алкины. Алкины (непредельные, ненасыщенные, ацетиленовые)
 Скачать 322 Kb.
|
АЛКИНЫ (непредельные, ненасыщенные, ацетиленовые)Общая формула СnH2n-2 Алкины – это углеводороды, в молекулах которых помимо одинарных связей между атомами углерода присутствует одна тройная связь (2π-связь). I. Строение и общие свойстваπ σ σ σ С С Н Н Атом С находится в sp-гибридизации, состоящей из 2 sp-гибридизованных орбиталей и 2 p-орбиталей Первый представитель ряда алкинов – ацетилен Н-С≡С-Н σ-Связи С-С и С-Н находятся в одной плоскости под углом 180 0 друг к другу, Две π-связи перпендикулярны плоскости σ-связи, и перпендикулярны по отношению друг к другу. Характеристика С≡С связи: энергия (σ – π) 828 кДж/моль длина 0,120 нм валентный угол 180 0 π II. Изомерия и номенклатура алкиновГомологический ряд алкинов СnH2n-2 С2Н2 СН≡СН систематическое рациональное брутто структурная Формула Название этин ацетилен С3Н4 С4Н6 С4Н6 С5Н8 пропин СН≡С-СН3 СН≡С-СН2-СН3 СН3-С≡С-СН3 СН ≡ С-СН2-СН2-СН3 бутин-1 бутин-2 пентин-1 метилацетилен этилацетилен диметилацетилен пропилацетилен В названии по систематической номенклатуре: Главная цепь, обязательна должна содержать тройную связь. Нумерация цепи с той стороны, где ближе тройная связь. В названии углеводорода после суффикса –ин, цифрой указывают положение двойной связи. 1 2 3 4 5 6 7 метил 2,5-диметигептин-3 Для алкинов характерно несколько видов изомерии: изомерия углеродного скелета изомерия положения тройной связи межклассовая изомерия С4Н6 СН≡С-СН2-СН3 СН3-С≡С-СН3 бутин-1 бутин-2 пентин-1 3-метилбутин-1 гексадиен-1,3 циклогексен 1 2 3 4 5 4 3 2 1 Рациональная номенклатура: Названия алкинов дают от родоначальника ряда ацетилена, представляя, что атомы водорода замещены на радикалы. Записывая название соединения, радикалы располагают по алфавиту. втор-бутилизопропилацетилен IV. Способы получения 1. Карбидный способ – промышленный и лабораторный метод. карбид кальция – СаС2 ацетилен III. Физические свойства Физические свойства закономерно изменяются, с ростом молекулярной массы, но имеют более высокие температуры плавления и кипения. Ацетилен – бесцветный, легко сжижаемый газ с т.кип. -84 0С. При горении ацетилена в чистом кислороде, в его пламени развивается температура до 3 000 0С. Образует с воздухом взрывчатые смеси при его содержании от 3 до 82 %. Слабо растворим в воде и этаноле, умеренно в ацетоне, особенно под давлением. 2. Пиролиз природного газа – основная часть которого метан. метан ацетилен 3. Дегидрогалогенирование дигалогенпроизводных соединений. 1,2-дихлорэтан ацетилен ацетилен 1,2-дибромпропан Отщепление галогеноводорода протекает по правилу Зайцева. V. Химические свойства Учитывая особенности тройной связи, для алкинов характерны реакции присоединения, которые протекают в две стадии, т.е. с избытком реагента. 1. Гидрирование – присоединение водорода, с образованием алкенов и алканов. пропилен пропан 2. Галогенирование – присоединение галогенов (Cl2, Br2, I2) с образованием тетрагалогенпроизводных. ацетилен 1,2-дихлорэтан пропин 1,1,2,2-тетрахлорэтан 3. Гидрогалогенирование – присоединение галогеноводородов (НCl, HBr, HI), с образованием дигалогенпроизводных. 1,1-дихлорэтан ацетилен 4. Гидратация – присоединение воды, реакция Кучерова. 5. Полимеризация а) димеризация ацетилена уксусный альдегид б) тримеризация ацетилена ацетилен винилацетилен ацетилен бензол 6. Реакции окисления а) полное окисление б) мягкое окисление, протекает с обесцвечиванием раствора перманганата калия, позволяет доказать непредельность алкинов в) жесткое окисление гомологов ацетилена 7. Реакция замещения Н атома на металл - качественная реакция на алкины пропионовая кислота уксусная кислота ацетиленид серебра ацетилен щавелевая кислота VI. Применениеэтилового спирта C2H5OH – в производстве парфюмерных средств; Алкины не используют в качестве топлива, вследствие высокой химической активности, их выгоднее использовать в качестве исходного сырья для промышленного синтеза. Чаще всего используется ацетилен для получения: уксусной кислоты CH3-COOH - в производстве красителей и лекарств; ацетилен НС≡СН – для сварки и резки металлов; акрилонитрил СН2=СН-СN – синтетические волокна; хлористый винил СН2=СНСl – в производстве полихлорвинила (канцелярская пластмасса); хлорпроизводные – хорошие растворители. хлоропрен СH2=CHCl-CH=CH2 - в производстве автошин; АЛКАДИЕНЫОбщая формула СnH2n-2 Диеновые углеводороды – это непредельные углеводороды, в молекулах которых имеются две двойные связи. Различают три типа диенов, в зависимости от расположения двойных связей: а) с кумулированными двойными связями б) с сопряженными двойными связями в) с изолированными двойными связями СH2=C=CH2 пропадиен аллен СH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3 дивинил CH2=CH-CH2-CH2-CH=CH2 гексадиен-1,5 1. Дегидрирование н-бутана (двухстадийный каталитический процесс). Методы получения бутадиен-1,3 2. Метод Лебедева, включает две реакции одновременно - дегидратацию и дегидрирование. Промышленный метод получения дивинила. Аналогичным способом получают изопрен (2-метилбутадиен-1,3). Физические свойства В обычных условиях пропадиен-1,2 (аллен) и бутадиен-1,3 – газы, 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) – летучая жидкость. Диены способны присоединять водород, галогены, галогеноводороды. Особенностью присоединения к диенам является способность присоединять молекулы как в положение 1,2- так и в положение 1,4-. Химические свойства Реакции полимеризации Реакция является основой для получения синтетических каучуков.Полимеризация сопряженных диенов протекает по механизму 1,4-присоединения, в этом случае звено имеет цис- или транс-конфигурацию: Вулканизация – процесс, в котором происходит сшивание полимерных цепей за счет сульфидных мостиков, с образованием эластичного материала, называемого резиной. Нагревании каучука проводят с серой в количестве 8%. Это приводит к увеличению прочности, устойчивости к истиранию, к действию органических растворителей и других веществ. Применениедивинил (бутадиен-1,3) синтетический каучук – в производстве шин, обмотки кабелей и проводов; Основная область применения диенов – это получение полимеров, обладающих высокой эластичностью и напоминающих природный каучук. изопрен (2-метилбутадиен-1,3) натуральный каучук – в производстве камер и покрышек для автомобилей, самолетов, мотоциклов, тракторов, велосипедов, для производства обуви, игрушек; хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3) – в производстве резины, обладающей бензо-, масло- и теплостойкость. ЦИКЛОАЛКАНЫ (циклопарафины)Общая формула СnH2n Циклоалканы – это предельные насыщенные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой в замкнутые цепи. Циклоалканы с пятью и шестью атомами углерода в цикле, т.е. циклопентан и циклогексан называют нафтенами. Содержание циклоалканов в нефти составляет от 15 до 40% . Методы получения1. Дегалогенирование дигалогенпроизводных (внутримолекулярная реакция Вюрца). В основном свойственна для получения трех- и четырехчленных циклов. 2. Гидрирование бензола и его гомологов (получение 6-ти членных циклов). В промышленности циклоалканы получают из нефти и природного газа. В лаборатории: 1,4-дибромбутан циклобутан толуол метилциклогексан Химические свойстваСвойства циклоалканов зависят от природы цикла. Для малых циклов (циклопропана, циклобутана) характерны реакции присоединения, а для циклопентана и циклогексана характерны реакции замещения. 1. Гидрирование (при повышенной температуре). 2. Галогенирование (Br2, Cl2). 3. Нитрование разбавленной азотной кислотой. 4. Дегидрирование циклогексана реакция Зелинского – ароматизация цикла Соединения с циклами С5 и С6 входят в состав природных веществ – простагландинов, содержащихся в тканях живых организмов (коралл, лук). Обладают гормональной зависимостью, являются регулятором функций клеток. Используются в медицине, ветеринарии и растениеводстве. циклопропан – в хирургии анестезирующее средство, циклогексан – растворитель, гексахлорциклогексан – инсектицид, циклогексанон – полиамидные волокна – капрон и найлон. Применение |