Алкены (олефины, этиленовые
углеводороды)
CnH2n между атомами
углерода одна двойная связь.
Номенклатура: ан ® «ен» или «илен»
Вид гибридизации
атома углерода: sp2; валентный
угол - 120°; λ(С=С) = 0,134 нм; строение: плоское;
Изомерия: 1)
углеродного скелета; 2) положения двойной связи; 3) межклассовая (циклоалканы);
4) пространственная
Ф. св-ва: С2-С4
газы, без цвета; С5-С18 –жидкости; С≥19 –твердые, все
мало растворимы в воде
Х. св-ва: Активны из-за наличия непрочной π-связи
1) горение: CnH2n + 3n/2 O2 ® nCO2 + nH2O + Q
2) термическое
разложение: : CnH2n ® nC + nH2
3) Реакции
присоединения:
Ni
Ø
Гидрирования:
CH2 = CH2 + H2 ® CH3 – CH3
Ø
Галогенирование:
CH2 = CH2 + Сl2 ® CH2Cl – CH2Cl
(1,2-дихлорэтан)
Ø
Гидрогалогенирование:
CH2 = CH2 + HСl ® CH3 – CH2Сl (хлорэтан)
CH2=CH
–CH3 + HCl ®
CH3 – CHCl – CH3 (2-хлорпропан)
Правило
Марковникова:
к несимм. алкенам водород присоединяется к более, а галоген к менее
гидрированному атому углерода
Ø
Гидратация
(присоединение воды)
H3PO4
CH2 = CH2 + HOH ® CH3 – CH2OH
(этиловый спирт, этанол)
Ø
Полимеризация:
n(CH2=CH2) ®(…-CH2 – CH2-…)n
Этилен
полиэтилен
n(CH=CH2)
® (… CH – CH2-…)n
| |
CH3
CH3
4) Дегидрирование
(отщепление водорода)
Cr2O3
CH2=CH
– CH3 ® CHºC –CH3 + H2
пропен пропин
Cr2O3
CH2=CH
– CH3 ® CH2=
C=CH2 + H2
пропен
пропадиен
Способы получения:
1) Из алканов – дегидрирование: (Cr2O3 – катализатор)
CH3 – CH3 ® CH2=CH2 + H2
2) Крекинг алканов с n>6 С10H22 ® C4H8 + C6H14
3) Дегидратацией спиртов
(отщепление воды)
Порядок
отщепления воды определяется правилом Зайцева: водород отщепляется от менее
гидрированного атома углерода.
t°>140; H2SO4
CH3 – CH2OH
® CH2=CH2
+ H2O
4) Из
дигалогенпроизводных: CH3 – CHBr – CH2Br + Zn ®
CH3 – CH
=CH2 + ZnBr2
5) Из
моногалогенпроизводных со спиртовым раствором щелочи: CH3 – CH2Cl + KOH (спирт)® CH2=CH2 + KCl + H2O
Алкины
(ацетиленовые углеводороды)
CnH2n-2 между атомами
углерода одна тройная связь.
Номенклатура: ан ® «ин»
Вид гибридизации
атома углерода: sp; валентный
угол - 180°; λ(С=С) = 0,12 нм; строение: линейное; 1 и 2 π
связи
Изомерия: 1)
углеродного скелета; 2) положения тройной связи; 3) межклассовая (алкадиены);
Ф. св-ва: С2-С4
газы, без цвета; С5-С16 –жидкости; С≥17 –твердые, все
мало растворимы в воде
Х.
св-ва: характерны реакции присоединения
1) Горение (много
С – пламя коптящее)
2C2H2 + 5O2 ® 4CO2 + 2H2O + Q
2) Реакции
присоединения: (катализатор:Ni)
Ø Гидрирование в две
стадии:
CHºCH + H2 ®
CH2=CH2 + H2 ®
CH3 – CH3
aцетилен
этилен этан
Ø Галогенирование
CHºCH + Br2 ®
CHBr=CHBr + Br2 ® CHBr2 –
CHBr2
Ацетилен
1,2-дибромэтен 1,1,2,2-тетрабромэтан
Ø Гидрогалогенирование
(правило Марковникова)
CHºCH + HCl ® CH2=CHCl
+ HCl ® CH3 – CHCl2
ацетилен
винилхлорид 1,1-дихлорэтан
Ø
Гидратации
– реакция Кучерова катализатор: (соль: Hg2+ в кислой
среде H+)
Ø
Гомологи
алкинов дают кетоны:
HgSO4
CHºC – CH3 + HOH ® CH3 – C – CH3 пропанон,
ацетон
||
O
3) Тримеризация
(для ацетилена)
t°,
C (уголь)
3 CH º CH ®
C6H6 (бензол –
ароматический УВ)
4) Замещение
водорода у атома углерода с концевой тройной связью: NH3
2CHºC –CH3 + Ag2O ® 2AgCºC – CH3 + H2O
(качественная
реакция на тройную связь)
2CHºC –CH3 + 2Na ® 2Na – C º C – CH3 + H2
(слабые кислотные
св-ва)
5) окисление
а) в кислой среде:
CHºCH + KMnO4 + H2SO4
® HOOC –COOH + MnSO4
+ K2SO4 + H2O щавелевая кислота
б) в щелочной или
нейтральной:
CHºCH
+ 8KMnO4 ® 3K2C2O4
+ 2KOH + 2H2O + 8MnO2
оксалат
калия
Предельные
одноатомные спирты (алканолы)
CnH2n+1OH или
R – OH
Номенклатура: название
углеводорода + ол: этан + ол = этанол
Изомерия: 1)
углеродного скелета; 2) положения функциональной гидроксильной группы; 3)
межклассовая изомерия – простые эфиры: C2H5OH этанол
; диметиловый эфир –межклассовый изомер CH3 – O – CH3
Физ.
свойства:
даже первый спирт – жидкость; C1-C11 - жидкости,
хорошо растворимы в воде, летучи, имеют запах, с C12 – твердые,
без запаха, не растворимы в воде, между молекулами возможно образование
водородных связей.
Химические свойства:
1) горение: CnH2n+1OH
+ 3n/2O2 ® n CO2 +
(n+1)H2O
2) реакции, идущие
с участием водорода в гидроксильной группе:
Ø С активными
металлами:
2R-OH + 2Na ® H2 + 2R – O – Na
(соли –
алкоголяты)
Ø С
органическими кислотами (этерификации) CH3COOH + HOCH3 ® CH3COOCH3 + H2O
(сложный эфир: метилацетат)
3) Отщепление
ОН-группы (с галогеноводородами)
Ø
R
– OH + HBr ® R – Br + H2O
C2H5OH + HBr ® C2H5Br + H2O
4) реакции с
участием группы «ОН»
Ø
Окисление:
ü
Первичные
спирты окисляются в альдегиды:
C2H5OH
+ CuO ® CH3 – COH(альдегид) + Cu + H2O
ü
Вторичные
спирты окисляются в кетоны
CH3 –
CH(OH) – CH3 + CuO ®
CH3 – C – CH3 + Cu + H2O
|| ацетон
(пропанон)
O
ü
Третичные
спирты не окисляются
Ø
Реакции
дегидратации
(отщепление воды)
ü
Внутримолекулярная
дегидратация дает алкены t°>140 H2SO4
C2H5OH
® CH2 =
CH2 + H2O
ü
Межмолекулярная
– простые эфиры
t°<140 H2SO4
C2H5OH + HOC2H5 ® C2H5 – O – C2H5(диэтиловый
эфир)
+
H2O
Получение спиртов:
1) Гидратация
алкенов: CH2=CH2 +HOH ® CH3 –CH2OH
2) щелочной
гидролиз галогеналканов
C2H5Cl
+ KOH
(водный)® C2H5OH
+ KCl
3) восстановление альдегидов: CH3COH
+ H2 ® C2H5OH
4) брожение глюкозы:
C6H12O6 ® 2CO2 + 2C2H5OH
5) Из синтез-газа
для метанола: CO + 2H2 ® CH3OH
Алканы (предельные,насыщенные
углеводороды, парафины)
CnH2n+2 между атомами
углерода одинарная (d-связь)
Номенклатура: суффикс:
«ан»
Вид гибридизации
атома углерода: sp3; валентный
угол - 109°28¢; λ(С=С) =
0,154 нм; строение: пространственное; тетраэдрическое
Изомерия: 1)
углеродного скелета;
Ф. св-ва: С1-С4
газы, без цвета; С5-С18 –жидкости; С≥19 –твердые, все
мало растворимы в воде
Х. св-ва: Малоактивны из-за прочной d-связи
1) горение: CnH2n+2 + 3n+1/2 O2 ® nCO2 + (n+1)H2O + Q
2) термическое
разложение: CnH2n+2 ® nC + (n+1)H2
3) крекинг:
разложение алканов с большей массой на алкан и алкен с меньшей массой (n>6) t°
С6H14 ® C4H10 + CH2=CH2
гексан бутан этен
4) Изомеризации:
получения изомеров:
AlCl3
CH3 – (CH2)4
– CH3 ® CH3 –
CH – CH – CH3
гексан
| |
CH3 CH3
5) Реакции замещения
- галогенирования идет по
стадиям по радикальному механизму
(водород замещается на галоген) Cl
hn |
CH3 – CH
– CH3 + Cl2 ®
CH3 – C – CH3 + HCl
|
|
CH3 CH3
2-метилпропан
2-хлор-2-метилпропан
6) Реакции
замещения - нитрования идет по стадиям по
радикальному механизму (водород замещается на нитрогруппу) - реакция
Коновалова
NO2
H2SO4
|
CH3 – CH
– CH3 + HO-NO2 ®
CH3 – C – CH3 + H2O
|
|
CH3 CH3
2-метилпропан
2-нитро -2-метилпропан
7) Реакции
дегидрирования: алкан может превратиться в алкен (алкин, алкадиен)
Cr2O3
CH3 – CH2
– CH3 ® CH2 =
CH – CH3 + H2
CH º C – CH3
+ 2H2
CH2=C=CH2 + 2H2
Способы получения:
1) Лабораторный: декарбоксилирование
CH3COONa + NaOH ® CH4 + Na2CO3
Ацетат
натрия метан
2) Гидролиз карбида
алюминия
Al4C3
+12H2O ® 4Al(OH)3
+ 3CH4
3) Реакция, ведущая
к удлинению У-В цепи – реакция Вюрца
2CH3Cl + 2Na ® C2H6 + NaCl
4) Электролиз по Кольбе:
2CH3COONa
+ 2H2O ® C2H6
+ 2NaOH + H2 + 2CO2
5) Гидрирование
непредельных У-В (алкенов, алкинов, алкадиенов)
Альдегиды
и кетоны
CnH2nО или
Альдегид Кетон
Номенклатура: название
углеводорода + «аль»: этан + аль = этаналь; для кетонов: название
углеводорода + он:
пропан + «он» = пропанон
Изомерия: 1)
углеродного скелета; 2) межклассовая изомерия: альдегиды « кетоны; *3) для
кетонов возможна изомерия положения функциональной группы
Вид
гибридизации атома углерода в карбонильной группе: sp2; валентный
угол - 120°;
Ф. св-ва: Метаналь
– газ, этаналь - летучая жидкость, последующие члены – жидкости, высшие
гомологи – твердые вещества. Первые члены гомологического ряда хорошо
растворимы в воде. Ацетон – бесцветная жидкость с характерным запахом,
смешивается с водой в любых соотношениях, является хорошим растворителем
Химические свойства:
1) реакции восстановления
- присоединения (взаимодействие с водородом)
Альдегиды
превращаются в первичные спирты
Кетоны
превращаются во вторичные спирты
2) Окисление альдегидов в карбоновые
кислоты
3) Реакции замещения в радикале
Общие способы
получение альдегидов и кетонов:
Ø Окисление
первичных и вторичных спиртов
Ø Гидратация
алкинов
Ø Получение
метаналя: каталитическое окисление метана: N2O5
CH4 ® CH2O + H2O
Ø Получение
этаналя: окисление этилена:
2CH2=CH2 ® 2CH3 – CHO (катализатор:
CuCl2 или PdCl2)
Ø Из алкенов:
оксосинтез: алкен + СО(угарный газ)
+ Н2 ® альдегид
CH2 =CH2 + CO + H2
® CH3 –
CH2 – CHO
Ø Щелочной гидролиз дигалогензамещенных алканов:
CH3 – CHCl2 + 2NaOH
® CH3 –
CHO + H2O + 2NaCl
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.