Для того, чтобы алкен имел cis и trans изомеры необходимо, чтобы у атомов С при двойной связи были два разных заместителя.

Способы получения алкенов.

1. Дегидрирование алканов (отщепление Н₂):

условие: катализаторы Ni,t; Pt, Pd.

Cr₂O₃ (t: 400 – 600)

Cr₂O₃

СН₃ – СН₂ – СН₃ СН₃ – СН = СН₂ + Н₂

пропан 450⁰ пропен

2. Дегидратация спиртов (отщепление Н₂О):

условие: Н₂SO₄ конц., t > 140⁰

По правилу Зайцева – отщепление Н происходит от наименее гидрированного атома С.

Н₂SO₄ конц.

СН₃ – СН – СН₂ – СН₃ СН₃ – СН = СН – СН₃ + Н₂О

| t > 140⁰ бутен-2 (основной продукт) и

ОН СН₂ = СН – СН₂ – СН₃

бутанол-2 бутен-1 (побочный продукт)

3. Дегидрогалогенирование галогенопроизводных (отщепление НГ):

условие: спиртовой раствор щелочи (КОН, NaОН), по правилу Зайцева

СН₃ CН₃

| NaOH |

СН₃ – С – СН₂ – СН₃ CН₃ – С = СН – СН₃

| спирт.р-р

Cl 2 -метилбутен-2

2- метил -2- хлорбутан

4. Из дигалогенпроизводных

реагент: Zn

 

СН₃ СН₃

| Zn |

СН₃ – С – СН₂ СН₃ – С = СН₂

| | - ZnBr₂

Br Br метилпропен

 

Природа химической связи.

1. С находится в sp² – гибридном состоиянии, связь С=С – двойная s и p, молекула имеет плоскостное строение. p - связь может разрываться и для алкенов характерны реакции присоединения (А).

2. p - связь (С=С) легко поляризуется поэтому разрыв связи может происходить гетеролитиески, следовательно, присоединение протекает по электрофильному механизму А_Е. Если алкен имеет симметричное строение, а реакция протекает в газовой фазе, то возможно А_R.

 

Химические свойства.

1. Гидрирование

реагент: Н₂

условие: катализаторы Ni,t; Pd,Pt (Условия протекания реакций знать обязательно, они помогают правильно написать уравнение реакции)

Ni,t

CH₃ – CН = СН₂ + Н₂ ® CН₃ – СН₂ – СН₃

пропен пропан

2. Галогенирование

Реагент: Cl₂, Br₂ (в растворителе)

Br

CCl₄ |

СН₃ – С = СН₂ + Br₂ ® CН₃ – С – СН₂

| | |

CН₃ CН₃ Br

1,2 -дибром 2 -метилпропан

Обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на непредельные углеводороды.

3. Гидрогалогенирование – присоединение НГ.

Легкость присоединения убывает в следующей последовательности:

HI > HBr > HCl

CH₃ – СН = СН₂ + HBr ® СН₃ – СН – СН₃

|

Br

2 -бромпропан

Механизм А_Е (Знать желательно, но необязательно)

а) +I_эфф +б -б

СН₃ ® СН = СН₂

В результате +I_{эффекта} метильного радикала происходит поляризация С=С связи и на атоме С возникают частично отрицательный (-б) и положительный (+б) заряды. Это распределение электронной плотности, существующее в молекуле до начала реакции, называется статическим эффектом.

б) образование p-комплекса

+б -б +б -б

СН₃ ® СН = СН₂ + Н⁺ ® СН₃ – СН – СН₂

Н⁺ p-комплекс

(p-е облако является донором, а Н⁺ (Е) акцептором, между ними образовалась связь по донорно-акцепторному мехаизму)

в) превращение p-комплекса в s-комплекс

+

СН₃ ® СН – СН₂ СН₃ – СН – СН₃

Н⁺ s-комплекс или карбкатион

4. Гидратация – присоединение Н₂О, образуются спирты

условие: кислотный катализатор, Н₂SO₄

H₂SO₄

CН₂ = СН – СН – СН₃ + Н₂О ® СН₃ – СН – СН – СН₃

| |

ОН СН₃

3 метилбутанол-2

Присоединение (НХ – НГ, Н₂О) происходит по правилу Марковникова (атом Н присоединяется к наиболее гидрированному атому С)

5. Мягкое окисление KMnO₄ в нейтральной среде – реакция гидроксилирования (реакц. Е.Е.Вагнера), образуются диолы – двухатомные спирты

 

3СН₃ – СН = СН₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O ® 3CН₃ – СН – СН₂ + 2KОН + 2MnO₂

| |

OH OH

Обесцвечивание раствора KMnO₄ – качественная реакция на непредельные углеводороды.

6. Жесткое окисление KMnO₄ в кислой среде или K₂Cr₂O₇ в H₂SO₄

Происходит разрыв связи С-С и образуются карбоновые кислоты или кетоны. Реакция служит для установления места положения двойной связи.

5СН₃ – СН = СН – СН₃ + 8KMnO₄,+12H₂SO₄ 10СН₃ – СOOH +8MnSO₄ +4K₂SO₄ + 12H₂O уксусная кислота

7. Полимеризация

кат. Циглера

nСН₂ = СН₂ (- СН₂ – СН₂ -) _n

полиэтилен

Хорошим катализатором в реакциях полимеризацияя этиленовых углеводородов является катализатор Циглера – Натта – Al(C₂H₅)₃·ТiCl₄

Реакция алкенов а аллильном положении

(СН₂ = Сн – СН₂ – радикал аллил)

550⁰

СН₂ = СН – СН₃ + Сl₂ ® CН₂ = СН – СН₂Сl + HCl

Схема химических свойств (на примере пропена).

 

СН₃СООН + СО₂ - СН – СН₂ –

|

KMnO₄ CH₃ n

H₂SO₄. полипропилен

Кат. Циглера

KMnO₄ +Н₂, Pt

СН₃ – СН – СН₂ СН₃ – СН = СН₂ ¾¾¾¾® СН₃ – СН₂ – СН₃

| | H₂O пропан

OH OH +Br₂

(кач. р-ия) (H₂O, CCl₄)

пропандиол-1,2 H₂O, H⁺ +HBr CН₃ – СН – СН₂

| |

Br Br

СН₃ – СН – СН₃ СН₃ – СН – СН₃ 1,2 -дибромпропан

| | (кач. р-ия)

ОН Br

пропанол-2 2- бромпропанол

Алкадиены.

Алкены, содержащие 2 двойные связи называют алкадиенами. Различают три вида алкадиенов:

1. с изолированными двойными связями

СН₂ = СН – (СН₂)_n – CH = СН₂

2. с куммулированными связями

СН₂ = С = СН₂ - аллен

3. с сопряженными связями

СН₂ = СН – СН = СН₂

В сопряженных системах – чередование = и – связей.

 

 

Алкадиены 1,3. (с открытой цепью сопряжения)

СН₂ = СН – СН = СН₂ - бутадиен – 1,3

дивинил

 

СН₂ = С – СН = СН₂ | - 2 метилбутадиен – 1,3

|

СН₃ изопрен

 

СН₂ = С – СН = СН₂

| - 2 – хлорбутадиен-1,3

Cl хлоропрен

Соединения, в которых чередуются двойные и одинарные связи являются сопряженными. Сопряжение – это образование единого p-делокализованного облака, принадлежащего более чем двум атомам. В результате сопряжения выравниваются длины двойных и одинарных связей. Молекула становится более устойчивой.

Способы получения.

Получение бутадиена 1,3

1. Синтез С.В.Лебедева (очень важно!)

ZnO,Al₂O₃

2С₂Н₅ОН СН₂ = СН – СН = СН₂ + H₂ + 2Н₂О

430-450°С