Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 31
Алканами называются предельные (насыщенные) углеводороды, содержащие только простые связи С-С. Общая формула алканов - Сn
Н2
n
+2
. Названия простейших алканов сложились исторически, для остальных - производятся от греческих числительных добавлением суффикса -
ан
. Алканы с числом атомов углерода больше четырех имеют скелетные изомеры. Разветвленные предельные углеводороды рассматривают как алканы, в которых некоторые атомы водорода заменены на радикалы. Структуры и названия простейших радикалов необходимо запомнить. Физические свойства
Первые четыре алкана - газы, далее до алкана С16
Н34
- жидкости, остальные - твердые вещества. Все они нерастворимы в воде. Получение
I. Основной промышленный метод - переработка нефти и газа: крекинг:
получение алканов из угля и водорода
при высокой температуре: С+2Н2
¾® СН4 .
нагреванием оксида углерода(П) с водородом
в присутствии катализатора: nСО + (2n+1) H2
¾®Cn
H2
n
+2
+nН2
0 II. Лабораторные методы. Сплавление натриевых солей карбоновых кислот со щелочью
: СНз¾Вг + 2 Na + Br-CH3
¾® СНз¾СНз + 2 NaBr Этот метод удобен для получения симметричных алканов, в противном случае образуется смесь продуктов. Химические свойства алканов Благодаря своей предельной насыщенности и малой полярности связей С-Н алканы очень прочны, вступают только в реакции радикального замещения, инициируемого условиями проведения реакции. Галогенирование
- протекает на свету. Обычно не заканчивается замещением одного атома водорода, приводя к смеси моно-, ди-, три- и т.д. галогенпроизводных. CH3
¾CH3
+ Cl2
¾® CH3
¾CH2
¾Cl + HCl (SR
) Каждая такая реакция протекает в соответствии с цепным свободно-радикальным механизмом: 2)Нитрование (реакция Коновалова).
Взаимодействие алканов с разбавленной азотной кислотой (12%) при повышенных температуре и давлении. СНз¾СНз+ HO¾NO2
¾®CH3
¾CH2
¾NO2
+Н2
O 3)
Окисление.
Сульфоокисление.
Крекинг
– это и способ получения, и химическое свойство алканов и алкенов. Процесс проходит при высокой температуре, давлении и обычно в присутствии катализаторов. Циклоалканы: общая формула класса Cn
H2
n
, т.е. циклоалканы изомерны алкенам. Названия образуются прибавлением приставки цикло- к названию соответвующего алкана. Получение Химические свойства Химические свойства циклоалканов аналогичны реакциям алканов, но для малых циклов (циклопропан, циклобутан) характерны реакции присоединения с разрывом цикла. Непредельные углеводороды
Углеводороды, содержащие двойную связь С=С, называются алкенами
или этиленовыми углеводородами. Общая формула класса – Сn
Н2
n
. Названия образуются заменой суффикса -ан
в алканах на -ен
. Для родоначальника ряда часто применяется тривиальное название "этилен". Благодаря двойной связи, в алкенах помимо скелетной изомерии наблюдается пространственная цис-транс-изомерня
. Физические свойства Алкены с числом атомов углерода менее пяти - газы. Нерастворимы в воде, но растворяются в неполярных растворителях. Получение
Отщепление функциональной группы и водорода в соседнем положении. Отщепление происходит по правилу Зайцева:
При образовании алкена из функционального производного углеводородов отщепляется функциональная группа и водород от соседнего наименее гидрированного атома углерода. Химические свойства
Двойная связь в алкенах состоит из s- и p-связей. p-Связь, образованная боковым перекрыванием негибридных р-орбиталей, менее прочна и легко разрывается под действием многих реагентов. Поэтому для алкенов характерны реакции присоединения с разрывом p-связи AE
. Так как p-связь является областью с повышенной электронной плотностью, реагентом в Гидрирование
в присутствии катализаторов - Pt, Pd, Ni (см. химические свойства алканов). Галогенирование:
3)Гидрогалогенирование. -
происходит в соответствии с правилом Марковникова:
4)Гидратация.
6) Окисление.
Диеновые углеводороды
Углеводороды, которые содержат две двойные связи, называют диенами
(более двух - полценами).
Общая формула гомологического ряда диенов Cn
H2
n
-2
. В зависимости от расположения кратных связей выделяют сопряженные диены (двойные связи разделены одной простой), изолированные (между двойными связями более одной простой) и кумулированные (двойные связи по соседству). sp2
; s; p; pCопряжение: Способы получения Получение изопрена из пропилена:
Химические свойства сопряжённых диенов Последним способом получают искусственные (синтетические) каучуки, основным отличием которых от природных долгое время было отсутствие стереорегулярности (повторяемости пространственной структуры мономерного звена). В настоящее время возможен синтез искусственных каучуков стереорегулярного строения. Алкины
Алкины -
углеводороды, содержащие в своем составе тройную связь. Общая формула - Сn
Н2
n
-2
. Молекулы алкинов имеют линейное строение благодаря sp-гибридиэации атомов углерода, связанных тройной связью. Физические свойства сходны со свойствами других углеводородов. Получение
Синтез гомологов ацетилена
. Химические свойства Галогенирование (проходит в два этапа): Присоединение водородсодержащих реагентов к несимметричным алкинам происходит по правилу Марковникова. Реакция гидратации
(реакция Кучерова)
протекает в присутствии солей Реакции замещения
водорода у концевой тройной связи:
4)
Реакции полимеризации.
Окисление
ацетилена водным раствором перманганата калия приводит к щавелевой кислоте. Обесцвечивание раствора КмnО4
является качественной реакцией на двойную и тройную связи. Арены
орто
-ксилол мета
-ксилол пара
-ксилол 1,2-диметилбензол 1,3-диметилбензол 1,3-диметилбензол Бензол и его гомологи, содержащие до 10 атомов углерода - жидкости, далее - твердые вещества. Получение
Дегидрирование циклоалканов и алканов:
Гомологи бензола получают алкилированием бензола:
Химические свойства
I. Реакции электрофильного замещения. Ароматическая система связей в бензоле приводит к особому типу реакций - реакциям замещения в бензольном кольце. При этом двойные связи не разрываются, а происходит замещение атомов водорода с сохранением ароматического цикла. Галогенирование:
Реакция протекает по следующему механизму: Образование электрофильной частицы Вг+
. Координация электрофильной частицы к электронной плотности бензольного кольца (образование p-комплекса). Присоединение частицы (образование s-комплекса). Стабилизация неустойчивого s-комплекса с выбросом протона. Нитрование:
Гидрирование (
в присутствии катализатора).
2)
Присоединение галогенов.
III. Реакции окисления. Галогенопроизводные углеводородов
Химические свойства
Образование магнийорганических соединений (реактивов Гриньяра):
эфир CH3
¾CH2
¾Cl + Mg ¾® CH3
¾CH2
¾MgCl Дегидрогалогенирование
:
NaOH CH3
¾CH2
Cl¾СH2
¾CH3
¾® CH3
¾CH=CH¾CH3
Спирт
|