Спирты
Определение
Спирты (алканолы) – органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (групп —ОН), соединенных с углеводородным радикалом.
Классификация спиртов
Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии Sp2 гибридизации.
Валентный угол HCH = CCH = 120 градусов
Длина связи С=С = 0,134 нм
1 нм = 1*10 в -9 степени метра
Валентный угол HCH = CCH = 120 градусов
Длина связи С=С = 0,134 нм
1 нм = 1*10 в -9 степени метра
Негибридизованные орбитали атомов углерода располагаются перпендикулярно плоскости молекулы и образуют одну ПИ связь.
Сигма связь, лежащая на линии, соединяющей ядра атомов.
Все атомы лежат в одной плоскости.
Пи – связь – это связь, не лежащая на линии, соединяющей ядра атомов.
Вращение относительно двойной связи С=С невозможно!
Сигма связь, лежащая на линии, соединяющей ядра атомов.
Все атомы лежат в одной плоскости.
Пи – связь – это связь, не лежащая на линии, соединяющей ядра атомов.
Вращение относительно двойной связи С=С невозможно!
Гомологический ряд алкенов
Структурные формулы алкенов
C2H4 – этен - этилен
C3H6 – пропен - пропилен
C4H8 – бутен
C5H10 – пентен
Номенклатура и изомерия алкенов
Выбираем самую длинную цепь с двойной связью, нумеруем от двойной связи атомы углерода, называем самую длинную цепь
В названии алкана меняем
Ан на Ен
В конце указываем номер атома углерода после которого стоит двойная связь
Например
Структурная изомерия
Для циклоалканов характерна структурная изомерия, связанная с разным числом углеродных атомов в кольце, разным числом углеродных атомов в заместителях и с положением заместителей в цикле.
- Изомерия углеродного скелета (начиная с С4Н8).
Простейший алкен, для которого характерны структурные изомеры, — это бутен
- Изомерия положения двойной связи (начиная с С4Н8):
- Межклассовая изомерия, начиная с С3Н6
(алкены изомерны другому классу соединений —циклоалканам):
Пространственная изомерия
- Геометрическая или цис-транс изомерия
В цис-изомерах заместители находятся по одну сторону от плоскости цикла, в транс-изомерах – заместители расположены по разные стороны.
Эти два изомера нельзя перевести друг в друга без вращения вокруг двойной связи С=С, а это вращение требует разрыва π-связи и затраты большого количества энергии.
Поэтому цис- и транс-изомеры – это разные вещества, которые отличаются друг от друга физическими и химическими свойствами.
Вследствие жесткой закрепленности атомов поворотная изомерия относительно двойной связи не проявляется.
Алкены, имеющие у каждого из двух атомов углерода при двойной связи различные заместители, могут существовать в виде двух пространственных изомеров, отличающихся расположением заместителей относительно плоскости π-связи.
Так, в молекуле бутена-2 СН3–СН=СН–СН3 группы СН3 могут находиться либо по одну сторону от двойной связи в цис-изомере, либо по разные стороны в транс-изомере.
Поэтому цис- и транс-изомеры – это разные вещества, которые отличаются друг от друга физическими и химическими свойствами.
Вследствие жесткой закрепленности атомов поворотная изомерия относительно двойной связи не проявляется.
Алкены, имеющие у каждого из двух атомов углерода при двойной связи различные заместители, могут существовать в виде двух пространственных изомеров, отличающихся расположением заместителей относительно плоскости π-связи.
Так, в молекуле бутена-2 СН3–СН=СН–СН3 группы СН3 могут находиться либо по одну сторону от двойной связи в цис-изомере, либо по разные стороны в транс-изомере.
Химические свойства алкенов
Реакции присоединения
А) Гидрирование
Реакция протекает в присутствии катализатора Ni или Pd . Водород присоединяется по месту разрыва двойной связи, образуются алканы
Реакция протекает в присутствии катализатора Ni или Pd . Водород присоединяется по месту разрыва двойной связи, образуются алканы
Обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на непредельные УВ.
Реакция не требует облучения или нагревания.Б) Галогенирование
В отличие от алканов, для которых характерно заместительное галогенирование, алкены присоединяют атомы галогена по месту разрыва двойной связи, образуются дигалогеналканы
В отличие от алканов, для которых характерно заместительное галогенирование, алкены присоединяют атомы галогена по месту разрыва двойной связи, образуются дигалогеналканы
Б) Гидрогалогенирование
Гидрогалогенирование несимметричных алкенов идет по правилу Марковникова, образуются галогеналканы:
Гидрогалогенирование несимметричных алкенов идет по правилу Марковникова, образуются галогеналканы:
Правило МАРКОВНИКОВА:
Водород присоединяется к наиболее гидрогинезированному атому углерода, а галоген к наименее.
Водород присоединяется к наиболее гидрогинезированному атому углерода, а галоген к наименее.
Особый случай *: гидробромирование в присутствии пероксидов, оно идет против правила Марковникова:
Г) Гидратация
Реакцию проводят в присутствии серной кислоты, образуются спирты . Результат реакции также подчиняется Правилу Марковникова:
Реакцию проводят в присутствии серной кислоты, образуются спирты . Результат реакции также подчиняется Правилу Марковникова:
n – степень полимеризации, число звеньев в цепи полимера. n может достигать десятков или даже сотен тысяч.
Реакция идет по сложной технологии в присутствии катализатора
Д) Полимеризация
Полимеризация – соединение большого числа исходных молекул в длинную цепь – полимер.
Например, полимеризация этилена дает важный упаковочный материал полиэтилен:
Полимеризация – соединение большого числа исходных молекул в длинную цепь – полимер.
Например, полимеризация этилена дает важный упаковочный материал полиэтилен:
Окисление алкенов
А) Горение
Как и все углеводороды, алкены горят на воздухе, происходит полное окисление до углекислого газа и воды
Как и все углеводороды, алкены горят на воздухе, происходит полное окисление до углекислого газа и воды
Обесцвечивание марганцовки – еще одна качественная реакция на кратные связи.
Б) Реакция Вагнера (мягкое окисление)
Реакцию проводят с раствором перманганат калия на холоде. Положения двойной связи занимают гидрокси-группы, образуются двухатомный спирты:
Реакцию проводят с раствором перманганат калия на холоде. Положения двойной связи занимают гидрокси-группы, образуются двухатомный спирты:
Вторичные углероды окисляются до карбоксильных групп
Г) Жесткое окисление в кислой среде
Окисление проводят раствором перманганат калия или дихромат калия в кислой среде при нагревании.
Цепь разрывается по месту двойной связи, результат реакции зависит от строения исходного алкена
Окисление проводят раствором перманганат калия или дихромат калия в кислой среде при нагревании.
Цепь разрывается по месту двойной связи, результат реакции зависит от строения исходного алкена
Первичный углерод окисляется до угольной кислоты, но она распадается на углекислый газ и воду
Вторичные углероды окисляются до карбоксилатных групп, образуются соли
Д) Жесткое окисление в нейтральной среде
Окисление проводят раствором перманганата или дихромата калия при нагревании.
Цепь разрывается по месту двойной связи, результат реакции зависит от строения исходного алкена, исчерпавающая информация в основной статье, здесь ограничимся парой примеров
Окисление проводят раствором перманганата или дихромата калия при нагревании.
Цепь разрывается по месту двойной связи, результат реакции зависит от строения исходного алкена, исчерпавающая информация в основной статье, здесь ограничимся парой примеров
Первичный углерод окисляется до карбоната калия
Дополнительные реакции
Галогенирование заместительное
В особых условиях возможно не только присоединительное, но и заместительное галогенирование алкенов. Двойная связь не рвется, галоген идет к углероду, соседнему с двойной связью, образуются галогеналкены
В особых условиях возможно не только присоединительное, но и заместительное галогенирование алкенов. Двойная связь не рвется, галоген идет к углероду, соседнему с двойной связью, образуются галогеналкены
Реакция изомеризации
Изомеризация алкенов проходит при нагревании в присутствии катализатора, при изомеризации либо перемещается двойная связь в более стабильное положение:
Изомеризация алкенов проходит при нагревании в присутствии катализатора, при изомеризации либо перемещается двойная связь в более стабильное положение:
На практике образуется смесь этих продуктов
Либо линейная структура меняется на разветвленную (что тоже является более стабильным состоянием):
Получение алкенов
1.Дегидрирование алканов
Алканы с длинным углеродным скелетом, содержащие 5 и более атомов углерода в главной цепи, при нагревании в присутствии металлических катализаторов образуют циклические соединения.
При этом протекает дегидроциклизация – процесс отщепления водорода с образованием замкнутого цикла.
Гексан при нагревании в присутствии оксида хрома (III) в зависимости от условий может образовать циклогексан и потом бензол:
Алканы с длинным углеродным скелетом, содержащие 5 и более атомов углерода в главной цепи, при нагревании в присутствии металлических катализаторов образуют циклические соединения.
При этом протекает дегидроциклизация – процесс отщепления водорода с образованием замкнутого цикла.
Гексан при нагревании в присутствии оксида хрома (III) в зависимости от условий может образовать циклогексан и потом бензол:
Гептан при дегидрировании в присутствии катализатора образует метилциклогексан и далее толуол.
Дегидроциклизация алканов — важный промышленный способ получения циклоалканов.
2. Гидрирование бензола и его гомологов
При гидрировании бензола при нагревании и в присутствии катализатора образуется циклогексан
При гидрировании бензола при нагревании и в присутствии катализатора образуется циклогексан
При гидрировании толуола образуется метилциклогексан
Этим способом можно получить только циклогексан и его гомологи с шестичленным кольцом.
1,4-дибромбутан циклобутан
3. Дегалогенирование дигалогеналканов
При действии активных металлов на дигалогеналканы, в которых между атомами галогенов находится три и более атомов углерода.
Таким образом можно синтезировать циклоалканы заданного строения, в том числе циклоалканы с малыми циклами (С3 и С4).
При действии активных металлов на дигалогеналканы, в которых между атомами галогенов находится три и более атомов углерода.
Таким образом можно синтезировать циклоалканы заданного строения, в том числе циклоалканы с малыми циклами (С3 и С4).