1.2 Алкены

Методы получения

1. При действии спиртовых растворов щелочей на галогенпроизводные отщепляется галогеноводород и образуется двойная связь:

СН₃-СН₂-CH₂Br СН₃-СН₂=CH₂ + NaBr + H₂O

Если в -положении к атому углерода, связанному с галогеном, находятся третичный, вторичный и первичный атомы водорода, то преимущественно отщепляется третичный атом водорода, в меньшей степени вторичный и тем более первичный (правило Зайцева).

KOH (спирт)

2. Действием на спирты водоотнимающих средств:

3. При действии Zn или Мg на дигалогенпроизводные с двумя атомами галогена у соседних атомов углерода:

4. Гидрированием ацетиленовых углеводородов над катализаторами:

5. Алкены в виде сложных смесей получаются при крекинге нефти

Химические свойства

Наличие в молекулах алкенов двойной связи, состоящей из - и - связей, предопределяет их повышенную реакционную способность в реакциях присоединения, так как -связь прочнее чем связь.

Естественно ожидать, что реакции алкенов будут проходить по двойной связи, а следовательно, будут реакциями присоединения, а не реакциями замещения, характерными для ранее рассмотренных алканов.

1. Присоединение водорода. Присоединение водорода к алкенам приводит к образованию предельных углеводородов:

СН₃-СН=CH₂ + Н₂ СН₃-СН₂-CH₃

2. Присоединение галогенов. Галогены присоединяются к алкенам с образованием вицинальных дигалогенпроизводных, т. е. содержащих атомы галогена у соседних атомов углерода.

3. Присоединение галогенводородов. Галогеноводороды присоединяются к алкенам с образованием галогеналкилов. Присоединение в случае несимметричных молекул идет по правилу Марковникова, т. е. водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода (с наибольшим числом водородных атомов):

4. Присоединение воды и серной кислоты. В присутствии кислот вода присоединяется по двойной связи в соответствии с правилом Марковникова:

R-CH=CН₂ + H₂О R-CH-CН₃

│

ОН

Так же идет и реакция с серной кислотой:

R-CH=CН₂ + H₂SО₄ R-CH-CН₃

│

OSО₃H

5. Окисление перманганатом калия в нейтральной или слабо­щелочной среде приводит к образованию гликолей.

3R-CH=CH-R + 2KMnO₄ + 4H₂O 3R-CH – CH–R+ 2KOH + 2MnO₂

│ │

OH OH

Кислые растворы перманганата окисляют алкены с разрывом цепи по С=С связи с образованием кислот или кетонов:

6. Действие озона на алкены. Действие озона на алкены приводит к образованию кристаллических сильно взрывчатых озонидов, которые при гидролизе образуют альдегиды или кетоны:

Реакция часто применяется для определения положения двойной связи в молекуле, так как по образующимся карбонильным соединениям можно представить себе и строение исходного алкена.

7. Полимеризация алкенов. Большое значение получила полимеризация этилена и пропилена в полимеры с молекулярной массой около 10⁵. До 1953 г. в основном применялась радикальная (инициируемая свободными радикалами) полимеризация, однако после, работ Циглера и Натта используют ионную полимеризацию (инициируемую ионами). Процесс полимеризации проводят в присутствии катализатора (триэтилалюминия или тетрахлортитана):

n CH₂=CH₂ -(СН₂-СН₂ )_n-

Полиэтилен, получаемый этим способом, представляет coбoй предельный углеводород с неразветвленной цепью. Благодаря сочетанию многих ценных свойств полиэтилен имеет очень широкое применение. Он является одним из лучших материалов для изоляции кабелей, применяется в радарной технике, радиотехнике, сельском хозяйстве и др. Из него изготавливают трубы, шланги, сосуды, тару для сельскохозяйственных продуктов и удобрений, пленки различной толщины и многие бытовые предметы.

3. Алкины

Методы получения

Наиболее общим способом получения ацетиленовых углеводородов является действие спиртового раствора щелочей на дигалогенпроизводные предельных углеводородов с вицинальным (а) или геминальным (б) расположением атомов галогена

а)

б)

Так как вицинальные дигалогенпроизводные обычно получают присоединением галогенов к этиленовым углеводородам, то реакцию (а) можно рассматривать как реакцию превращения этиленовых угле­водородов в ацетиленовые.

Геминальные дигалогенпроизводные (оба атома галогена у одного атома углерода) являются производными кетонов или альдегидов и, следовательно, с помощью реакций (б) можно осуществить переход от карбонильных соединений к алкинам. При отщеплении галогеноводородов действует правило Зайцева: водород отщеп­ляется от углеродного атома, содержащего меньшее количество атомов водорода.

Ацетилен можно получать непосредственно при высокотемпературном крекинге (термическом или электротермическом) метана или более сложных углеводородов:

2СН₄ Н-С С-Н + ЗН₂

а так же при гидролизе карбида кальция – продукта высокотемпературного взаимодействия оксида кальция и углерода:

СаСО₃ СаО + СО₂

СаО +3С CаC₂ + СО

CаC₂ + Н₂О СН СН + Са(ОН)₂