Шпаргалки к экзаменам и зачётам

 

 

ЭТИЛЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

 

Это углеводороды открытого строения с одной двойной связью. Общая молекулярны формула С_nН_2n (содержит на два атома водорода меньше по сравнению с парафинами).

 

Гомологический ряд		Тривиальное название
С2Н4	СН2=СН2	Этилен
С3Н6	СН2=СН-СН3	Пропилен
С4Н8	СН2=СН-СН2-СН3	-бутилен
	СН3-СН=СН-СН3	-бутилен
	СН2=С-СН3               СН3	Изобутилен

 

Тривиальное название отличается от названия соответствующих предельных углеводородов окончанием "илен".

Углеводород С₄Н₈ имеет и структурные, и пространственные изомеры.

Структурная изомерия представлена изомерией цепи

СН₂=СН-СН₂-СН₃ и СН₂=С-СН₃

                                           СН₃

и изомерией положения двойной связи

СН₂=СН-СН₂-СН₃ и СН₃-СН=СН-СН₃.

Пространственная изомерия наблюдается тогда, когда оба ненасыщенных атома углерода имеют хотя бы по одному заместителю. Например, СН₃-СН=СН-СН₃, так как относительно двойной связи нет свободного вращения, положение групп, связанных с ненасыщенным атомом углерода, является фиксированным в пространстве, при этом может быть два различных соединения, а именно:

H        H                                                          CH₃        H

   C=C                                                                   C=C

CH₃  CH₃                                                            H       CH₃

       цис-изомер                                                       транс-изомер

Этот вид изомерии называется геометрической или цис-транс-измоерией. Цис-изомеры более полярны и имеют более высокие температуры кипения.

 

Номенклатура

Рациональная номенклатура рассматривает этиленовые углеводороды как производные простейшего члена ряда – этилена.

 

	Рациональная	IUPAC
СН3-СН=СН2	метилэтилен	пропен
СН3-СН-СН=СН2	этилэтилен	1-бутен
СН3-СН=СН-СН3	Sim диметилэтилен	2-бутен
СН3-С=СН2         СН3	Asim диметилэтилен	2-метил-1-пропен

 

Систематическая номенклатура. За основу беертся самая длинная углеродная цепь, в состав которой входит двойная связь. Эта цепь нумеруется с того конца, к которому ближе расположена двойная связь; радикалы, не вошедшие в основную цепь, перечисляются вначале названия. Положение их указывается цифрами, затем идет название основы, которая строится аналогично названию предельного углеводорода с заменой суффикса "ан" на "ен". Положение двойной связи указывается меньшей цифрой перед названием основы.

 

Способы получения

1. Дегидрогенизация и крекинг предельных углеводородов (промышленные методы получения) см. свойства парафинов.

2. Отщепление галогеноводорода от моногалогенопроизводных предельных углеводородов.

    H  H

H-C-C-H HCl + CH₂=CH₂

    H  Cl

        хлористый этил

Реакция идет при более мягких условиях, если действовать спиртовым раствором целочи

        H  H

CH₃-C-C-CH₃ + KOH CH₃-CH=CH-CH₃

       Cl H            (спирт)  -H₂O               -бутилен

            хлористый вторбутил

Реакция протекает согласно правила Зайцева: водород отщепляется от наменее гидрированного из двух соседних с галогеносодержащим атомов углерода, т.к. термодинамически более устойчивы олефины, у которых непредельные атомы углерода связаны с алкилами, а не с водородом.

    H                H

H-C-CH=CH-C-H         --сопряжение с участием 12-электронов

    H                H             С-Н связей

3. Дегидратация спиртов протекает в присутствии сильных минеральных кислот (Н₂S0₄, H₃PO₄).

        OH

СH₃-CH-CH₂-CH₃ CH₃-CH=CH-CH₃ + H₂O

     вторичный бутиловый спирт                   -бутилен

4. Отщепление 2-х атомов галогена от вицинальных дигалогенопроизводных углеводородов.

СH₂-CH₂ + Zn  ZnBr₂ + CH₂=CH₂

 Br   Br

5. Частичное гидрирование ацетиленовых углеводородов

CHCH + H₂ CH₂=CH₂

 

Физические свойства олефинов

1. Температура кипения олефинов немного ниже (на 5-15^оС) температуры кипения соответственных предельных углеводородов. Увеличивается с возрастанием молекулярного веса. Олефины с углеродной цепью С₂ – С₄ – газ; С₅ – С₁₆ – жидкости; С₁₇ и более – твердые вещества.

а. Т_кип нормальных изомеров выше, чем разветвленных;

б. Т_кип цис-изомеров выше, чем транс-изомеров;

в. Т_кип увеличивается при перемещении двойной связи ближе к центру.

2. Температура плавления также зависит от строения. Она выше у транс-изомеров и увеличивается при перемещении двой ной связи ближе к центру.

3. Плотность олефинов несколько выше, чем у парафинов (т.к. больше относительное содержание более тяжелого углерода).

d²⁰₄C₅H₁₂ = 0,626               d²⁰₄C₅H₁₀ = 0,641

4. Олефины растворяются в воде незначительно, но лучше, чем парафины. Растворимость увеличивается с увеличением полярности углеводорода. Олефины хорошо растворяются в растворах солей тяжелых металлов, например, в растворе CuCl (вследствие комплексообразования).

5. Оптические свойства. Олефины имеют более высокий показатель преломления, что говорит об их более высокой поляризуемости.

6. Олефины дают избирательное поглощение в инфракрасной области (1670 – 1560 см^-1 и 100 – 830 см^-1). В УФ-области олефины дают поглощение при 180-200 нм.

 

Химические свойства олефинов

Химические свойства олефинов обусловлены природой двойных связей.

1)     Двойная связь состоит из неравноценных связей: d-связи и p-связи. p-связь отличается от d-связи меньшей прочностью и большей поляризуемостью. Благодаря малой прочности p-связь легко разрывается. Этим обуславливается способность олефинов вступать в реакции присоединения.

2)     В зависимости от характера реагента и условий проведения реакции могут идти или по гомолитическому, или по гетеролитическому механизму.

3)     Благодаря легкой поляризуемости p-электронов и их способности захватывать положительные частицы. большинство реакций олефинов протекают по гетеролитическому электрофильному механизму.