° 28 ", caracteristic atomului de carbon hibridizat sp 3. Acest lucru duce la o tensiune mare a unor astfel de cicluri și la tendința lor de a se deschide sub acțiunea reactivilor. Prin urmare, intră ciclopropanul, ciclobutanul și derivații lor reacții de adiție, arătând caracterul compuşilor nesaturaţi. Ușurința reacțiilor de adăugare scade odată cu scăderea intensității ciclului în serie:
ciclopropan > ciclobutan >> ciclopentan.
Cele mai stabile sunt ciclurile cu 6 membri, în care nu există unghiuri și alte tipuri de stres.
Cicluri mici(С 3 -С 4) intră destul de ușor în reacții de hidrogenare:
Ciclopropanul și derivații săi adaugă halogeni și halogenuri de hidrogen:
Pentru cicloalcani (C 5 și mai mari), datorită stabilității lor mai mari, reacțiile sunt caracteristice în care se păstrează structura ciclică, adică. reacții de substituție.
Clorarea ciclohexanul urmează un mecanism de lanț (similar cu substituția în alcani):
Acești compuși, ca și alcanii, intră și ei în reacții de dehidrogenare în prezența unui catalizator etc.
Dehidrogenare ciclohexan și derivații săi alchil:
Alchenele
Alchenele sunt hidrocarburi nesaturate. Moleculele lor conțin o legătură dublă (legătura σ și legătura π). Reacțiile de adiție au loc odată cu ruperea legăturii π mai slabe.
Alchenele suferă o varietate de reacții de adiție. Moleculele de hidrogen pot acționa ca reactanți ( reacție de hidrogenare), halogeni ( reacție de halogenare), halogenuri de hidrogen ( reacție de hidrohalogenare), apa ( reacție de hidratare). Datorită rupturii legăturii π, are loc și reacția de polimerizare. ÎN vedere generala schemele acestor procese pot fi scrise astfel.
Să luăm în considerare mecanismul reacției de hidratare care are loc în prezența acizilor minerali conform mecanismului de adiție electrofilă 1:
În interacțiunea alchenelor nesimetrice cu molecule de halogenuri de hidrogen sau apă, regula V.V. Markovnikov: adăugarea unui atom de hidrogen la o moleculă de alchenă nesimetrică are loc în principal la un atom de carbon mai hidrogenat (deja conectat la un numar mare atomi de hidrogen).
O variație a reacției de adiție este reacție de polimerizare, în timpul căruia are loc formarea unui compus cu greutate moleculară mare (polimer) prin adăugarea secvenţială a moleculelor unei substanţe cu greutate moleculară mică (monomer) conform schemei:
Numărul n din formula polimerului (M n) se numește gradul de polimerizare. Reacțiile de polimerizare ale alchenelor se datorează adăugării de legături multiple:
Alchenele intră în reacții de oxidare, de exemplu, cu permanganatul de potasiu.
Într-un mediu neutru și acid, reacțiile se desfășoară diferit.
Alcadiene (diene)
Proprietățile alcadienelor (dienelor) sunt similare cu cele ale alchenelor. Principala diferență în proprietățile lor se datorează prezenței a două legături duble în molecule și rol important redă exact locația lor. De cel mai mare interes sunt alcadienele conjugate (adică cele care au conjuga legături duble (separate printr-o legătură σ). Ele diferă proprietăți caracteristice, datorită structurii electronice a moleculelor, și anume, o secvență continuă de patru atomi de carbon sp 2, de exemplu, butadienă-1,3: CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2
Luați în considerare proprietățile chimice ale dienelor.
1. hidrogenare
Hidrogenarea butadienei-1,3 dă buten-2, adică Are loc adăugarea 1,4. În acest caz, legăturile duble sunt rupte, atomii de hidrogen sunt atașați de atomii de carbon extremi C 1 și C 4, iar valențele libere formează o dublă legătură între atomii C 2 și C 3:
În prezența unui catalizator Ni, se obține un produs complet de hidrogenare:
2. Halogenare- se desfăşoară similar cu reacţia de hidrogenare. De preferință, atomii de halogen sunt atașați la primul și al patrulea atom de carbon (adăugare-1,4):
Ca proces secundar, are loc adăugarea de 1,2:
Cu un exces de clor, se adaugă încă una dintre moleculele sale la locul dublei legături rămase pentru a forma 1,2,3,4-tetraclorbutan.
Adăugarea de halogeni, halogenuri de hidrogen, apă și alți reactivi polari are loc printr-un mecanism electrofil (ca în alchene).
Reacțiile de adiție includ reacții polimerizare caracteristic dienelor. Acest proces este esențial în producția de cauciuc sintetic.
Polimerizarea 1,3-dienelor poate avea loc fie de tipul de adiție 1,4, fie de tipul de adiție mixtă de 1,2 și 1,4. Direcția de adăugare depinde de condițiile de reacție.
Primul cauciuc sintetic obținut prin metoda S.V. Lebedev în timpul polimerizării divinilului sub acțiunea sodiului metalic, a fost un polimer neregulat cu un tip mixt de unități de adiție 1,2 și 1,4:
Alchinele
Principalul tip de reacție pentru alchine, precum și pentru alchene și diene, este reacția de adiție.
1. hidrogenare
În prezența catalizatorilor metalici (Pt, Ni), alchinele adaugă hidrogen (prima legătură π se rupe) pentru a forma alchene, iar apoi a doua legătură π se rupe și se formează alcanii:
Când se folosesc alți catalizatori (catalizatori mai puțin activi), hidrogenarea se oprește în stadiul formării alchenei.
2. Halogenare
Adăugarea electrofilă de halogeni la alchine se desfășoară mai lent decât pentru alchene (prima legătură π este mai dificil de spart decât a doua):
Alchinele decolorează apa cu brom (reacție calitativă).
3. Hidrohalogenare
Adăugarea de halogenuri de hidrogen la amine are loc și prin mecanism electrofil. Produsele de adăugare la alchinele nesimetrice sunt determinate de regula V.V. Markovnikov:
Clorurarea acetilenei este utilizată într-una dintre metodele industriale de producere a clorurii de vinil:
Clorura de vinil este materia primă (monomer) în producția de clorură de polivinil (PVC).
4. Hidratarea (reacția Kucherov)
Adăugarea de apă la alchine are loc în prezența unui catalizator de sare de mercur (II) și are loc prin formarea unui alcool nesaturat instabil, care se izomerizează în acetaldehidă (în cazul acetilenei):
sau la o cetonă (în cazul altor alchine):
5. Polimerizare
a) Dimerizarea sub acțiunea unei soluții apoase de amoniac de CuCl:
b) Trimerizarea acetilenei peste cărbune activ duce la formarea benzenului (reacția Zelinsky):
6. Proprietăţile acide ale acetilenei
Acetilena și omologii săi cu o legătură triplă terminală R-C ≡ C-H (alchine-1) prezintă proprietăți acide slabe datorită polarității legăturii C(sp)-H: atomii de hidrogen pot fi înlocuiți cu atomi de metal. Ca rezultat, se formează săruri acetilenide:
Acetilurile de metale alcaline și alcalino-pământoase sunt utilizate pentru a obține omologii acetilenei.
Când acetilena (sau R-C ≡ C-H) interacționează cu soluții de amoniac de oxid de argint sau clorură de cupru (I), precipitații de acetilenuri insolubile precipită:
7. Oxidarea alchinelor
Acetilena și omologii săi sunt ușor oxidați de diverși agenți oxidanți (permanganat de potasiu în mediu acid și alcalin, dicromat de potasiu în mediu acid etc.). Structura produșilor de oxidare depinde de natura agentului de oxidare și de condițiile de reacție.
De exemplu, atunci când acetilena este oxidată într-un mediu alcalin, se formează oxalat:
La greu Oxidarea (încălzire, soluții concentrate, mediu acid) împarte scheletul de carbon al moleculei de alchină de-a lungul legăturii triple și se formează acizi carboxilici:
Alchinele decolorează soluția diluată de permanganat de potasiu, care este utilizată pentru a dovedi nesaturarea lor. În aceste condiții, acolo moale oxidare fără rupere σ -Conexiuni C-C(doar legăturile π sunt rupte). De exemplu, atunci când acetilena interacționează cu o soluție diluată de KMnO4 la temperatura camerei, sunt posibile următoarele transformări cu formarea acidului oxalic HOOC-COOH:
Când alchinele sunt arse, acestea oxidare completă la CO 2 şi H 2 O. Arderea acetilenei este însoţită de eliberare un numar mare căldură:
O reacție calitativă la hidrocarburile nesaturate este decolorarea apei de brom și a soluției de permanganat de potasiu (vezi Secțiunea 4).
Alchenele.
Alchenele.
Cea mai simplă hidrocarbură nesaturată cu dublă legătură este etilena C2H4.
Etilena este părintele unui număr de alchene. Compoziția oricărei hidrocarburi din această serie este exprimată prin formula generală CnH2n(Unde n este numărul de atomi de carbon).
C2H4- Etilenă,
C3H6- propilena,
C4H8- butilenă,
C5H10- Amilene,
C6H12- Hexilen
. . . . . . . . . . . . . .
C10H20- Decylen etc.
Sau în formă structurală:
După cum se poate observa din diagramele structurale, pe lângă legătura dublă, moleculele de alchenă pot conține legături simple.
Alchinele.
Alchinele (în rest hidrocarburi acetilenice) sunt hidrocarburi care conțin o legătură triplă între atomi de carbon.
Strămoșul unui număr de alchine este etina (sau acetilena) C2H2.
Alchinele formează o serie omoloagă cu formula generală CnH2n-2.
Denumirile alchinelor se formează din numele alcanilor corespunzători prin înlocuirea sufixului „-an” cu „-in”; poziţia legăturii triple este indicată prin cifre arabe.
Serii omoloage de alchine:
Etin - C2H2,
Propyne - C3H4,
Dar în - C4H6,
Pentin - C5H8 etc.
Alchinele nu se găsesc aproape niciodată în natură. Acetilena se găsește în atmosfera lui Uranus, Jupiter și Saturn.
Alchinele au un efect anestezic slab. Alchinele lichide provoacă convulsii.
Alcadiene.
Alcadiene(sau pur și simplu dienes) sunt hidrocarburi nesaturate ale căror molecule conţin două legături duble.
Formula generală a alcadienelor CnH2n-2(formula coincide cu formula unei serii de alchine).
Depinzând de poziție relativă dienele cu legături duble sunt împărțite în trei grupe:
· Alcadiene cu duble legături cumulate (1,2-diene).
Acestea sunt alcadiene, în moleculele cărora legăturile duble nu sunt separate de unele simple. Astfel de alcadiene sunt numite alene după numele primului membru al seriei lor.
· Alcadiene conjugate (1,3-diene).
În moleculele de alcadienă conjugată, dublele legături sunt separate printr-o singură legătură simplă.
· Alcadiene izolate
În moleculele izolate de alcadienă, dublele legături sunt separate prin mai multe legături simple (două sau mai multe).
Aceste trei tipuri de alcadiene diferă semnificativ unele de altele ca structură și proprietăți.
Cei mai importanți reprezentanți ai dienelor conjugate butadienă 1.3Și izopren.
Molecula de izopren stă la baza structurii multor substanțe de origine vegetală: cauciuc natural, uleiuri esențiale, pigmenți vegetali (carotenoizi) etc.
Proprietățile hidrocarburilor nesaturate.
În ceea ce privește proprietățile chimice, hidrocarburile nesaturate diferă puternic de hidrocarburile saturate. Sunt extrem de reactivi și intră într-o varietate de reacții de adiție. Astfel de reacții apar prin adăugarea de atomi sau grupuri de atomi la atomi de carbon legați printr-o legătură dublă sau triplă. În acest caz, legăturile multiple sunt destul de ușor rupte și transformate în unele simple.
O proprietate importantă a hidrocarburilor nesaturate este capacitatea moleculelor lor de a se combina între ele sau cu moleculele altor hidrocarburi nesaturate. Ca rezultat al unor astfel de procese, se formează polimeri.
8 Mecanisme ale reacțiilor de adiție electrofilă și radicalică în u/s alifatice nelimitative
9 Caracteristici structurale ale alchinelor
Alchinele(in caz contrar hidrocarburi acetilenice) - hidrocarburi care conțin o triplă legătură între atomi de carbon, formând o serie omoloagă cu formula generală CnH2n-2. Atomii de carbon de la legătura triplă sunt într-o stare de hibridizare sp
Alchinele sunt caracterizate prin reacții de adiție. Spre deosebire de alchenele, care sunt caracterizate prin reacții de adiție electrofile, alchinele pot intra și ele în reacții adiție nucleofilă. Acest lucru se datorează caracterului s semnificativ al legăturii și, în consecință, electronegativității crescute a atomului de carbon. În plus, mobilitatea ridicată a atomului de hidrogen în tripla legătură determină proprietățile acide ale alchinelor în reacțiile de substituție.
10 Mecanismul reacției de adiție nucleofilă în alchine
Alchinele, hidrocarburile acetilenice sunt hidrocarburi ale căror molecule includ cel puțin doi atomi de carbon în stare de hibridizare sp și conectate între ele prin trei legături.
Alchinele formează o serie omoloagă cu formula generală C n H 2n-2.
Primul membru al seriei omoloage este acetilena, care are formula moleculară C 2 H 2 și formula structurală CHºCH. Datorită particularității hibridizării sp, molecula de acetilenă are o structură liniară. Prezența a două legături π situate în două plane reciproc perpendiculare sugerează că atomii α ai grupărilor substituente sunt localizați pe linia de intersecție a planurilor în care sunt situate legăturile π. Prin urmare, legăturile atomilor de carbon cheltuiți pentru conectarea cu alți atomi sau grupuri sunt situate rigid pe o linie la un unghi de 180 0 unul față de celălalt. Structura sistemului de triple legături în moleculele alchinice va determina structura lor liniară.
Particularitatea structurii moleculelor de alchină sugerează existența unei izomerii în poziția triplei legături. Izomeria structurală datorată structurii scheletului de carbon începe cu al cincilea membru al seriei omoloage.
1. Izomeria poziţiei legăturii triple. De exemplu:
2. Izomeri structurali. De exemplu:
Primul membru al seriei omoloage poartă numele banal „acetilenă”.
Conform nomenclaturii raționale, hidrocarburile acetilenice sunt considerate derivați ai acetilenei, de exemplu:
Conform nomenclaturii IUPAC, denumirile alchinelor se formează prin înlocuirea sufixului „an” cu „în”. Lanțul principal este ales astfel încât să includă o legătură triplă. Numerotarea atomilor de carbon începe de la capătul lanțului, care este mai aproape de legătura triplă. Dacă în moleculă există legături duble și triple, legătura dublă are un număr mai mic. De exemplu:
Legătura triplă poate fi terminală (terminală, de exemplu în propină) sau „internă”, de exemplu, în 4-metil-2-pentină.
În denumire, radicalul -CºCH se numește „etinil”.
Modalități de a obține.
2.1 Metode industriale.
În condiții industriale, se obține în principal acetilenă. Există două moduri de a obține acetilenă.
Metoda cu carbură pentru producerea acetilenei
Acetilena a fost obținută pentru prima dată prin metoda carburilor de către Friedrich Wöhler în 1862. Apariția metodei cu carbură a marcat începutul utilizării pe scară largă a acetilenei, inclusiv ca materie primă în sinteza organică. Până în prezent, metoda cu carbură a fost una dintre principalele surse industriale de acetilenă. Metoda include două reacții:
Piroliza etilenei și metanului
Piroliza etilenei și metanului la temperaturi foarte ridicate duce la producerea de acetilenă. În aceste condiții, acetilena este instabilă termodinamic, astfel încât piroliza se realizează în intervale de timp foarte scurte (sutimi de secundă):
Instabilitatea termodinamică a acetilenei (explodează chiar și sub compresie) rezultă din valoarea pozitivă ridicată a căldurii formării ei din elemente:
Această proprietate creează anumite dificultăți în depozitarea și manipularea acetilenei. Pentru a asigura siguranța și a simplifica lucrul cu acetilena, se folosește capacitatea sa de a se lichefia ușor. Acetilena lichefiată se dizolvă în acetonă. O soluție de acetilenă în acetonă este depozitată în cilindri umpluți cu piatră ponce sau cărbune activ. Astfel de condiții de depozitare împiedică posibilitatea unei explozii arbitrare.
ÎN conditii de laborator hidrocarburile acetilenice se obțin și în două moduri:
1. Alchilarea acetilenei.
2. eliminarea halogenurilor de hidrogen din derivații poli(multi)halogeni ai alcanilor.
Dehidrohalogenarea dihalogenurilor și haloalchenelor.
De obicei, se utilizează geminal din compuși carbonilici (1) și dihalogenuri vicinale, care sunt obținute din alchene (2). De exemplu:
În prezența alcalinelor alcoolice, reacția de dehidrohalogenare are loc în două etape:
La temperaturi moderate (70-80 0 C), reacţia se opreşte în etapa de obţinere a halogenurei de vinil. Dacă reacția se desfășoară în condiții dure (150-200 0 C), atunci produsul final este o alchină.
proprietăți fizice.
Proprietățile fizice ale alchinelor corespund proprietăților fizice ale alchenelor. Trebuie remarcat faptul că alchinele au mai multe temperaturi mari topindu-se si fierbinte. Alchinele terminale au puncte de topire și de fierbere mai mici decât alchinele interne.
Proprietăți chimice.
Halogenare
adiție electrofilă(Ad E) halogeni: clorul, bromul, iodul trec la acetilene într-un ritm mai lent decât la olefine. În același timp, se formează transă-dihaloalchene. Adăugarea ulterioară de halogeni are loc la o rată și mai mică:
De exemplu, adăugarea de brom la etilenă pentru a forma 1,1,2,2-tetrabrometan într-un mediu de acid acetic:
Mecanismul de reacție al adăugării de brom la acetilenă:
1. Formarea unui complex π:
2. Etapa de limitare a vitezei de formare a unui cation de brom ciclic:
3. Atașarea unui ion bromură la un cation ciclic de brom:
Hidrohalogenare
Alchinele reacționează cu acid clorhidric și bromura de hidrogen ca alchenele. Halogenurile de hidrogen sunt adăugate hidrocarburilor acetilenice în două etape, conform regulii lui Markovnikov:
În astfel de reacții, viteza este de 100-1000 de ori mai mică decât în reacțiile care implică alchene. În consecință, procesul poate fi oprit în stadiul de monobromură. Introducerea unui atom de halogen reduce reactivitatea dublei legături.
Mecanismul reacției de hidrohalogenare poate fi reprezentat prin schema:
1. În prima etapă, se formează un complex π:
2. Formarea unui carbocation intermediar. Această etapă este lentă (limitând viteza):
În această etapă, unul dintre atomii de carbon ai dublei legături intră în starea de hibridizare sp 2. Celălalt rămâne în starea de hibridizare sp și capătă un orbital p vacant.
3. În a treia etapă, ionul de bromură format în a doua etapă se atașează rapid de carbocation:
Interacțiunea bromalchenei formate cu a doua moleculă de bromură de hidrogen se desfășoară conform mecanismului obișnuit pentru alchene.
În prezența peroxizilor, se observă efectul peroxid al lui Karash. Reacția se desfășoară conform unui mecanism radical. Ca rezultat, bromură de hidrogen este adăugată la alchină împotriva regulii lui Markovnikov:
Hidratarea (sau reacția lui Kucherov)
Alchinele adaugă apă în prezența sulfatului de mercur (II). În acest caz, acetaldehida este obținută din acetilenă:
Radicalul nesaturat CH 2 \u003d CH- se numește vinil. Reacția de hidratare a acetilenei are loc prin etapa de alcool vinilic nesaturat sau enol, în care gruparea hidroxi este legată de atomul de carbon în starea de hibridizare sp 2. Conform regulii Eltekov, o astfel de structură este instabilă și compusul carbonil este izomerizat.
Enolul și compusul carbonil sunt în echilibru. Interconversia unui enol și a unui compus carbonil este un exemplu de așa-numitul tautomerism ceto-enol sau echilibru tautomer ceto-enol. Participanții la acest echilibru diferă în ceea ce privește poziția atomului de hidrogen și legătura multiplă.
La omologii de acetilenă se adaugă apă conform regulii lui Markovnikov. Produșii de hidratare ai omologilor acetilenei sunt cetonele:
Vinilarea.
Formarea esterilor vinilici din acetilenă și alcooli este un exemplu de așa-numitele reacții de vinilare. Aceste reacții includ:
1. Adăugarea de acid clorhidric la acetilenă:
2. Atașarea acidului cianhidric la acetilenă în prezența sărurilor de cupru:
3. Adăugarea de acid acetic la acetilenă în prezența acidului fosforic:
hidrogenare
În condiții de cataliză eterogenă, alchinele adaugă hidrogen în mod similar cu alchenele:
Prima etapă de hidrogenare este mai exotermă (se realizează cu o eliberare mare de căldură) decât a doua, ceea ce se datorează rezervei de energie mai mare în acetilenă decât în etilenă:
La fel de catalizatori eterogene, ca și în hidrogenarea alchenelor, se utilizează platină, paladiu și nichel. Mai mult, hidrogenarea alchenei are loc mult mai repede decât hidrogenarea alchinei. Pentru a încetini procesul de hidrogenare al alchenei, se folosesc așa-numiții catalizatori „otrăviți”. Încetinirea vitezei de hidrogenare al alchenei se realizează prin adăugarea de oxid de plumb sau acetat la paladiu. Hidrogenarea pe paladiu cu adăugarea de săruri de plumb duce la formare cis-olefina. Hidrogenarea prin acțiunea sodiului metalic în amoniacul lichid duce la formare transă- olefină.
Oxidare.
Alchinele, ca și alchenele, sunt oxidate la locul legăturii triple. Oxidarea are loc în condiții dure, cu o scindare completă a legăturii triple și formarea de acizi carboxilici. Similar cu oxidarea exhaustivă a olefinelor. Ca agenți oxidanți, permanganatul de potasiu este utilizat când este încălzit sau cu ozon:
Trebuie remarcat faptul că dioxidul de carbon este unul dintre produșii de oxidare în oxidarea alchenelor și alchinelor terminale. Eliberarea sa poate fi observată vizual și astfel este posibil să se distingă compușii nesaturați terminali de cei interni. Când acestea din urmă sunt oxidate, nu se vor observa emisii de dioxid de carbon.
Polimerizare.
Hidrocarburile de acetilenă sunt capabile de polimerizare în mai multe direcții:
1. Ciclotrimerizarea hidrocarburilor acetilenice folosind cărbune activ ( conform lui Zelinsky ) sau un catalizator complex de nichel dicarbonil și un compus organofosforic ( potrivit lui Reppe ). În special, benzenul este obținut din acetilenă:
În prezența cianurii de nichel, acetilena suferă ciclotetramerizare:
În prezența sărurilor de cupru, are loc oligomerizarea liniară a acetilenei cu formarea vinilacetilenei și divinilacetilenei:
În plus, alchinele sunt capabile de polimerizare cu formarea de poliene conjugate:
reacții de substituție.
Placare cu metal
Sub acțiunea unor baze foarte puternice, alchinele având o legătură triplă terminală sunt complet ionizate și formează săruri, care se numesc acetilenide. Acetilena reacționează ca un acid mai puternic și se deplasează mai mult acid slab din sarea ei:
Acetilide metale grele, în special cuprul, argintul, mercurul, sunt explozivi.
Anionii alchinidici (sau ionii) care alcătuiesc acetilenidele sunt nucleofili puternici. Această proprietate și-a găsit aplicație în sinteza organică pentru a obține omologi de acetilenă folosind haloalchili:
În plus față de acetilenă, o transformare similară poate fi efectuată pentru alte alchine având o legătură triplă terminală.
Omologi ai acetilenei sau alchinelor terminale pot fi obținuți în alt mod. Folosind așa-numitul reactiv lui Iocic. Reactivul lui Jocich este preparat din reactiv Grignard :
Reactivul Iocich rezultat într-un mediu de solvenți aprotici foarte polari sau în amoniac lichid interacționează cu un alt alchil halogenură:
masa 2
Comparația bazicității polimetilbenzenilor (conform tabelului 1) și stabilitatea complexelor α cu ratele relative de bromurare a acestora (Br 2 în acid acetic 85%) și clorurare (Cl 2 în acid acetic) la 25 ° C. Benzen a fost luat ca un compus standard.
| lg(K arenă /K benzen) | ||||
| Substituenți de pe inelul benzenic | Stabilitatea relativă a -complexelor cu HCI (pK) | Bazicitatea relativă a arenelor pKa (Tabelul 1) | pentru reacția cu brom | pentru reacția cu clorul |
| Nu | ||||
| CH 3 | 0.18 | 2.9 | 2.78 | - |
| 1,2-(CH3)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 | - |
| (CH 3) 5 | 0.44 | 9.6 | 8.91 | 8.86 |
Datele din Tabelul 2 arată că vitezele reacțiilor de bromurare și clorurare la introducerea grupărilor metil cresc aproape în aceeași măsură cu creșterea bazicității arenei (Fig. 2). Aceasta înseamnă că -complexul este un model bun de stare de tranziție pentru reacțiile luate în considerare.
În același timp, stabilitatea -complexelor de arene cu HCI depinde foarte puțin de numărul de substituenți metil, în timp ce viteza de clorurare și bromurare crește cu un factor de 108. Prin urmare, complexul - nu poate servi ca model al stării de tranziție în aceste reacții.
14 Substituenți de primul și al doilea fel
Rientanții de primul fel, crescând densitatea de electroni în inelul benzenic, își măresc activitatea în reacțiile de substituție electrofilă comparativ cu benzenul nesubstituit.
Un loc aparte printre orientanții de primul fel îl ocupă halogenii, care prezintă proprietăți de atragere de electroni: -F (+M<–I), -Cl (+M<–I), -Br (+M<–I).
Fiind orto-para-orientanți, ele încetinesc substituția electrofilă. Motivul este efectul puternic –I al atomilor de halogen electronegativi, care scade densitatea electronilor din inel.
Orientatorii de al 2-lea fel (meta-orientanții) direcționează înlocuirea ulterioară predominant către poziția meta.
Acestea includ grupuri de atragere de electroni:
NO2 (–M, –I); -COOH (–M, –I); -CH=O (–M, –I); -SO3H (–I); -NH3+ (–I); -CCl3 (–I).
Orientanții de al 2-lea fel reduc densitatea electronilor în inelul benzenic, în special în pozițiile orto și para. Prin urmare, electrofilul nu atacă atomii de carbon în aceste poziții, ci în poziția meta, unde densitatea electronilor este ceva mai mare.
Exemplu:
Orientator de al 2-lea fel
Toți orientanții de al 2-lea fel, reducând densitatea globală de electroni în inelul benzenic, își reduc activitatea în reacțiile de substituție electrofilă.
Astfel, ușurința înlocuirii electrofile pentru compuși (dați ca exemple) scade în serie:
toluen C6H5CH3 > benzen C6H6 > nitrobenzen C6H5NO2.
primul fel - OH, OR, OCOR, SH, SR, NH2, NHR, NR2, ALCHILI, HALOGENI. al doilea fel - SO3H, NO2, COOH, COOR, CN, CF3, NR3, CHO. unde R este cel mai probabil un radical
15 Reguli de orientare în inelul benzenic, în sisteme aromatice polinucleare
Cel mai important factor care determină proprietățile chimice ale unei molecule este distribuția densității electronilor în ea. Natura distribuției depinde de influența reciprocă a atomilor.
În moleculele care au doar legături S, influența reciprocă a atomilor se realizează prin efect inductiv. În moleculele care sunt sisteme conjugate se manifestă acțiunea efectului mezomer.
Influența substituenților, transmisă printr-un sistem conjugat de legături p, se numește efect mezomer (M).
În molecula de benzen, norul de electroni p este distribuit uniform pe toți atomii de carbon datorită conjugării. Dacă, totuși, un substituent este introdus în inelul benzenic, această distribuție uniformă este perturbată și densitatea electronilor din inel este redistribuită. Locul de intrare a celui de-al doilea substituent în ciclul benzenic este determinat de natura substituentului deja existent.
Substituenții sunt împărțiți în două grupe în funcție de efectul pe care îl prezintă (mesomeric sau inductiv): electron-donator și electron-drawing.
Substituenții donatori de electroni prezintă efectele +M și +I și cresc densitatea electronilor în sistemul conjugat. Acestea includ gruparea hidroxil -OH și gruparea amino -NH2. Perechea singură de electroni din aceste grupuri intră în conjugarea comună cu sistemul de electroni p al inelului benzenic și crește lungimea sistemului conjugat. Ca rezultat, densitatea electronică este concentrată în pozițiile orto și para.
Grupările alchil nu pot participa la conjugarea generală, dar prezintă efectul +I, sub acțiunea căruia are loc o redistribuire similară a densității electronilor p.
Substituenții atrăgătoare de electroni prezintă efectul -M și reduc densitatea electronilor în sistemul conjugat. Acestea includ gruparea nitro -NO2, gruparea sulfo -SO3H, grupările aldehide -CHO și carboxil -COOH. Acești substituenți formează un sistem conjugat comun cu inelul benzenic, dar norul de electroni general se deplasează către aceste grupări. Astfel, densitatea totală de electroni în inel scade și scade cel mai puțin în pozițiile meta:
Radicalii alchil complet halogenați (de exemplu - CCl 3) prezintă efect -I și contribuie, de asemenea, la scăderea densității de electroni a inelului.
Modelele direcției preferate de substituție în inelul benzenic se numesc reguli de orientare.
Substituenții cu efect +I sau efect +M promovează substituția electrofilă în pozițiile orto și para ale inelului benzenic și sunt numiți substituenți (ornentapts) de primul fel.
CH3-OH-NH2-CI (-F, -Br, -I)
+I +M,-I +M,-I +M,-I
Substituenții cu efectul -I sau efectul -M direct substituție electrofilă la metapozițiile inelului benzenic și sunt numiți substituenți (ornentapts) de al doilea fel:
S03H-CCl3-M02-COOH-CH \u003d O
- M -I -M, -I -M -M
De exemplu, toluenul care conține un substituent de primul fel este nitrat și bromurat în pozițiile para și orto:
Nitrobenzenul care conține un substituent de al doilea fel este nitrat și bromurat în poziția meta:
Pe lângă acțiunea de orientare, substituenții afectează și reactivitatea inelului benzenic: orientanții de primul fel (cu excepția halogenilor) facilitează introducerea celui de-al doilea substituent; orientanții de al 2-lea fel (și halogenii) îngreunează.
Aplicație. Hidrocarburile aromatice sunt cea mai importantă materie primă pentru sinteza substanțelor valoroase. Din benzen se obțin fenolul, anilina, stirenul, din care se obțin, la rândul lor, rășini fenol-formaldehidice, coloranți, polistiren și multe alte produse importante.
16 Nomenclatură, izomerie, structuri ale alcoolilor, fenolilor
Derivații de halogen ai hidrocarburilor sunt produse de substituție a atomilor de hidrogen din hidrocarburi cu atomii de halogen: fluor, clor, brom sau iod. 1. Structura și clasificarea derivaților de halogen Atomii de halogen sunt legați de atomul de carbon printr-o singură legătură. Ca și alți compuși organici, structura derivaților de halogen poate fi exprimată prin mai multe formule structurale: brometan (bromură de etil) Derivații de halogen pot fi clasificați în mai multe moduri: 1) în conformitate cu clasificarea generală a hidrocarburilor (adică alifatice, aliciclice, aromatice, derivați de halogen saturați sau nesaturați) 2) după cantitatea și calitatea atomilor de halogen; 3) după tipul de atom de carbon de care este atașat atomul de halogen: derivați de halogen primari, secundari, terțiari. 2. Nomenclatură Conform nomenclaturii IUPAC, poziția și denumirea halogenului sunt indicate în prefix. Numerotarea începe de la capătul moleculei cel mai apropiat de atomul de halogen. Dacă este prezentă o legătură dublă sau triplă, atunci determină începutul numerotării, și nu atomul de halogen: 3-bromopropenă 3-metil-1-clorbutan 3. Izomerie Izomerie structurală: Izomerie a poziției substituenților 2-metil- 1-cloropropan Izomerie spațială: Stereoizomeria poate apărea atunci când există patru substituenți diferiți pe același atom de carbon (enantiomerie) sau când există substituenți diferiți pe legătura dublă, de exemplu: trans-1,2-dicloroeten cis-1,2- dicloroetenă 17. Întrebare: Derivaţi halogeni ai hidrocarburilor: proprietăţi fizice şi chimice.Mecanisme de reacţii de substituţie nucleofilă (sn1 şi sn2) şi eliminare (E1 şi E2) Freoni: structură, proprietate şi aplicare. Proprietăți fizice și biologice Punctele de topire și de fierbere cresc în serie: R-Cl, R-Br, RI, precum și cu creșterea numărului de atomi de carbon din radical: Derivații de halogen sunt substanțe hidrofobe: sunt slab solubili în apă și ușor solubil în solvenți hidrofobi nepolari. Mulți derivați de halogen sunt utilizați ca solvenți buni. De exemplu, clorura de metilen (CH2Cl2), cloroformul (CHCl3), tetraclorura de carbon (CCl4) sunt folosite pentru dizolvarea uleiurilor, grăsimilor, uleiurilor esențiale. Proprietăți chimice Reacții de substituție nucleofilă Atomii de halogen sunt destul de mobili și pot fi înlocuiți cu diverși nucleofili, care sunt utilizați pentru sintetizarea diverșilor derivați: Mecanismul reacțiilor de substituție nucleofilă În cazul halogenurilor de alchil secundare și primare, de regulă, reacția se desfășoară ca substituția nucleofilă bimoleculară a SN2: reacțiile SN2 sunt procese sincrone - nucleofilul (în acest caz OH-) atacă atomul de carbon, formând treptat o legătură cu acesta; în același timp, legătura C-Br este ruptă treptat. Ionul de bromură care părăsește molecula de substrat se numește grupa care pleacă sau nucleofuge.În cazul reacțiilor SN2, viteza de reacție depinde atât de concentrația nucleofilului, cât și a substratului: v = k [S] v este viteza de reacție, k este constanta vitezei de reacție [S] este substratul de concentrație (adică, în acest caz, halogenura de alchil este concentrația nucleofilului. În cazul halogenurilor de alchil terțiar, substituția nucleofilă are loc după mecanismul substituției nucleofile monomoleculare SN1: clorură de terț-butanol terț-butil În cazul reacțiilor SN1, viteza de reacție depinde de concentrația substratului și nu depinde de concentrația nucleofilului: v \u003d k [S].Reacțiile de substituție nucleofilă se desfășoară conform aceleași mecanisme în cazul alcoolilor și în multe alte cazuri.Eliminarea halogenurilor de hidrogen poate fi realizată după 3 mecanisme principale: E1, E2 și E1cb. Halogenura de alchil se disociază cu formarea unui carbocation și a unui ion halogenură. baza (B:) elimină un proton din carbocationul rezultat pentru a forma un produs - o alchenă: Mecanism E1 Sub produs carbocation stratificat Mecanismul E2.În acest caz, detașarea unui proton și a unui ion halogenură are loc sincron, adică simultan: Freoni (freoni) - denumirea tehnică pentru un grup de hidrocarburi alifatice saturate care conțin fluor utilizate ca agenți frigorifici, propulsori , agenți de expandare, solvenți gaze sau lichide incolore, inodore. Sunt foarte solubili în solvenți organici nepolari, foarte slab solubili în apă și solvenți polari. Aplicație Se utilizează ca substanță de lucru - un agent frigorific în unitățile frigorifice. Ca bază de împingere în cartușe de gaz. Este folosit în parfumerie și medicină pentru a crea aerosoli. Este folosit în stingerea incendiilor la instalații periculoase (de exemplu, centrale electrice, nave etc.) Proprietăți chimice Freonii sunt foarte inerți din punct de vedere chimic, deci nu ard în aer, sunt neexplozivi chiar și atunci când sunt în contact cu o flacără deschisă. . Cu toate acestea, atunci când freonii sunt încălziți peste 250 ° C, se formează produse foarte toxice, de exemplu, fosgen COCl2, care a fost folosit ca agent de război chimic în timpul Primului Război Mondial. CFH3 fluormet CF2H2 difluormetan CF3H trifluormetan CF4 tetrafluormetan etc. 17 întrebare. idee generală despre derivații halogenați ai hidrocarburilor aromatice și pesticidele pe baza acestora. Alcooli și fenoli: clasificare, structură……. HIDROCARBURILE AROMATE (ARENE).Reprezentanții tipici ai hidrocarburilor aromatice sunt derivații benzeni, adică. astfel de compuși carbociclici, în moleculele cărora există un grup ciclic special de șase atomi de carbon, numit benzen sau ciclu aromatic. Formula generală a hidrocarburilor aromatice este CnH2n-6. Compusul C6H6 se numește benzen. Fenolii sunt derivați ai hidrocarburilor aromatice, în moleculele cărora gruparea hidroxil (-OH) este legată direct de atomii de carbon din ciclul benzenic. Clasificarea fenolilor Fenolii cu unu, doi, trei atomi se disting in functie de numarul de grupe OH din molecula: Izomeria si nomenclatura fenolilor Exista 2 tipuri de izomerie: )-OH, numita grupare hidroxil sau hidroxil. În funcție de numărul de grupări hidroxil conținute în moleculă, alcoolii se împart în monohidroxil (cu un hidroxil), dihidroxilic (cu doi hidroxil), trihidroxilic (cu trei hidroxil) și polihidroxilic. ALCOOLI MONOATOMICI Formula generala: CnH2n + 1-OH Cei mai simpli reprezentanti: METANOL (alcool de lemn) CH3OH - lichid (fierbere = 64,5; topire = -98; ρ = 0,793g/cm3) Metanolul CH3OH este utilizat ca solvent Etanolul C2H5OH - compus de pornire pentru producerea acetaldehidei, acidului acetic Producerea etanolului: fermentarea glucozei C6H12O6 drojdie → 2C2H5OH + 2CO2 hidratarea alchenelor CH2=CH2 + HOH t,kat-H3PO4→ CH3-CH2-OH Proprietățile alcoolilor: Arde alcoolii în alcool și în aer, ca și hidrocarburile: 2CH3OH + 3O2 t → 2CO2 + 4H2O + Q
17 Proprietățile acide ale alcoolilor, fenolilor
Proprietățile acide ale fenolilor
Deși fenolii sunt similari structural cu alcoolii, ei sunt acizi mult mai puternici decât alcoolii. Pentru comparație, prezentăm valorile pKa în apă la 25°C pentru fenol (10.00) și pentru ciclohexanol (18.00). Din aceste date rezultă că fenolii sunt cu opt sau mai multe ordine de mărime mai mari decât alcoolii în aciditate.
Disocierea alcoolilor si fenolilor este un proces reversibil, pentru care pozitia de echilibru se caracterizeaza cantitativ prin valoarea diferentei dintre energiile libere G o ale produselor si substantelor de start. Pentru a determina influența structurii substratului asupra poziției echilibrului acido-bazic, este necesar să se evalueze diferența de energie dintre acidul ROH și baza conjugată RO-. Dacă factorii structurali stabilizează baza conjugată RO- într-o măsură mai mare decât acidul ROH, constanta de disociere crește și pKa scade în mod corespunzător. Dimpotrivă, dacă factorii structurali stabilizează acidul într-o măsură mai mare decât baza conjugată, aciditatea scade, adică. pKa crește. Fenolul și ciclohexanolul conțin un inel cu șase atomi și, prin urmare, sunt similare din punct de vedere structural, dar fenolul este de 108 ori mai puternic OH-acid decât ciclohexanolul. Această diferență se explică prin efectul mare +M al O- în ionul fenoxid. În ionul alcoolat al ciclohexanolului, sarcina negativă este localizată numai pe atomul de oxigen, iar aceasta predetermina stabilitatea mai scăzută a ionului alcoolat în comparație cu ionul fenoxid. Ionul fenoxid aparține ionilor ambidenți tipici, deoarece sarcina sa negativă este delocalizată între atomii de oxigen și carbon din pozițiile orto și para ale inelului benzenic. Prin urmare, pentru ionii de fenoxid, ca nucleofili ambidenți, reacțiile ar trebui să fie caracteristice nu numai cu participarea unui atom de oxigen, ci și cu participarea unui atom de carbon în pozițiile orto și para din inelul benzenic. Efectul unui substituent din inelul benzenic asupra acidității fenolilor este în concordanță cu conceptul efectelor electronice ale acestora. Substituenții donatori de electroni scad, iar substituenții care atrag electroni sporesc proprietățile acide ale fenolilor. Tabelele 1 și 1a prezintă date despre aciditatea unor fenoli din apă la 25°C.
Tabelul 1.
Valorile pKa ale fenolilor orto-, meta- și para-substituiți în apă la 25 o C
| Adjunct | orto | meta | pereche |
| H | 10.00 | 10.00 | 10.00 |
| CH 3 | 10.29 | 10.09 | 10.26 |
| C(CH3)3 | 10.62 | 10.12 | 10.23 |
| C6H5 | 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 |
| eu | 8.51 | 9.03 | 9.33 |
| HCO | 8.37 | 8.98 | 7.61 |
| CN | 6.86 | 8.61 | 7.97 |
| NU 2 | 7.23 | 8.36 | 7.15 |
Tabelul 1a
Valorile pKa ale unor fenoli și naftoli polisubstituiți
18 Reacții ale Se în băuturi spirtoase, fenoli
19 Reacția Sn2 în băuturi spirtoase, fenoli
20 Reacții ale inelului benzenic în fenoli și alcooli aromatici
21 Nomenclatură, izomerie, structuri ale compușilor carbonilici
chitanta
Eteri coroană se obțin prin condensarea dihaloalcanilor sau a diesterilor P- acizi toluensulfonici cu polietilen glicoli în tetrahidrofuran, 1,4-dioxan, dimetoxietan, dimetilsulfoxid, tert-butanol in prezenta bazelor (hidruri, hidroxizi, carbonati); ciclizarea intramoleculară a monotozilaților de polietilen glicol în dioxan, diglim sau tetrahidrofuran în prezența hidroxizilor de metale alcaline, precum și ciclooligomerizarea oxidului de etilenă în prezența BF 3 și a borofluorurilor de metale alcaline și alcalino-pământoase.
Eteri Azacrown se obțin prin acilarea di- sau poliaminelor cu grupări amino parțial protejate cu cloruri de acid dicarboxilic, urmată de reducerea diamidelor macrociclice rezultate; alchilarea ditozildiaminelor cu derivați sau ditozilați de glicol dihalogen în prezență de hidruri sau hidroxizi de metale alcaline.
Eteri tiacoronă sunt obținuți din tiaanalogi ai polietilenglicolilor în mod similar cu eterii coroană convenționali sau prin alchilarea ditiolilor cu dihalogenuri sau ditozilați în prezența bazelor.
Aplicație
Eteri coroană sunt utilizați pentru concentrarea, separarea, purificarea și regenerarea metalelor, inclusiv a pământurilor rare; pentru separarea nuclizilor, enantiomerilor; ca medicamente, antidoturi, pesticide; pentru a crea senzori și membrane ion-selective; ca catalizatori în reacţii care implică anioni.
Tetrazacrown ether cyclene, în care toți atomii de oxigen sunt înlocuiți cu azot, este utilizat în imagistica prin rezonanță magnetică ca agent de contrast.
Alchenele.
Alchenele.- Acestea sunt hidrocarburi nesaturate, a căror moleculă conține o legătură dublă.
Lecția video 2: Cicloalcani: Proprietăți chimice
Lecția video 3: Alchene: Proprietăți chimice
Lecția video 4: Alcadiene (diene): Proprietăți chimice
Lecția video 5: Alchine: Proprietăți chimice
Lectura: Proprietăți chimice caracteristice ale hidrocarburilor: alcani, cicloalcani, alchene, diene, alchine, hidrocarburi aromatice
Proprietățile chimice ale alcanilor și cicloalcanilor
Alcanii sunt hidrocarburi neciclice. Atomii de carbon din acești compuși au hibridizare sp 3. În moleculele acestor hidrocarburi, toți atomii de carbon sunt legați doar prin legături C-C nepolare și slab polare. Suprapunerea orbitalilor are loc de-a lungul axei care leagă nucleele atomilor. Acestea sunt legături σ. Acești compuși organici conțin numărul maxim de atomi de hidrogen, de aceea se numesc limitatori (saturați). Din cauza saturației, alcanii nu pot intra în reacții de adiție. Deoarece atomii de carbon și hidrogen au electronegativitate similară, acest factor duce la faptul că legăturile C-H din moleculele lor sunt de polaritate scăzută. Din acest motiv, reacțiile care implică radicalii liberi sunt inerente alcanilor.
1. reacții de substituție. După cum am menționat, acestea sunt reacțiile cele mai caracteristice pentru alcani. În astfel de reacții, legăturile carbon-hidrogen sunt rupte. Luați în considerare câteva tipuri de reacții de substituție:
Halogenare. Alcanii reacţionează cu halogenii (clorul şi bromul) atunci când sunt expuşi la lumină ultravioletă sau la căldură mare. De exemplu: CH4 + CI2 → CH3CI + HCI.Cu un exces de halogen, reacția continuă până când formarea unui amestec de derivați de halogen de diferite grade de substituție a atomilor de hidrogen: mono-, di-tri- etc. De exemplu, reacția de formare a diclormetanului (clorură de metilen): CH 3 Cl + Cl 2 → HCI + CH2CI2.
Nitrarea (reacția lui Konovalov). Sub căldură și presiune, alcanii reacţionează cu acidul azotic diluat. Ulterior, atomul de hidrogen este înlocuit cu gruparea NO 2 nitro și se formează un nitroalcan. Vedere generală a acestei reacții: R-H + HO-NO2 → R-NO2 + H2O. Unde R-H este un alcan, R- NU 2 - nitroalcan.
2. Reacții de oxidare. În condiţii normale, alcanii nu reacţionează cu agenţi oxidanţi puternici (acizi sulfuric şi azotic concentraţi, permanganat de potasiu KMnO 4 şi dicromat de potasiu K 2 Cr 2 O 7).
Pentru a obține energie, reacțiile de ardere ale alcanilor sunt utilizate pe scară largă:
a) La arderea completă cu un exces de oxigen se formează dioxid de carbon și apă: CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O
b) Arderea parțială cu lipsă de oxigen: CH 4 + O 2 → C + 2H 2 O. Această reacție este folosită în industrie pentru a produce funingine.
Încălzirea alcanilor cu oxigen (~200 o C) folosind catalizatori duce la ruperea unei părți a legăturilor C-C și C-H. Ca rezultat, se formează aldehide, cetone, alcooli, acizi carboxilici. De exemplu, cu oxidarea incompletă a butanului, se obține acid acetic: CH3-CH2-/-CH2-CH3 + 3O2 → 2CH3COOH + 2H2O.
De mare importanță este reacția metanului și vaporilor de apă cu formarea unui amestec de gaze de monoxid de carbon (II) cu hidrogen. Curge la t 800 0 C: CH4+ H2O → 3H2 + CO. Această reacție face posibilă și obținerea diferitelor hidrocarburi.
3. Transformări termice ale alcanilor. Încălzirea alcanilor fără acces la aer la t mare duce la ruperea legăturii C-C. Acest tip de reacție include cracarea și izomerizarea utilizate pentru rafinarea petrolului. De asemenea, aceste reacții includ dehidrogenarea, care este necesară pentru a obține alchene, alcadiene și hidrocarburi aromatice.
Rezultatul fisurării este o rupere a scheletului de carbon al moleculelor de alcan. Vedere generală a cracării alcanilor la t 450-700 0 C: CnH2n+2 → Cn-kH2(n-k)+2 + CkH2k.Când este încălzit la 1000 0 C, metanul se descompune în substanțe simple: CH 4 → C + 2 H2. Această reacție se numește piroliza metanului.Când metanul este încălzit la 1500 0 C, se formează acetilenă: 2 CH 4 → C2H2+3 H2.
Izomerizarea. Dacă se folosește un catalizator de clorură de aluminiu în cracare, alcanii cu lanț normal sunt transformați în alcani cu lanț ramificat:
Dehidrogenarea, adică scindarea hidrogenului are loc în prezența catalizatorilor și la t 400-600 0 C. Ca urmare, legătura C-H este ruptă, se formează o alchenă: CH 3 -CH 3 → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 sau alcadienă: CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 + 2H2.
Proprietățile chimice ale cicloalcanilor cu mai mult de patru atomi de carbon în cicluri sunt practic similare cu cele ale alcanilor. Cu toate acestea, ciclopropanul și ciclobutanul sunt caracterizate prin reacții de adiție. Acest lucru se datorează tensiunii mari din cadrul ciclului, care duce la dorința de rupere și deschidere a ciclurilor. Deci, ciclopropanul și ciclobutanul adaugă cu ușurință brom, hidrogen sau acid clorhidric. De exemplu:
Proprietățile chimice ale alchenelor
1. Reacții de adaos. Alchenele sunt compuși activi deoarece dubla legătură din moleculele lor constă dintr-o legătură sigma puternică și o legătură pi slabă. Alchenele intră adesea în reacții de adiție chiar și la rece, în soluții apoase și solvenți organici.
Hidrogenarea, adică adăugarea de hidrogen este posibilă în prezența catalizatorilor: CH 3 -CH \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3 . Aceiași catalizatori sunt utilizați pentru dehidrogenarea alcanilor în alchene. Dar procesul de dehidrogenare va avea loc la un t mai mare și o presiune mai mică.
Halogenare. Reacțiile alchenelor cu bromul apar cu ușurință în soluție apoasă și în solvenți organici. Ca urmare, soluțiile galbene de brom își pierd culoarea, adică se decolorează: CH 2 \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 Br- CH 2 Br.
Hidrohalogenare. Adăugarea unei molecule de halogenură de hidrogen la o moleculă de alchenă nesimetrică are ca rezultat un amestec de doi izomeri. În lipsa unor condiții specifice, adăugarea are loc selectiv, conform regulii lui V.V. Markovnikov. Există următorul model de adăugare: hidrogenul se atașează de atomul de carbon care are mai mulți atomi de hidrogen și halogenul se atașează de atomul de carbon cu mai puțini atomi de hidrogen: CH 2 \u003d CH-CH 3 + HBr → CH 3 -CHBr-CH 3. S-a format 2-brompropan.
Hidratarea alchenelor duce la formarea de alcooli. Deoarece adăugarea de apă la molecula de alchenă are loc conform regulii Markovnikov, formarea alcoolului primar este posibilă numai cu hidratarea etilenei: CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O → CH 3 - CH 2 - OH.
Polimerizarea are loc printr-un mecanism de radicali liberi: nCH 2 \u003d CH 2 → ( - CH 2 - CH 2 -) n. polietilenă formată.
2. Reacții de oxidare. Alchenele la Ca toate celelalte hidrocarburi, acestea ard în oxigen. Ecuația pentru arderea alchenelor în exces de oxigen are forma: CnH2n+2 + O2 → nCO2 + (n+1)H2O. S-au produs dioxid de carbon și apă.
Alchenele sunt destul de ușor de oxidat. Sub acțiunea unei soluții apoase de KMnO 4 asupra alchenelor, are loc decolorarea.
Oxidarea alchenelor cu permanganat de potasiu într-o soluție neutră sau ușor alcalină formează dioli: C 2 H 4 + 2KMnO 4 + 2H 2 O → CH 2 OH–CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH(răcire).
Într-un mediu acid, legătura dublă este complet ruptă, urmată de transformarea atomilor de carbon care au format legătura dublă în grupe carboxil: 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(incalzirea).
Când legătura dublă C=C este situată la capătul moleculei de alchenă, dioxidul de carbon va acționa ca produs de oxidare al atomului de carbon extrem de la legătura dublă. Acest proces se datorează faptului că produsul intermediar de oxidare, și anume acidul formic, este pur și simplu oxidat într-un exces de agent oxidant: 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(incalzirea).
Proprietățile chimice ale alchinelor
Alchinele sunt hidrocarburi nesaturate care intră în reacții de adiție.
Halogenarea alchinelor duce la adăugarea moleculelor lor atât la una, cât și la două molecule de halogen. Acest lucru se datorează prezenței unei legături sigma puternice și a două legături pi slabe în legătura triplă a moleculelor de alchină. Adăugarea a două molecule de halogen de către o moleculă de alchină are loc prin mecanismul electrofil secvenţial, în două etape.
Hidrohalogenarea are loc și printr-un mecanism electrofil și în două etape. În ambele etape, adăugarea de molecule de halogenură de hidrogen urmează regula Markovnikov.
Hidratarea are loc cu participarea sărurilor de mercur într-un mediu acid și se numește reacția Kucherov:
Hidrogenarea (reacția cu hidrogenul) alchinelor are loc în două faze. Metale precum platina, paladiul și nichelul sunt folosite ca catalizatori.
Trimerizarea alchinelor, cum ar fi acetilena. Dacă această substanță este trecută peste cărbune activ la t mare, se formează un amestec de diferite produse, principalul dintre care este benzenul:
Dimerizarea alchinelor are loc în prezența sărurilor de cupru ca catalizatori: HC≡CH + HC≡CH → H2C=CH - C ≡CH
Oxidarea alchinelor: С n H 2n-2 + (3n+1) / 2 O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O.
- Alchinele cu triplu C≡C la capătul moleculei interacționează cu bazele. De exemplu, reacția acetilenei cu amida de sodiu în amoniac lichid: HC≡CH + NaNH2 → NaC≡CNa + 2NH 3 . Reacția cu o soluție de amoniac de oxid de argint formează acetilenide (substanțe insolubile asemănătoare sărurilor). Această reacție este efectuată dacă este necesară recunoașterea alchinelor cu o legătură triplă terminală sau izolarea unei astfel de alchine dintr-un amestec cu alte alchine. Toate acetilurile de argint și cupru sunt explozive. Acetilidele sunt capabile să reacționeze cu derivații de halogen. Această posibilitate este utilizată pentru sinteza compușilor organici mai complecși cu o legătură triplă: CH3-C≡CH + NaNH2 → CH3-C≡CNa + NH3; CH3-C≡CNa + CH3Br → CH3-C≡C-CH3 + NaBr.
Proprietățile chimice ale dienelor
Alcadienele sunt similare chimic cu alchenele. Dar există câteva caracteristici:
- Halogenare. Alcadienele pot adăuga hidrogen, halogeni și halogenuri de hidrogen în poziții de adiție 1,2: CH 2 \u003d CH -CH \u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 \u003d CH -CH Br- CH2Br
precum și atașamente 1,4: CH 2 \u003d CH -CH \u003d CH 2 + Br 2 → Br CH 2 - CH =CH - CH2Br
- Polimerizare: nCH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 t, Na→ (-CH2-CH=CH-CH2-) n . Așa se obține cauciucul sintetic.
Proprietățile chimice ale hidrocarburilor aromatice (arene)