Alkenlerin genel formülü. Alkenler - isimlendirme, hazırlama, karakteristik kimyasal özellikler

Alkenler, diğer sınıfların bileşiklerinin oluştuğu çeşitli reaksiyonlara girer. Bu nedenle alkenler organik sentezde önemli ara maddelerdir. Birçok türde madde sentezlenirken öncelikle bir alken elde etmek ve daha sonra onu istenilen bileşiğe dönüştürmek yararlı olabilir.

Alkenlerin tüm reaksiyonları iki gruba ayrılabilir. Bunlardan biri iki aşamada meydana gelen elektrofilik katılma reaksiyonlarından, diğeri ise diğer tüm reaksiyonlardan oluşur. İncelememize aşağıda ikinci grup tepkilerle başlayacağız.

Hidrojenasyon

Alkenler, katalizörlerin (genellikle soy metaller) varlığında hidrojen gazı ile reaksiyona girer. Bir alkan oluşturmak için alkenin çift bağına iki hidrojen atomu eklenir. Bu reaksiyon Bölüm 1'de ayrıntılı olarak tartışılmıştır. 3. İki örnek daha verelim:

Ozon ayrışımı

Bu reaksiyon, içinde olup bitenler açısından alışılmadık bir durumdur. tam mola karbon-karbon çift bağı ve bir molekülün karbon iskeletinin iki parçaya bölünmesi. Alken ozonla ve ardından çinko tozuyla işlenir. Sonuç olarak, alken molekülü çift bağda bölünür ve iki aldehit ve (veya) keton molekülü oluşur. İki aldehit (veya keton) grubuna sahip asiklik bileşikler sikloalkenlerden oluşturulur:

Örneğin:

Son iki örnekte, sikloalken halkası açıldığında, asiklik alkenlerde olduğu gibi iki değil, bir asiklik molekülün oluştuğuna dikkat edin.

Ozonoliz reaksiyonu hem aldehitlerin ve ketonların sentezi hem de alkenlerin yapısının belirlenmesi için kullanılır. Örneğin, bilinmeyen bir alkenin ozon ayrışımının iki aldehitten oluşan bir karışım üretmesine izin verin:

Bu durumda alkenin yapısı mantıksal olarak aşağıdaki gibi kurulabilir. Aldehit moleküllerinde oksijen atomlarıyla çift bağlarla bağlanan karbon atomları, orijinal alken molekülünde birbirine çift bağla bağlandı:

Başka bir örnek:

Alken yapısı döngüsel olmalıdır çünkü aynı molekülün iki ucunu birleştirmemiz gerekir:

Oksidasyon

Seyreltik sulu bir potasyum permanganat çözeltisi, alkenleri diollere (glikoller) dönüştürür. Bu reaksiyon sonucunda çift bağın bir tarafına iki hidroksil grubu eklenir (cis veya syn eklenmesi).

Bu nedenle sikloalkenlerden cis-dioller oluşur. İÇİNDE Genel görünüm Reaksiyon denklemi şöyle görünür:

Örneğin:

Diollerin sentezi hafif alkali bir ortamda ve ılımlı koşullarda (düşük sıcaklık ve seyreltik bir potasyum permanganat çözeltisi) en iyi şekilde ilerler. Daha ağır koşullar altında (asit katalizi, ısıtma), molekül çift bağda bölünür ve karboksilik asitler oluşur.

Potasyum permanganat ile reaksiyon sadece diol üretmek için kullanılmaz, aynı zamanda alkenlerin kolayca belirlenmesini sağlayan basit bir test olarak da kullanılır. Permanganat çözeltisi yoğun bir mor renge sahiptir. İncelenen örnek bir alken içeriyorsa, buna birkaç damla permanganat çözeltisi eklendiğinde ikincisinin menekşe rengi hemen kahverengiye döner. Yalnızca alkinler ve aldehitler aynı renk değişimine neden olur. Diğer sınıfların çoğunun bileşikleri bu koşullar altında reaksiyona girmez. Yukarıda açıklanan prosedüre Bayer testi denir. Çeşitli sınıflardaki bileşiklerin Bayer testine oranı aşağıda gösterilmiştir: pozitif test(mor renk kaybolur), negatif test (mor renk kalır).

Alil halojenasyon

Alkenler serbest radikal halojenasyonuna tabi tutulursa, çift bağa bitişik karbon atomundaki hidrojen atomları en kolay şekilde halojenle değiştirilir. Alken molekülündeki bu pozisyona alilik denir:

Alilik brominasyon için spesifik reaktif -bromosüksinimittir. Katı bir maddedir.

Moleküler brom uçucu, son derece toksik ve tehlikeli bir sıvı iken ısıtıldığında (bazen peroksitlerle kataliz gereklidir), N-bromosüksinimit brom atomlarının kaynağı haline gelir.

Halojenasyon, alilik pozisyona doğru ilerler, çünkü arada oluşan alilik radikal, bir alken molekülünden elde edilebilecek diğer herhangi bir serbest radikalden daha stabildir. Dolayısıyla diğerlerinden daha kolay oluşan bu radikaldir. Alilik radikalin artan stabilitesi, eşleşmemiş elektronun iki karbon atomu üzerinde delokalize olmasının bir sonucu olarak rezonans stabilizasyonu ile açıklanmaktadır. Alilik klorlamanın mekanizması aşağıda gösterilmiştir:

Alkenler ozon tarafından parçalanarak aldehitler ve ketonlar oluşturulur ve bu da alkenlerin yapısının belirlenmesine olanak sağlar. Alkenler, alkanları oluşturmak için hidrojenasyona ve diolleri oluşturmak için oksidasyona uğrar. Çift bağ içeren bu reaksiyonlara ek olarak alkenler, çift bağa bitişik bir konuma seçici halojenasyonla karakterize edilir. Çift bağın kendisi etkilenmez.

Alkenlere elektrofilik katılma

Çift bağa eklenen grupların doğası gereği birbirinden farklı olan elektrofilik katılma reaksiyonları aynı iki aşamalı mekanizmaya sahiptir. İlk aşamada, elektrofilik (elektron ilgisine sahip) bir parçacık (örneğin bir katyon) elektron bulutu tarafından çekilir ve bir çift bağ yoluyla birleşir:

Çoğu durumda Markovnikov kuralı karşılanır - elektrofil çift bağın en hidrojenlenmiş ucuna, nükleofil ise tam tersine bağlanır. Bu reaksiyonlar, karşılık gelen fonksiyonel grupların oluşumunun tartışıldığı bölümlerde daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Örneğin hidrojen bromürün eklenmesi Bölüm 2'de tartışılmaktadır. 5'te (haloalkanların sentezinin tartışıldığı yer), suyun eklenmesi Bölüm'de tartışılmaktadır. 7 (alkollerin sentezi). Burada, dolgusuz bir dış elektron kabuğuna sahip pozitif yüklü parçacıkların rolünü ve bunların -elektronlarla etkileşimlerini yalnızca bir kez daha vurgulayacağız. Ayrıca birkaç örnek verelim:

Alkenler, çift bağa eklenen elektrofilik reaktiflerle reaksiyona girer. Reaksiyon iki aşamada gerçekleşir. Haloalkanlar ve alkoller gibi çeşitli sınıflardaki bileşikler bu şekilde hazırlanır.

Diyagram 6-1. Alkenlere elektrofilik katılma reaksiyonları

Alkenlerin fiziksel özellikleri alkanlarınkine benzer, ancak hepsinin biraz daha düşük fiziksel özellikleri vardır. erime noktası ve kaynama noktaları karşılık gelen alkanlardan daha fazladır. Örneğin pentanın kaynama noktası 36 °C, penten-1 - 30 °C'dir. Şu tarihte: normal koşullar Alkenler C2 - C4 gazlardır. C 5 – C 15 - sıvılar, C 16'dan başlayarak - katılar. Alkenler suda çözünmezler fakat organik çözücülerde oldukça çözünürler.

Alkenler doğada nadirdir. Alkenler endüstriyel kullanım için değerli hammaddeler olduğundan organik sentez bunları elde etmenin birçok yolu geliştirilmiştir.

1. Alkenlerin ana endüstriyel kaynağı, petrolün bir parçası olan alkanların parçalanmasıdır:

3. Laboratuvar koşullarında alkenler, komşulardan eliminasyon reaksiyonları ile elde edilir. karbon atomları iki atom veya iki atom grubu bölünür ve ilave bir p-bağı oluşur. Bu tür reaksiyonlar aşağıdakileri içerir.

1) Alkollerin dehidrasyonu, su giderici maddelerle, örneğin sülfürik asitle, 150 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ısıtıldıklarında meydana gelir:

H2O alkollerden, HBr ve HCl alkil halojenürlerden elimine edildiğinde, hidrojen atomu tercihen en az sayıda hidrojen atomuna (en az hidrojenlenmiş karbon atomundan) bağlı olan komşu karbon atomlarından elimine edilir. Bu modele Zaitsev kuralı denir.

3) Bitişik karbon atomlarında halojen atomlarına sahip dihalojenürler aktif metallerle ısıtıldığında halojensizleştirme meydana gelir:

CH2Br -CHBr -CH3 + Mg → CH2 =CH-CH3 + Mg Br2.

Alkenlerin kimyasal özellikleri, moleküllerinde çift bağ bulunmasıyla belirlenir. P bağının elektron yoğunluğu oldukça hareketlidir ve elektrofilik parçacıklarla kolayca reaksiyona girer. Bu nedenle alkenlerin birçok reaksiyonu mekanizmaya göre ilerler. elektrofilik ekleme AE sembolüyle gösterilir (İngilizceden elektrofilik ekleme). Elektrofilik katılma reaksiyonları birkaç aşamada meydana gelen iyonik işlemlerdir.

İlk aşamada, elektrofilik bir parçacık (çoğunlukla bu bir H + protonudur) çift bağın p-elektronları ile etkileşime girer ve bir p-kompleksi oluşturur, bu daha sonra aralarında kovalent bir s-bağı oluşturarak bir karbokasyona dönüştürülür. elektrofilik parçacık ve karbon atomlarından biri:

alken p-kompleks karbokasyon

İkinci aşamada, karbokatyon X-anyonu ile reaksiyona girerek ikinci bir s-bağı oluşturur. elektron çifti anyon:

Elektrofilik katılma reaksiyonlarında, bir hidrojen iyonu, daha büyük negatif yüke sahip olan çift bağdaki karbon atomuna bağlanır. Yük dağılımı, ikame edicilerin etkisi altında p-elektron yoğunluğundaki değişimle belirlenir: .

+I etkisi sergileyen elektron veren ikame ediciler, p-elektron yoğunluğunu daha hidrojenlenmiş bir karbon atomuna kaydırır ve üzerinde kısmi bir negatif yük oluşturur. Bu açıklıyor Markovnikov'un kuralı: simetrik olmayan alkenlere HX (X = Hal, OH, CN, vb.) gibi polar moleküller eklenirken, hidrojen tercihen çift bağda daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna bağlanır.

Hadi düşünelim spesifik örnekler ekleme reaksiyonları.

1) Hidrohalojenasyon. Alkenler hidrojen halojenürlerle (HCl, HBr) etkileşime girdiğinde alkil halojenürler oluşur:

CH3-CH = CH2 + HBr® CH3-CHBr-CH3.

Reaksiyon ürünleri Markovnikov kuralına göre belirlenir.

Bununla birlikte, herhangi bir organik peroksit varlığında polar HX moleküllerinin Markovnikov kuralına göre alkenlerle reaksiyona girmediği vurgulanmalıdır:

Bunun nedeni, peroksitin varlığının radikal olmaktan ziyade radikallere neden olmasıdır. iyon mekanizması reaksiyonlar.

2) Hidrasyon. Alkenler mineral asitlerin (sülfürik, fosforik) varlığında suyla reaksiyona girdiğinde alkoller oluşur. Mineral asitler katalizör görevi görür ve proton kaynağıdır. Suyun eklenmesi de Markovnikov kuralına göre yapılır:

CH3-CH = CH2 + HON® CH3-CH(OH)-CH3.

3) Halojenasyon. Alkenler bromlu suyun rengini bozar:

CH2 = CH2 + Br2® B-CH2-CH2Br.

Bu reaksiyon bir çift bağ için nitelikseldir.

4) Hidrojenasyon. Hidrojen ilavesi metal katalizörlerin etkisi altında gerçekleşir:

burada R = H, CH3, Cl, C6H5, vb. CH2=CHR molekülüne monomer denir, ortaya çıkan bileşiğe polimer denir, n sayısı polimerizasyon derecesidir.

Çeşitli alken türevlerinin polimerizasyonu değerli endüstriyel ürünler üretir: polietilen, polipropilen, polivinil klorür ve diğerleri.

Alkenler ayrıca oksidasyon reaksiyonlarına da uğrarlar. Alkenlerin hafif oksidasyonu sırasında sulu çözelti potasyum permanganat (Wagner reaksiyonu) oluşur dihidrik alkoller:

ZSN2 =CH2 + 2KMn O4 + 4H20® ZNOSN2-CH2OH + 2MnO2 ↓ + 2KOH.

Bu reaksiyonun bir sonucu olarak, potasyum permanganatın mor çözeltisinin rengi hızla değişir ve kahverengi bir manganez (IV) oksit çökeltisi çöker. Bu reaksiyon, bromlu suyun renk giderme reaksiyonu gibi, bir çift bağ için nitelikseldir. Alkenlerin asidik bir ortamda kaynayan bir potasyum permanganat çözeltisi ile şiddetli oksidasyonu sırasında, çift bağ, ketonlar, karboksilik asitler veya CO2 oluşumu ile tamamen kırılır, örneğin:

Oksidasyon ürünlerine dayanarak orijinal alkendeki çift bağın konumu belirlenebilir.

Diğer tüm hidrokarbonlar gibi alkenler de yanar ve bol miktarda havayla karbondioksit ve su oluşturur:

C n H 2 n + Zn /2O 2® n CO 2 + n H 2 O.

Hava sınırlı olduğunda alkenlerin yanması karbon monoksit ve su oluşumuna yol açabilir:

CnH2n + nO2® nCO + nH20.

Bir alkeni oksijenle karıştırırsanız ve bu karışımı 200°C'ye ısıtılmış bir gümüş katalizörden geçirirseniz, bir alken oksit (epoksialkan) oluşur, örneğin:

Alkenler herhangi bir sıcaklıkta ozon tarafından oksitlenir (ozon, oksijenden daha güçlü bir oksitleyici maddedir). Ozon gazı, oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda metan tetraklorür içindeki bir alken çözeltisinden geçirilirse, bir ekleme reaksiyonu meydana gelir ve karşılık gelen ozonitler (siklik peroksitler) oluşur. Ozonitler çok kararsızdır ve kolayca patlayabilir. Bu nedenle, genellikle izole edilmezler, ancak üretimden hemen sonra suyla ayrıştırılırlar - bu, yapısı ozonlamaya maruz kalan alkenin yapısını gösteren karbonil bileşikleri (aldehitler veya ketonlar) üretir.

Düşük alkenler endüstriyel organik sentezler için önemli başlangıç ​​malzemeleridir. Etilenden elde edilir etanol, polietilen, polistiren. Propen, polipropilen, fenol, aseton ve gliserinin sentezi için kullanılır.

Alkenler, karbon atomları arasında çift bağa sahip olan bir organik bileşik sınıfıdır, yapısal formülü CnH2n'dir. Olefin moleküllerindeki çift bağ bir σ bağı ve bir π bağıdır. Böylece, iki karbon atomu hayal edersek ve bunları bir düzleme yerleştirirsek, σ bağı düzlemde, π bağı ise düzlemin üstünde ve altında yer alacaktır (neden bahsettiğimiz hakkında hiçbir fikriniz yoksa, bkz. Kimyasal bağlarla ilgili bölüm).

Hibridizasyon

Alkenlerde sp2 hibridizasyonu meydana gelir, bunun için H-C-H açısı 120 derecedir ve C=C bağ uzunluğu 0,134 nm'dir.

Yapı

π bağının varlığından şu sonuç çıkar ve deneysel olarak doğrulanır:

• Yapısı gereği alken moleküllerindeki çift bağ, dış etkilere normal σ bağından daha duyarlıdır.
• Çift bağ, σ bağının etrafında dönmeyi imkansız hale getirir, bu da izomerlerin varlığını ima eder, bu izomerlere cis- ve trans- denir.
• π bağı σ bağından daha az güçlüdür çünkü elektronlar atomların merkezlerinden daha uzaktadır.

Fiziki ozellikleri

Alkenlerin fiziksel özellikleri benzerdir. fiziki ozellikleri alkanlar. Beşe kadar karbon atomuna sahip olan alkenler gaz halindedir. normal koşullar. Altı ila 16 karbon atomu içeren moleküller sıvı hal ve 17 karbon atomundan alkenler normal koşullar altında katı haldedir.

Alkenlerin kaynama noktası her CH2 grubu için ortalama 30 derece artar, tıpkı alkanlar gibi dallar da maddenin kaynama noktasını düşürür.

Bir π bağının varlığı, olefinleri suda az çözünür hale getirir, bu da onların düşük polaritesine neden olur. Alkenler polar olmayan maddelerdir ve polar olmayan çözücüler ve zayıf polar çözücüler içinde çözünürler.

Alkenlerin yoğunluğu alkanlardan daha yüksek, ancak suyunkinden daha düşüktür.

İzomerizm

• Karbon iskelet izomerizmi: 1-büten ve 2-metilpropen
• Çift bağ pozisyonu izomerizmi: 1-buten ve 2-buten
• Sınıflar arası izomerizm: 1-buten ve siklobutan

Tepkiler

Alkenlerin karakteristik reaksiyonları katılma reaksiyonlarıdır, π bağı kırılır ve ortaya çıkan elektronlar kolaylıkla yeni bir elementi kabul eder. Bir π bağının varlığı şu anlama gelir: büyük miktar enerji, bu nedenle, kural olarak, ekleme reaksiyonları doğası gereği ekzotermiktir, yani. ısının serbest bırakılmasına devam edin.

İlave reaksiyonları

Hidrojen halojenürlerin eklenmesi

Hidrojen halojenürler, alkenlerin çift bağına kolayca katılarak halojenürler oluşturur ben S. Hidrojen halojenürler ile karıştırılır asetik asit veya doğrudan gaz halinde, bir alkenle karıştırılmış halde. Reaksiyon mekanizmasını dikkate almak için Markovnikov kuralını bilmeniz gerekir.

Markovnikov'un kuralı

Etilen homologları asitlerle etkileşime girdiğinde hidrojen daha hidrojenlenmiş bir karbon atomuna bağlanır.
Kuralın bir istisnası olan alkinlerin hidroborasyonu, alkinler hakkındaki makalede tartışılacaktır.

Alkenlere hidrojen halojenürlerin eklenmesi için reaksiyon mekanizması şu şekildedir: hidrojen halojenür molekülündeki bağın homolitik bir bölünmesi meydana gelir, bir proton ve bir halojen anyonu oluşur. Bir karbokatyon oluşturmak için bir alkene bir proton eklenir, bu reaksiyon endotermiktir ve yüksek seviye Aktivasyon enerjisi olduğundan reaksiyon yavaş gerçekleşir. Oluşan karbokasyon çok reaktif olduğundan halojene kolayca bağlanır; aktivasyon enerjisi düşüktür, dolayısıyla bu adım reaksiyonu engellemez.

Oda sıcaklığında alkenler, karbon tetraklorür varlığında klor ve brom ile reaksiyona girer. Halojen ekleme reaksiyonunun mekanizması aşağıdaki gibidir: π bağındaki elektronlar halojen molekülü X2'ye etki eder. Halojen olefine yaklaştıkça halojen molekülündeki elektronlar daha uzaktaki bir atoma kayar, böylece halojen molekülü polarize olur, en yakın atom pozitif yüke, daha uzaktaki atom ise negatif yüke sahiptir. Halojen molekülündeki bağın heterolitik bölünmesi meydana gelir ve bir katyon ve bir anyon oluşur. Halojen katyonu, bir π bağı elektron çifti ve katyonun serbest bir elektron çifti aracılığıyla iki karbon atomuna bağlanır. Geriye kalan halojen anyonu, haloalken molekülündeki karbon atomlarından birine etki ederek parçalanır. C-C-X döngüsü ve bir dihaloalken oluşturulması.

Alken katılma reaksiyonlarının iki ana uygulaması vardır; birincisi niceliksel analiz, çift bağ sayısının emilen X2 moleküllerinin sayısına göre belirlenmesi. İkincisi sanayide. Plastik üretimi vinil klorüre dayanmaktadır. Trikloretilen ve tetrakloretilen, asetilen yağları ve kauçuklar için mükemmel çözücülerdir.

Hidrojenasyon

Bir alkene hidrojen gazının eklenmesi Pt, Pd veya Ni katalizörleri ile gerçekleşir. Reaksiyon sonucunda alkanlar oluşur. Katalitik hidrojen ilave reaksiyonunun ana uygulaması öncelikle kantitatif analizdir. H2 moleküllerinin geri kalanına dayanarak maddedeki çift bağların sayısını belirleyebilirsiniz. İkincisi, bitkisel yağlar ve balık yağları doymamış karbonlardır ve bu hidrojenasyon, erime noktasının artmasına neden olarak onları katı yağlara dönüştürür. Açık bu süreç Margarin üretimi kuruldu.

Hidrasyon

Alkenler sülfürik asitle karıştırıldığında alkil hidrojen sülfatlar oluşur. Alkil hidrojen sülfatlar suyla seyreltildiğinde ve ısıtıldığında alkol oluşur. Bir reaksiyon örneği, etenin (etilen) sülfürik asitle karıştırılması, ardından suyla karıştırılması ve ısıtılmasıdır; sonuç etanoldür.

Oksidasyon

Alkenler, örneğin KMnO 4, O 3, OsO 4 vb. gibi çeşitli maddeler tarafından kolayca oksitlenir. Alkenlerin iki tür oksidasyonu vardır: σ bağını kırmadan π bağının bölünmesi ve σ ve π bağlarının bölünmesi. Sigma bağını kırmadan yapılan oksidasyona yumuşak oksidasyon, sigma bağının kırılmasına ise sert oksidasyon denir.

Etenin σ bağını kırmadan oksidasyonu epoksitleri oluşturur (epoksitler sikliktir) C-C-O bileşikleri) veya dihidrik alkoller. σ bağının bölünmesiyle oksidasyon asetonlar, aldehitler ve karboksilik asitler oluşturur.

Potasyum permanganat ile oksidasyon

Alkenlerin potasyum permanganatın etkisi altındaki oksidasyon reaksiyonlarına Egor Vagner tarafından keşfedilen denir ve onun adını taşır. Wagner reaksiyonunda oksidasyon, organik bir çözücüde (aseton veya etanol), 0-10°C sıcaklıkta, zayıf bir potasyum permanganat çözeltisinde meydana gelir. Reaksiyon sonucunda dihidrik alkoller oluşur ve potasyum permanganatın rengi değişir.

Polimerizasyon

Çoğu basit alken kendi kendine katılma reaksiyonlarına girebilir, böylece yapısal birimlerden büyük moleküller oluşabilir. Bu kadar büyük moleküllere polimerler denir; polimeri oluşturan reaksiyona ise polimerizasyon denir. Basit yapısal birimler polimerleri oluşturanlara monomer denir. Bir polimer, tekrar eden bir grubun parantez içine alınarak "n" alt indisi ile belirtilir. çok sayıda tekrarlar, örneğin: "-(CH2-CH2) n -" - polietilen. Polimerizasyon işlemleri plastik ve elyaf üretiminin temelini oluşturur.

Radikal polimerizasyon

Radikal polimerizasyon, bir katalizör (oksijen veya peroksit) yardımıyla başlatılır. Reaksiyon üç aşamadan oluşur:

Başlatma
ROOR → 2RO.
CH 2 = CH-C 6 H 5 → RO - CH2C. H-C 6 H 5

Zincir büyümesi
R.O. - CH2C. H-C6H5 + CH2 =CH-C6H5 → RO-CH2-CH(C6H5)-CH2-C. -C5H6

Rekombinasyon yoluyla zincirin sonlandırılması
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C 6 H 5 → CH 2 -CH-C 6 H 5 -CH 2 -CH-C 6 H 5
Orantısızlık nedeniyle devre kopması
CH2-C. H-C6H5 + CH2-C. H-C6H5 → CH=CH-C6H5 + CH2-CH2-C6H5

İyonik polimerizasyon

Alkenleri polimerleştirmenin bir başka yolu iyonik polimerizasyondur. Reaksiyon, ara ürünlerin (karbokatyonlar ve karbanyonlar) oluşumuyla ilerler. Birinci karbokasyonun oluşumu genellikle bir Lewis asidi kullanılarak gerçekleştirilir; buna göre bir karbanyonun oluşumu bir Lewis bazı ile reaksiyon yoluyla gerçekleşir.

A + CH2 =CH-X → A-CH2 -C + H-X → ... → A-CH2 -CHX-CH2 -CHX-CH2C + HX ...

B + CH2 =CH-X → B-CH2 -C - H-X → ... → B-CH2 -CHX-CH2 -CHX-CH2C - HX ...

Yaygın polimerler

En yaygın polimerler şunlardır:

İsimlendirme

Alkanlara benzer şekilde alkenlerin adı ilk bölümden oluşur - ana zincirdeki karbon atomlarının sayısını gösteren bir önek ve -ene son eki. Bir alken, çift bağa sahip bir bileşiktir, dolayısıyla alken molekülleri iki karbon atomuyla başlar. Listedeki ilki eten, et- - iki karbon atomu, -en - bir çift bağın varlığıdır.

Molekülde üçten fazla karbon atomu varsa, çift bağın konumunu belirtmek gerekir, örneğin büten iki tipte olabilir:

CH2 =CH—CH2 —CH3
CH3 —CH=CH—CH3

Çift bağın konumunu belirtmek için bir sayı eklemeniz gerekir; yukarıdaki örnekte sırasıyla 1-buten ve 2-buten olacaktır (1-buten ve 2-buten isimleri de kullanılır, ancak bunlar sistematik).

Çift bağın varlığı, moleküllerin yerleşebildiği izomerizmi gerektirir. farklı taraflarörneğin bir çift bağdan:

Bu izomerizme cis- (Z-zusammen, Almanca'dan birlikte) ve trans- (E-entgegen, Almanca'nın tersi) denir, ilk durumda cis-1,2-dikloroeten (veya (Z)-1,2-dikloroeten) ), ikincide - trans-1,2-dikloroeten (veya (E)-1,2-dikloroeten).

Alkenler doymamış hidrokarbonlar Atomlar arasında bir çift bağ bulunanlar. Diğer isimleri olefinlerdir, bu sınıftaki bileşiklerin keşif tarihi ile ilişkilidir. Temel olarak bu maddeler doğada bulunmaz, ancak insanlar tarafından pratik amaçlarla sentezlenir. IUPAC terminolojisinde bu bileşiklerin adları alkanlarla aynı prensibe göre oluşturulur, yalnızca "an" son ekinin yerine "en" gelir.

Temas halinde

Alkenlerin yapısı

Çift bağ oluşumunda rol oynayan iki karbon atomu her zaman sp2 hibridizasyonundadır ve aralarındaki açı 120 derecedir. π -π yörüngelerinin üst üste binmesiyle çift bağ oluşur, ancak çok güçlü değildir, dolayısıyla bu bağ kolaylıkla kırılabilir, bu da maddelerin kimyasal özelliklerinde kullanılır.

İzomerizm

Sınır değerlerle karşılaştırıldığında bu hidrokarbonlarda mümkündür. daha fazla tür,üstelik hem mekansal hem de yapısal. Yapısal izomerizm ayrıca çeşitli tiplere ayrılabilir.

Birincisi alkanlar için de mevcuttur ve karbon atomlarının farklı bir bağlantı düzeninden oluşur. Dolayısıyla penten-2 ​​ve 2-metilbuten-2 izomer olabilir. İkincisi ise çift bağın pozisyonundaki değişikliktir.

Bu bileşiklerde uzaysal izomerizm, çift bağın ortaya çıkması nedeniyle mümkündür. Geometrik ve optik olmak üzere iki tipte gelir.

Geometrik izomerizm doğadaki en yaygın türlerden biridir ve hemen hemen her zaman geometrik izomerler kökten farklı fiziksel ve Kimyasal özellikler. Ayırt etmek cis ve trans izomerleri.İlkinde, ikame ediciler çoklu bağın bir tarafında bulunurken, trans izomerlerde farklı düzlemlerde bulunurlar.

Alkenlerin hazırlanması

Diğer birçok madde gibi bunlar da ilk olarak tamamen tesadüfen elde edildi.

17. yüzyılın sonlarında Alman kimyager ve araştırmacı Becher, sülfürik asidin etil alkol üzerindeki etkisini inceledi ve şunu fark etti: bilinmeyen gaz aldı metandan daha reaktiftir.

Daha sonra birkaç bilim adamı daha benzer çalışmalar yaptı ve bu gazın klorla etkileşime girdiğinde yağlı bir madde oluşturduğunu da öğrendiler.

Bu nedenle başlangıçta bu sınıftaki bileşikler Olefin adı verilen bu da yağlı olarak tercüme edilir. Ancak yine de bilim adamları bu bileşiğin bileşimini ve yapısını belirleyemediler. Bu, yalnızca iki yüzyıl sonra, on dokuzuncu yüzyılın sonunda gerçekleşti.

Şu anda alken elde etmenin birçok yolu vardır.

Endüstriyel yöntemler

Fiş endüstriyel yöntemler:

1. Doymuş hidrokarbonların dehidrojenasyonu. Bu reaksiyon yalnızca yüksek sıcaklıkların (yaklaşık 400 derece) ve katalizörlerin (krom oksit 3 veya platin-alümina katalizörleri) etkisi altında mümkündür.
2. Dihaloalkanların halojensizleştirilmesi. Yalnızca çinko veya magnezyum varlığında meydana gelir ve yüksek sıcaklıklar.
3. Halojenlenmiş alkanların dehidrohalojenasyonu. Sodyum veya kullanılarak gerçekleştirilir. potasyum tuzları organik asitler yüksek sıcaklıklarda.

Önemli! Alkenlerin üretilmesine yönelik bu yöntemler saf bir ürün vermez; reaksiyonun sonucu doymamış hidrokarbonların bir karışımı olacaktır. Aralarındaki baskın bağlantı Zaitsev kuralı kullanılarak belirlenir. Hidrojenin, hidrojenlerle en az bağa sahip olan karbon atomundan uzaklaştırılma olasılığının yüksek olduğunu belirtir.

Alkollerin dehidrasyonu. Sadece ısıtılarak ve su giderme özelliğine sahip güçlü mineral asitlerin çözeltileri varlığında gerçekleştirilebilir.

Alkinlerin hidrojenasyonu. Yalnızca paladyum katalizörlerinin varlığında mümkündür.

Alkenlerin kimyasal özellikleri

Alkenler çok kimyasal olarak aktif maddeler. Bu büyük ölçüde çift bağın varlığından kaynaklanmaktadır. Bu sınıftaki bileşikler için en karakteristik reaksiyonlar elektrofilik ve radikal katılmadır.

1. Alkenlerin halojenlenmesi klasik bir elektrofilik katılma reaksiyonudur. Yalnızca inert organik çözücülerin, çoğunlukla da karbon tetraklorürün varlığında meydana gelir.
2. Hidrohalojenasyon. Bu tür ekleme Markovnikov kuralına göre gerçekleştirilir. İyon, çift bağın yakınındaki daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna bağlanır ve buna göre halojenür iyonu, ikinci karbon atomuna bağlanır. Bu kural, peroksit bileşiklerinin - Harrosh etkisi - varlığında ihlal edilir. Hidrojen halojenürün eklenmesi Markovnikov kuralının tamamen tersi şekilde gerçekleşir.
3. Hidroborasyon. Bu reaksiyonun pratik önemi büyüktür. Bu nedenle onu keşfeden ve inceleyen bilim adamı bile Nobel Ödülü'nü aldı. Bu reaksiyon birkaç aşamada gerçekleştirilir ve Markovnikov kuralına göre bor iyonu ilavesi gerçekleşmez.
4. Alken hidrasyonu veya ilavesi. Bu reaksiyon da Markovnikov kuralına göre ilerlemektedir. Hidroksit iyonu, çift bağda en az hidrojenlenmiş karbon atomuna bağlanır.
5. Alkilasyon endüstride sıklıkla kullanılan başka bir reaksiyondur. Etki altında doymamış hidrokarbonlara doymuş hidrokarbonların eklenmesinden oluşur. Düşük sıcaklık artırmak için katalizörler kullanılır. atom kütlesi bağlantılar. Katalizör çoğunlukla güçlü mineral asitlerdir. Bu reaksiyon aynı zamanda serbest radikal mekanizması yoluyla da gerçekleşebilir.
6. Alkenlerin polimerizasyonu, doymuş hidrokarbonlara özgü olmayan başka bir reaksiyondur. Fiziksel özellikleri farklı olan güçlü bir bileşik oluşturmak için çok sayıda molekülün birbirine bağlanmasını içerir.

n, belirli bir reaksiyonda temasa geçen moleküllerin sayısıdır. Uygulamanın ön koşulu asidik bir ortamdır, yükselmiş sıcaklık ve artan kan basıncı.

Alkenler ayrıca diğer elektrofilik katılma reaksiyonlarıyla da karakterize edilir. bu kadar yaygın pratik dağıtım alamadı.

Örneğin alkollerin eter oluşturma reaksiyonu.

Veya doymamış ketonlar üretmek için asit klorürlerin eklenmesi - Kondakov reaksiyonu.

Not! Bu reaksiyon yalnızca çinko klorür katalizörünün varlığında mümkündür.

Alkenlere özgü bir sonraki büyük reaksiyon sınıfı radikal katılma reaksiyonlarıdır. Bu reaksiyonlar ancak yüksek sıcaklıkların, ışınlamanın ve diğer eylemlerin etkisi altında serbest radikaller oluştuğunda mümkündür. En karakteristik radikal katılma reaksiyonu, doymuş hidrokarbonların oluşumuyla hidrojenasyondur. Yalnızca sıcaklıkların etkisi altında ve bir platin katalizörün varlığında meydana gelir.

Çift bağın varlığından dolayı alkenler farklı özelliklerle karakterize edilir. oksidasyon reaksiyonları.

• Yanma klasik bir oksidasyon reaksiyonudur. Katalizörler olmadan iyi çalışır. Oksijen miktarına bağlı olarak farklı son ürünler mümkündür: karbondioksitten karbona.
• Nötr bir ortamda potasyum permanganat ile oksidasyon. Ürünler: polihidrik alkoller ve kahverengi manganez dioksit çökeltisi. Bu reaksiyon alkenler için niteliksel olarak kabul edilir.
• Ayrıca nötr bir ortamda hidrojen peroksit, osmiyum oksit 8 ve diğer oksitleyici maddelerle hafif oksidasyon gerçekleştirilebilir. Alkenlerin hafif oksidasyonu, yalnızca bir bağın bölünmesiyle karakterize edilir; reaksiyon ürünü, kural olarak, polihidrik alkollerdir.
• Her iki bağın kırıldığı ve asitlerin veya ketonların oluştuğu sert oksidasyon da mümkündür. Asidik bir ortam bir önkoşuldur; diğer asitler de yan ürünler oluşturmak üzere oksidasyona uğrayabileceğinden en sık sülfürik asit kullanılır.

En basit organik bileşikler doymuş ve doymamış hidrokarbonlardır. Bunlar alkanlar, alkinler, alkenler sınıfının maddelerini içerir.

Formüllerinde belirli bir sıra ve miktarda hidrojen ve karbon atomları bulunur. Genellikle doğada bulunurlar.

Alkenlerin belirlenmesi

Bunların başka bir adı da olefinler veya etilen hidrokarbonlardır. Bu, 18. yüzyılda yağlı bir sıvı olan etilen klorür keşfedildiğinde bu sınıftaki bileşiklere tam olarak böyle adlandırılmıştı.

Alkenler hidrojen ve karbon elementlerinden oluşan maddeleri içerir. Asiklik hidrokarbonlara aittirler. Molekülleri, iki karbon atomunu birbirine bağlayan tek bir çift (doymamış) bağ içerir.

Alken formülleri

Her bileşik sınıfının kendi kimyasal tanımı vardır. İçlerinde elementlerin sembolleri periyodik tablo her maddenin bileşimi ve bağ yapısı belirtilmiştir.

Alkenlerin genel formülü şu şekilde gösterilir: CnH2n, burada n sayısı 2'den büyük veya eşittir. Şifresi çözüldüğünde her karbon atomuna karşılık iki hidrojen atomunun olduğu görülebilir.

Homolog serilerden alkenlerin moleküler formülleri aşağıdaki yapılarla temsil edilir: C2H4, C3H6, C4H8, C5H10, C6H12, C7H14, C8H16 , C9H18, C10H20. Sonraki her hidrokarbonun bir karbon ve 2 hidrojen daha içerdiği görülebilir.

Var grafik tanımı düzenleme ve düzen kimyasal bileşikler alkenlerin yapısal formülü ile gösterilen moleküldeki atomlar arasında değerlik çizgileri kullanılarak karbonların hidrojenlerle bağı gösterilir.

Alkenlerin yapısal formülü genişletilmiş biçimde gösterilebilir. kimyasal elementler ve bağlantılar. Olefinlerin daha kısa ifadesi, değerlik çubukları kullanılarak karbon ve hidrojen kombinasyonunu göstermez.

İskelet formülü en basit yapıyı belirtir. Kırık çizgi molekülün tabanını temsil eder; burada karbon atomları uçları ve uçları ile temsil edilir ve bağlantılar hidrojeni belirtir.

Olefinlerin isimleri nasıl oluşur?

CH3-HC=CH2 + H20 → CH3-OHCH-CH3.

Alkenler sülfürik asite maruz kaldıklarında sülfonasyon süreci meydana gelir:

CH3 -HC=CH2 + HO−OSO−OH → CH3 -CH3CH-O−SO2 −OH.

Reaksiyon, asit esterlerin, örneğin izopropil sülfürik asitin oluşumuyla ilerler.

Alkenler, su ve karbondioksit oluşturmak üzere oksijenin etkisi altında yakıldıklarında oksidasyona maruz kalırlar:

2CH3-HC=CH2 + 9O2 → 6C02 + 6H20.

Olefinik bileşiklerin ve seyreltik potasyum permanganatın bir çözelti formundaki etkileşimi, iki atomlu bir yapıya sahip glikollerin veya alkollerin oluşumuna yol açar. Bu reaksiyon aynı zamanda etilen glikol oluşumu ve çözeltinin renginin değişmesi ile oksidatiftir:

3H2C=CH2 + 4H20+ 2KMnO4 → 3OHCH-CHOH+ 2Mn02 +2KOH.

Alken molekülleri polimerizasyon sürecine serbest radikal veya katyon-anyon mekanizmasıyla dahil olabilir. İlk durumda peroksitlerin etkisi altında polietilen tipi bir polimer elde edilir.

İkinci mekanizmaya göre asitler katyonik katalizör görevi görür ve organometalik maddeler anyonik katalizör görevi görür ve stereoselektif bir polimer açığa çıkarır.

Alkanlar nelerdir

Bunlara ayrıca parafinler veya doymuş asiklik hidrokarbonlar da denir. Yalnızca doymuş basit bağları içeren doğrusal veya dallanmış bir yapıya sahiptirler. Bu sınıfın tüm temsilcileri C n H 2n+2 genel formülüne sahiptir.

Sadece karbon ve hidrojen atomları içerirler. Alkenlerin genel formülü doymuş hidrokarbonların tanımlanmasından oluşur.

Alkanların isimleri ve özellikleri

Bu sınıfın en basit temsilcisi metandır. Bunu etan, propan ve bütan gibi maddeler takip etmektedir. İsimleri rakamın köküne dayanmaktadır Yunan-an son eki eklenir. Alkanların isimleri IUPAC terminolojisinde listelenmiştir.

Alkenlerin, alkinlerin, alkanların genel formülü yalnızca iki tür atom içerir. Bunlar karbon ve hidrojen elementlerini içerir. Her üç sınıfta da karbon atomu sayısı aynıdır, fark yalnızca çıkarılabilen veya eklenebilen hidrojen sayısındadır. Ondan doymamış bileşikler elde edilir. Parafin temsilcileri, moleküllerinde olefinlerden 2 daha fazla hidrojen atomu içerir, bu da doğrulanır Genel formül alkanlar, alkenler. Alken yapısı, çift bağın varlığından dolayı doymamış olarak kabul edilir.

Al-canlardaki su ve karbon atomlarının sayısını karşılaştırırsak, değer diğer karbon -ro-dov sınıflarıyla karşılaştırıldığında maksimum olacaktır.

Metandan başlayıp bütanla biten (C1'den C4'e kadar) maddeler gaz halinde bulunur.

İÇİNDE sıvı form C5 ila C16 arasındaki homolog aralıktaki hidrokarbonlar temsil edilir. Ana zincirde 17 karbon atomu bulunan bir alkan ile başlayarak geçiş meydana gelir. Fiziksel durumu katı forma dönüşür.

Karbon iskeletindeki izomerizm ve molekülün optik modifikasyonları ile karakterize edilirler.

Parafinlerde karbon değerlerinin, σ tipi bir bağ oluşumuyla tamamen komşu karbonlar veya sular tarafından işgal edildiği kabul edilir. Kimyasal açıdan bakıldığında, bu onların zayıf özelliklerini belirler, bu nedenle alkanlara ilgiden yoksun dovs veya doymuş kömürler denir.

Molekülün radikal halojenasyonu, sülfoklorinasyonu veya nitrasyonu ile ilişkili ikame reaksiyonlarına maruz kalırlar.

Parafinler yüksek sıcaklıklarda oksidasyon, yanma veya ayrışma sürecine girer. Reaksiyon hızlandırıcıların etkisi altında hidrojen atomları uzaklaştırılır veya alkanlar dehidrojene edilir.

Alkinler nelerdir

Karbon zincirinde üçlü bağ bulunan asetilen hidrokarbonlar olarak da adlandırılırlar. Alkinlerin yapısı CnH2n-2 genel formülüyle tanımlanır. Alkanlardan farklı olarak asetilen hidrokarbonların dört hidrojen atomundan yoksun olduğunu göstermektedir. Bunların yerini iki π bileşiğinin oluşturduğu üçlü bağ alır.

Bu yapı bu sınıfın kimyasal özelliklerini belirler. Yapısal formül alkenler ve alkinler, moleküllerinin doymamışlığının yanı sıra ikili (H2C꞊CH2) ve üçlü (HC≡CH) bağın varlığını açıkça gösterir.

Alkinlerin adı ve özellikleri

En basit temsilcisi asetilen veya HC≡CH'dir. Aynı zamanda etin olarak da adlandırılır. -an ekinin çıkarıldığı ve -in ekinin eklendiği doymuş bir hidrokarbonun adından gelir. Uzun alkinlerin adlarında sayı üçlü bağın yerini gösterir.

Doymuş ve doymamış hidrokarbonların yapısını bilerek, alkinlerin genel formülünü hangi harfin gösterdiğini belirleyebilirsiniz: a) CnH2n; c) CnH2n+2; c) CnH2n-2; d) CnH2n-6. Doğru cevap üçüncü seçenektir.

Asetilenden başlayıp bütanla biten (C2'den C4'e kadar) maddeler gaz halindedir.

Sıvı formda C5'ten C17'ye kadar homolog aralıkta hidrokarbonlar vardır. Ana zincirinde 18 karbon atomu bulunan bir alkin ile başlayarak fiziksel durumdan katı forma geçiş meydana gelir.

Karbon iskeletindeki üçlü bağ konumundaki izomerizm ve molekülün sınıflar arası modifikasyonları ile karakterize edilirler.

İle kimyasal özellikler asetilen hidrokarbonlar alkenlere benzer.

Alkinlerin bir terminal üçlü bağı varsa, o zaman alkinit tuzlarının (örneğin NaC≡CNa) oluşumuyla bir asit işlevini yerine getirirler. İki π bağının varlığı, sodyum asetiliden molekülünü, ikame reaksiyonlarına giren güçlü bir nükleofil yapar.

Asetilen, dikloroasetilen üretmek için bakır klorür varlığında klorlamaya, haloalkinlerin etkisi altında yoğunlaşarak diasetilen moleküllerini açığa çıkarır.

Alkinler, halojenasyon, hidrohalojenasyon, hidrasyon ve karbonilasyonun temelini oluşturan reaksiyonlara katılırlar. Ancak bu tür işlemler çift bağa sahip alkenlere göre daha zayıftır.

Asetilen hidrokarbonlar için bir alkol, birincil amin veya hidrojen sülfür molekülünün nükleofilik katılma reaksiyonları mümkündür.