Алкани и алкени
Алкани (граница наситени) naz.yut alifaticheskieuglevodorody kotroye във всички валенции на въглеродните атоми не изразходвани за образуването на прости С-С връзки са наситени с водородни атоми. Най-простият представител на алкани NE-Ся метан.
Ctroenie. Всеки атом в алкани С е в състояние SP 3 -hybridization и образува четири сигма облигации С-С и С-Н ъгли, които са равни на 109 между 0 28'.Dlina С-С връзка в алкани равни на 0.154 пМ. Общата формула на хомоложна серия от алкани С п H2N + 2
Алкени се наричат ненаситени въглеводороди, чиито молекули съдържат една двойна връзка. Първият представител на този клас - етилен СН2 = СН2. във връзка с това, което се нарича още алкени етилен въглеводороди. Общата формула на хомоложна серия от алкени Cn H2N
Структура. въглеродни атоми в двойната връзка са в NP 2 -hybridization. три # 963; -връзките образуват хибридни орбитали са разположени в една равнина под ъгъл от 120 ° помежду си. π-връзка се образува при припокриване nonhybrid 2P орбитали техните съсед въглеродни атома. В този случай, атомната р орбитали се припокриват не е в пространството на internuclear, но извън него. Такива "страничен" припокриват по-малко ефективно от аксиалния и следователно, π-връзка е по-силен от # 963; л - svyaz.Dopolnitelnoe две свързващи въглеродни атома прът води до факта, че разстоянието между намалява ядра, в Тъй като двойната връзка е комбинация от # 963; - и я-връзки. Дължината на двойна връзка С = С е 0,133 нанометра, който е по същество по-малък от един дължина връзка (0.154 пМ). двойна връзка енергия (606 кДж / мол) е по-малко от два пъти енергия единична връзка (347 * 2 = 694 кДж / мол); това се дължи на по-ниска енергия п-връзка.
При нормални условия, първите четири членовете на хомоложна серия от алкани кал (Ci-С4) - газ няма цвят и мирис. Алкани неразклонен структура от С5 до С17 - Най безцветна течност с характерна миризма на бензин. Алкани по-започващи с С18. - бели твърди, мазни при допир. Тъй като броят на въглеродните атоми във веригата, напр. с увеличаване на молекулното тегло, увеличаване темпо-perature кипене алкани топене и плътност. Всички насища практика имат възможност за неразтворими във вода, но разтворими в неполярни-ционни органични разтворители (бензен, tetrahlorme- Tang). Течни и твърди алкани са лесно смесими един с друг.
При нормални условия на С2-С4-алкени - е разпенващ-Най вещество е безцветна и без мирис, С5 -S15 - безцветни евреин кости, като се започне с С16 - твърди вещества. Купища nerastvo-алкени във вода, но могат да бъдат разтворени в органичен разтворител е Ras. Газообразни алкени образуват експлозивни смеси с въздуха. В сравнение с алкани, имащи същия брой въглеродни атоми, алкени имат малко по-ниски температури на топене и кипене точки.
Първи. В промишлеността зало- алкани са получени от естествени източници - петрол и природен газ.
Кракване. Този процес на homolytic скъсване С-С връзки, която се влива при нагряване органичен положителни съществува без достъп на въздух в присъствие на или без катализатор. Когато крекинг на висши алкани въглеродни вериги прекъсвания в половината да образуват алкан и алкен:
хексан пропен пропан
Лабораторни методи. Vlaboratornyh условия предварително разумни въглеводороди синтезирани по няколко начина. Ние се фокусираме само върху най-важните от тях.
Wurtz реакция. При нагряване monogalogenzameschennyh алкани с метален натрий или цинков прах в Luciano алкани с два пъти броя на въглеродните атоми. Два алкилови радикала, като омрежен Xia между загуба халогенни атоми са:
2-бромопропан с 2-бромопропан 2,3-диметилбутан
За разлика от алкани, алкени в природата почти не среща-са.
Промишлени методи за полу-cheniya етилен, базирани на въглеводороди превръщане на алкани на алкени използват естествени източници на въглеводороди (главно нефт и природен газ). Основният промишлен начин cheniya полу-крекинг на алкани алкени е включена в маслото и свързан газ: т
Лабораторни методи. Всички лабораторни методи cheniya полу-алкени се основават на реакцията на елиминиране в ко-toryh на два съседни въглеродни атома се разцепват свързани атоми или групи от атоми, в резултат, поради освободените валенции между въглеродния атом,-E възниква π-връзка.
CHCI 3 + Cl2 → CCl4 + HCI (тетрахлорметан)
Нитриране от Коновалов. Под действието на разредени алкани азотна киселина при 140 ° С и малък натиск NII потоци радикал реакция заместване:
Кракване. химичните свойства на алкани за да се извършват накъде им крекинг, обсъдено по-горе, като метод за получаване на наситени и ненаситени въглеводороди.
Да разгледаме специфични примери на присъединителни реакции.
1) Gidrogapogenirovanie. При взаимодействие на алкени с водородни халиди (HCI, HBr) образуват халогениди:
в присъствието на органична-пероксид етнически полярна молекула HX реагира с алкени не правило Markovnikov е:
Това се дължи на факта, че присъствието на пероксид причини за локално вместо механизъм йон реакция.
2) хидратация. При взаимодействие на алкени с вода в присъствие на минерални киселини (сярна, фосфорна) са оформени алкохоли. Mine киселина-секторна действат като катализатори и са източник на протони. Присъединяването вода също продължава, като правило Markovnikov на:
Халогени. Алкени обезцветяват бром вода:
Тази реакция е качеството на двойна връзка.
4) хидрогениране. добавяне на водород в присъствието на Me CAT:
5) полимеризация на алкени и техните производни в присъствие на кисели потоци чрез механизъм AE:
където R - N, СН, С, С6 Н5 и т.н. Молекула CH2 = CHR, наречен едночлен ром, полученото съединение - полимер, броят на N - степен на полимеризация.
Поляризация различни производни алкени дава ценни промишлени продукти: полиетилен, полипропилен, поливинилхлорид други (виж глава 32..).
Освен допълнение към алкени се характеризира също чрез реакция на окисляване. В леко окисление на алкени с воден разтвор на калиев перманганат (реакция Wagner), оформен двувалентни алкохоли:
В резултат на тази реакция лилав разтвор на калиев перманганат и пада бързо обезцветени кафява утайка от манганов оксид (IV). Тази реакция, като реакцията на обезцветяване на бром вода е качество на двойна връзка. Когато твърд окисление на алкени с точка на кипене разтвор на калиев перманганат в кисела среда prois ходи пълно празнина на двойната връзка за образуване кетони, карбоксилни киселини или СО2. например:
6.Elektronnoe структура бензол. Open стойност "ароматни свойства" план.
Химичните свойства на бензен. Механизъм SE реакции.
Ароматност карбоциклени съединения.
Съгласно ароматност разбере способността на определени непрекъснати-фитинги съединения лесно влиза в реакции на заместване, а не на връзка, и на действието на окислителни агенти, температурна стабилност, и така нататък. N. Тази концепция се образува в резултат на изследване на свойствата на съединенията, редица бензен, по-специално Cn въглеводороден състав H2N-6. който, въпреки формално ненаситеност лесно претърпяват реакции на заместване и резистентни към оксиди-делител.
Най-важният представител на ароматни въглеводороди NE-С6 H6 бензен желаят да се създаде. Бензен молекула съдържа шест въглеродни атома и шест водородни атоми, образуващи шест-членен пръстен. Бензен молекула обикновено се представено чрез следната формула (Кекуле, 1858): Но тази формула, съответстваща на елементарен състав на бензен, не отговаря на много от неговите характеристики:
бензен не дава качествени реакции на ненасищане;
бензен реакция типично заместване, вместо на присъединяване;
Кекуле формула не е в състояние да обясни равенството на разстоянията между въглеродните атоми, която се провежда в реално бензен молекула.
За да се измъкнем от тази трудност, Кекуле призна, че бензен е непрекъснато движение на двойните връзки.
Понастоящем няма единен метод за графично представяне на молекулата на бензен с оглед на реалните си свойства. Но за да се подчертае, еднаквост-електронна плътност в молекулата на бензен, прибягват до следните формули:
Химичните свойства на бензен. 1. Халогени. Бензен не реагира с хлор или бром в нормални условия. Реакцията може да се осъществи само в присъствието на катализатор - безводен AlCl3. FeSl3. AlVr3. Реакцията се получава халогениран арена:
Ролята на катализатора е в неутрална поляризация халогенни молекули за образуване на електрофилни частици от тях:
2. нитриране. Бензен реагира много бавно с концентрирана азотна киселина, дори при силно нагряване. Въпреки това, тъй действие nazyvaemoynitruyuschey смес (смес от концентрирана азотна и сярна киселина) реакцията на нитриране е доста лесно:
3. Sulfirovanie. Реакцията лесно се осъществява в "димяща" сярна киселина (олеум):
4. Alkilirovaniepo Фридел-занаяти. Реакцията се среща в управлението на бензеновия пръстен алкилова група, до получаване на хомолози на бензен. Реакцията протича под действието на бензен RSL халоалкани в присъствието на катализатори - алуминиеви халогениди. катализатор се редуцира до поляризация RSL молекули за образуване електрофилен частици:
В зависимост от структурата на радикала в халоалкани да получите различни хомолози на бензен:
5. алкилиране на алкени. Тези реакции са широко използвани в индустрията за производство на етилбензен и изопропилбензол (кумол). Алкилирането се провежда в присъствието на AlCl3 катализатор. Механизмът на реакция подобна на механизма на предишната реакция
Всички от горните реакции се процедира чрез електрофилно заместване механизъм SE.
Присъединителните реакции на арени водят до разрушаването на ароматна система и изискват много енергия, така протичат само при строги условия.
6. хидрогениране. Реакция на водород към арени продължава нагряване и високо налягане в присъствието на метални катализатори (Ni, Pt, Pd). Бензен се превръща в циклохексан. бензенови хомолози и - в циклохексанови производни:
7. радикална халогениране. Взаимодействието на бензен пара с хлор се извършва с радикал механизъм само под въздействието на екстремни ултравиолетова радиация. Така бензен отдава три хлорни молекули и твърди форми - хексахлорциклохексан (hexachloran) С6 H6 SL6:
8. Окислението с атмосферен кислород. От гледна точка на устойчивост на действието на окисляване бензен напомня алкани. Само със силно загряване (400 ° С) бензен пара с кислород в присъствието на катализатор V2 О5 смес от малеинова киселина и анхидрид:
7.Vliyanie I и II orientant от вида на потока SE реакции.
Ефект съществуващи в заместител в бензеновия пръстен може да бъде обяснено по отношение на електронните ефекти. Въз основа на това заместителите могат да бъдат разделени на 3 основни групи:
1. Заместителите ускоряване на реакцията в сравнение с незаместен бензен (активиране) и направлява заместване в орто, р - позиция.
2. Заместителите забавят реакция (дезактивиране) и водачи заместване в орто, -para- позиция.
3. Заместителите забавят реакция (дезактивиране) и Ръководства заместване на мета - позиция.
Заместителите посочени в параграфите 1.2 (орто, пара-orientant) заместителя са наречени I-ти вид; отбелязано в параграф 3 (мета orientant) - зам.-II-ри вид. По-долу е класификация често срещаните в заместители са съвместими с техните електронни ефекти
Orientant I-во вид (орто, мета, пара)
Orientant II-ри вид (мета)