Олефіни (алкени).

Містять один повійний зв'язок. Етилен CH2 = CH2, 5 а- і 1 тт-зв'язок (який слабший). Ізомерія - більша, ніж у насичених вуглеводнів. Так, у C4H10 є 2 ізомери, а у C4H8 - три: Лінійні: CH2 = CH-CH2- CH3 CH3 — CH = CH — CH3 CH3 — C = CH2

12

I

бутилен ізобутилен CH3

Цис-транс ізомерія (геометрична, просторова) - зумовлена різним розташуванням атомів або груп атомів у просторі відносно подвійного зв'язку: Бутилен:

H3C \^^ .^-CH3 H \^^ ^--"СИз

C=C C=C H^ ^H H3C -^ ^H Цис-ізомер транс-ізомер

Цис- транс ізомерія можлива, лише коли біля атомів C є різні атоми або різні групи атомів.

Номенклатура.

Рз_ .пальна - я-: похідні етилену:

-,C-C = C-CH3 H3C-C = C-H

І І І

HH CH3 H

I/'.'v-i/veT/летилен несимм-диметилетилен CH3

G р І

: - • — : н - — с = C-CH2-CH2-CH3 сн3— с— CH = CH2

! І І CH з CH3 CH3 — CH2 ; ^-І/уетІ-т-а-етил-р-пропілетилен диметилетилвінілметан

С-а~с*и - центральний, бо має найбільше замісників

'.'••-•- ;:::>а - подвійний зв'язок - "єн". Щоб вказати місце подвійного зв'язку, після "-єн" ставлять _.'г:: -Іе-сли на початку). Найдовший ланцюг вибирають, щоб у складі був подвійний зв'язок. -•ї::з'2~.жений ланцюг нумерують з того кінця, до якого ближче подвійний зв'язок. Якщо ланцюг : ::•-— . -е-/й то нумерація починається з того кінця, до якого найближчий найпростіший радикал:

4321 CH-CH2-CH2-CH2-CH = CH-CH3 гептен-2

CH3 CH2 — CH3

І І :н;— с = CH-CH-CH2-CH3

-зникали ненасичених вуглеводнів мають назву:

І

C-v = CH- CH3-CH = CH- CH2 = С— CH3 -CH = CH-E - п пропілен ізопропеніл вінілон

І

:ч; = CH-CH2- CH3-CH2-CH = CH- сн2 = с—

-->г бутеніл вініліден

Способи добування. Іе-дрування насичених вуглеводнів (піроліз):

:-.— CH, -> CH2=CH2 + H2 (весте)

1-І:— CH,- CH3 -> CH2=CH2 + CH4 (800° C)

:-— CH:- CH3 -> CH2=CH-CH3CH3-CH2-CH3H-H2 :- --C-1J-CH1-CH3 -> CH2=CH-CH2-CH3 (CH3-CH=CH-CH3) + H2

Бетен-1 бутен-2 - =- = - : S-:: -Cr2O3, AI2O3, KOH

E І_г'.'ечня галогенів від дигалогенопохідних вуглеводнів:

E-- С-;— CH2- Вг + Zn -^ CH2=CH2H-ZnBr2 ; E І_е-.~ення галогеноводнів від моногалогенопохідних вуглеводнів (із спиртовим розчином

І

CH + KCI +н~о

сн?

Якщо сусідні атоми C з атомом, біля якого є галоген, мають різну кількість атомів H, то під час реакції водень відщеплюється від того атома, де менше атомів водню (Зайцев, 1875).

4. Відщеплення від спиртів (реакція дегідратації)при дії речовин, що відщеплюють воду (H2SO4, ZnCI2): CH3-CH-CH-CH3 ^-*> CH2=CH-CH2-CH3 + H2O

OH H

^-*>

\

CH3-CH=CH-CH3 + H2O (AI2O3, 450 ° C)

CH3-CH2OH + HO—SO3H ^ CH3-CH2-O-SO3H + H2O CH3-CH2-O-SO3H •» CH2=CH2+H2SO4

Фізичні властивості етиленових вуглеводнів. До C5 - гази, з C5H10 - рідини, з C19H38 - тверді речовини.

Хімічні властивості.

1. Приєднання водню (реакція гідрування):

CH2=CH2 + H2 -> CH3-CH3 (150-300° C, Ni поррошок)

2. Приєднання галогенів (за місцем подвійного зв'язку) CH2=CH2+ Br2 -> BrCH2-CH2Br (1,2-дибромметан). перша стадія реакції полягає в утворенні л-комплексу.

H2C : : CH2 + : Br: Br: ->

Н-+-С = C-H

І І Br-Br H

тт-комплекс

H H Br І + .. її H-C-С—H + : Br: -* Н—С—С—H II' •• її Br H аніон Br H Карбонієвий йон брому

3. Приєднання галогеноводнів (за правилом Марковникова - по місцю двійного зв'яку. Найлегше - НІ, найважче - HCI):

CH2=CH2 +Hl^ CH3-CH2I

Марковников встановив, що атом H з галогеноводню приєднюється за місцем подвійного зв'яку переважно до того атома C, біля якого є більше атомів H (більш гідрогенізованого), а атом HaI -до атома C, біля якого їх менше (або зовсім немає):

CH3-CH=CH2 + H — І -» CH3-CHI-CH3 2-йодпропан CH3-C(CHs)=CH-CH3 + Hl^ CH3-C(CH3)I-CH2-CH3

Це пов'язано із зміщенням е уздовж а-зв'язку - це так званий індукційний ефект (І): H3C6+ — Cl6" - поляризований зв'язок

І буває позитивним і негативним. І (+) є, коли атом або група атомів відштовхує від себе е (-CH3, —О'", -COO").

І (-) ефект - атом або група атомів відтягує до себе е (Cl, Br, І, —OCH3, -NO2). Тому у пропілену:

H3C — CH6+=CH26" (по тт-зв'язку)

H : І -> H+ + : І Г

Галогеноводень атакує електрофільно олефін своїм протоном з утворенням карбонієвого йону:

CH3-CH=CH2+H+ ==

CH3-CH2-CH2+ +Br" -> CH3-CH2-CH2Br CH3-CH+-CH3 + Br" -> CH3-CHBr-CH3

14

Більш стійким є другий катіон, бо позитивний ефект двох метилів ефективніше гасить позитивний заряд центрального атома C.

4. Приєднання води (реакція гідратації).

У звичайних умовах не реагують з водою, а у присутності каталізатора (ZCI2, K2SO4) при температурі утворюються спирти.

Спочатку утворюються алкілсірчані кислоти, які потім гідролізуються водою:

CH3-CH=CH2 + HO-SO3H -* CH3-CH-CH3

І

OSO3 H OH І І CH3-CH-CH3 + H2O -> CH3-CH-CH3 + H2SO4

5. Реакція окислення. При високих температурах алкени згоряють з утворенням CO2 і H2O.

Окислення водним KMnO4 в лужному або нейтральному середовищі (реакція Вагнера):

H2C=CH2 + [O] + H2O -* CH2OH-CH2OH (гліколь)

В умовах енергійного окислення (хромова H2CrO4, марганцева - HMnO4) подвійний зв'язок розривається повністю: CH3 CH3 O

І І M C-CH-CH3 -* C=O + C-CH3 (КмпО4, H+)

І І І CH3 CH3 HO Практичне значення має каталітичне окислення етилену:

CH2=CH2 + [O] -» CH2-CH2 (Ag, 150-250° C)

O

6. Озонування (утворюються кристалічні вибухонебезпечні речовини - озоніди):

СНЗ O ( ,;',, і; 0~~~~~~

7. Полімеризація олефінів. Полімеризація - процес сполучення однакових молекул в одну складну молекулу.

Полімеризація етилену в присутності каталізатора Ціглера-Натта (триетил алюмінію (C2Hs)3AI + TiCI4).