Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации Фармацевтический колледж Лекция «Алкены» Лихошерстова Е.В. Красноярск 2012

План лекции 1.Гомологический ряд и общая формула алкенов. 2. Строение молекулы этилена и других алкенов. 3. Изомерия алкенов: структурная и пространственная. 4. Номенклатура и физические свойства алкенов. 5. Получение этиленовых углеводородов из алканов, галогеналканов, спиртов. 6.Химические свойства алкенов: реакции присоединения (галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация, гидрирование). Реакции окисления и полимеризации алкенов.Правила А.М. Зайцева и В.В. Марковникова.

Алкены характеризуются наличием в молекуле одной двойной связи. Они содержат на два атома водорода меньше, чем алканы. За счёт ненасыщенности химически активны. Для них типичны реакции присоединения. Многие процессы происходят при нормальных условиях. В отличие от алканов обесцвечивают Br 2, легко окисляются KMnO 4 (качественные реакции). Гомологический ряд С n Н 2n Н 2 С = СН 2 этилен, этен. Н 2 С = СН СН 3 пропен. Н 3 С СН = СН СН 3 бутен – Н 2 С = СН СН 2 СН 2 СН 3 пентен – 1 С 6 Н 12 гексены С 7 Н 14 гептены Винил-радикал Н 2 С = СН

Номенклатура: Названия как и во всех классах. Выбирается длинная цепь с двойной связью, нумеруют с конца, где ближе двойная связь. В конце названия окончание –ан меняют на –ен и цифрой в конце отмечают, с какого атома начинается двойная связь. 1 Н 3 С СН С = СН С СН 2 СН 3 2,4,4 – триметилгексен - 2 Н 3 С СН 3 Рациональная номенклатура: Все соединения рассматривают как производные этилена, у которых часть водородных атомов или все замещаются на какие-либо радикалы. в цепи выбирается этиленовое ядро (2 атома углерода, соединенных двойной связью). C = C перечисляют радикалы, связанные с этиленовым ядром. Заканчивают название добавлением слова «этилен». Образование двойной связи в алкенах. Атомы углерода в алкенах находятся в SP 2 гибридизации. S + P + P + P SP 2 SP 2 + SP 2 + P Три гибридных электронных облака идут на образование σ – связей, σ – (С – С) и σ – С – Н.

Н Н σ σ σ С С пять σ – связей, валентный угол = 120. σ σ Н Н У каждого атома углерода осталось по одному Р – электрону, сохранивших форму объёмной гантели. Эти Р – электроны перекрываются между собой перпендикулярно σ – связям, образуя новую - связь. Энергия образования её невысокая. В сумме σ – связей эта энергия составляет 610 кДж/моль. Расстояние между ядрами сокращается и равняется 0,134 нм. Образование - связей затрудняет свободное вращение атомов углерода вокруг собственной оси. Это приводит к появлению пространственных изомеров (цис и -транс). В гомологах этилена π – связь способна смещаться к более гидрированному углеродному атому. σ + σ - СН 3 СН = СН 2

Изомерия зависит: 1. от положения двойной связи в цепи; 2. от углеродного скелета; 3. встречаются пространственные (цис и транс - изомеры); 4. межклассовая изомерия. С 4 Н 8 1. СН 2 = СН СН 2 СН 3 - бутен – 1 2. СН 3 СН = СН СН 3 - бутен – 2 3. Н 2 С = С СН 3 СН 3 диметилэтилен Пространственная изомерия зависит от разного положения двойной связи. Если атомы расположены в одной плоскости с плоскостью – связи, то это цис-изомер. Если одинаковые атомы расположены в разных плоскостях относительно плоскости -связи, то это транс-изомер. Н Н Н СН 3 С = С С = С СН 3 СН 3 СН 3 Н бутен – 2 (цис-изомер) транс-изомер

Получение алканов Содержатся в природном газе, нефти и продуктах её переработки. Синтетические способы дегидрирование алканов t, Ni Н 2 С СН СН 3 Н 2 + СН 2 = СН СН 3 пропен Н Н пропан крекинг алканов t, P СН 3 СН 2 СН 2 СН 3 СН 2 = СН 2 + СН 3 СН 3 бутан этилен этан дегидратация одноатомных спиртов t, Al 2 O 3 Н 2 С СН СН Н 2 О + СН 2 = СН СН 3 в промышленности Н ОН пропанол в лаборатории t, H 2 SO 4 Н 2 С СН 2 Н 2 О + СН 2 = СН 2 этен Н ОН

Из моногалоидопроизводных при обработке их спиртовым раствором щелочи. t Н 2 С СН 2 + КОН KCl + Н 2 О + СН 2 = СН 2 спиртовой этилен Н Cl Хлорэтан Из дигалоидопроизводных при обработке их активными металлами. t Н 2 С СН СН 3 + Zn ZnBr + Н 2 C = СН СН 3 этилен Br Br 1,2 – дибромпропан

Химические свойства алканов Химически активны, для них присущи реакции присоединения: водорода галогена галогенокислот (HCl, HI, HBr) воды окисляются полимеризуются Гидрирование t, Ni СН 2 = СН 2 + Н 2 СН 3 СН 3 этан Присоединение галогенов (реакция качественная, доказывает их непредельность) Н.У. Н 2 С = СН 2 + Br СН 2 СН 2 Br Br Br жёлтый 1,2 - дибромэтан

Присоединение галогенокислот Легче присоединяются НI, HBr, труднее HF. Для некоторых гомологов этилена присоединение галогенокислот идёт по правилу Марковникова, т.е. водород присоединяется к большому гидрированному атому углерода. СН 3 СН = СН 2 + HCl СН 3 СН СН 3 Cl Правило Марковникова согласуется с современными электронными представлениями. СН 3 СН 3 σ+ σ- Н 3 С С = СН 2 + Н + I - СН 3 С СН 3 2-метил, 2-йодпропан I Все реакции присоединения в алкенах по ионному механизму.

Гидратация (присоединение воды). t, H 2 SO 4 (к) СН 2 = СН 2 + НОН СН 3 СН 2 этанол ОН Гомологи присоединяют воду по правилу Марковникова. Окисление алкенов. Окисляются легко раствором KMnO 4, розовая окраска KMnO 4 обесцвечивается (реакция качественная, доказывает их непредельность). Н.У. Н 2 С = СН 2 + «О»+НОН СН 3 СН 2 KMnO 4 OH OH Этиленгликоль (этандиол-1,2) Реакции полимеризации. Полимеризация это соединение одинаковых молекул в одну крупную (полимер). Соединяться могут десятки, сотни тысяч одинаковых молекул. СН 2 = СН 2 +СН 2 = СН 2 +СН 2 = СН 2 +… СН 2 СН 2 СН 2 ( СН 2 СН 2 ) n -

Полиэтилен – твёрдая пластичная масса, легко формируется в различные изделия. Прокатывается в плёнку. Полиэтилен легче воды, нерастворим в ней, газонепроницаем, хороший диэлектрик, хорошо пропускает ультрафиолет, на него не действуют растворы кислот и щелочей. На этих свойствах полиэтилен широко используется в народном хозяйстве. В технике – изготавливают детали машин, трубы, канистры. В быту, упаковочный материал - в фармации. Отдельные представители. Значение имеет этилен и пропилен. Этилен С 2 Н 4 СН 2 = СН 2 – бесцветный газ, чистый - без запаха, легче воды, не растворяется в воде, растворяется в органических растворителях. Обладает слабым наркотическим действием. С воздухом даёт взрывчатые смеси. С 2 Н 4 – ценное химическое сырье, из которого получают: Органические растворители. СН 2 = СН 2 + Cl H 2 C CH 2 Cl Cl 1,2 дихлорэтан Лекарственные вещества. СН 2 = СН 2 + НCl CH 3 CH 2 Cl хлорэтан (анестизирующее) В больших количествах используется для получения С 2 Н 5 ОН, производства уксусного альдегида, для синтеза антифризов, полиэтилена.

Пропилен - бесцветный газ, тяжелее воды, не растворяется в воде. СН 2 = СН CH 3 Применяется для получения полипропилена. СН 2 = СН CH 3 пропилен СН 2 = СН + СН 2 = СН H 2 C CH CH 3 CH 3 CH 3 n

Ответить на вопросы 1.Напишите общую формулу алкенов. 2.Напишите структурную формулу изомеров октена. 3.В каких реакциях применяется правило Марковникова? 4. Построить по названию: 2,4 – диметилпентен – 1 и назвать по рациональной номенклатуре. 5.Где применяют этиленовые углеводороды и какие реакции лежат в получении алкенов.

Основные источники: Тюкавкина Н.А., Лузин А.П., Зурабян С.Э. Органическая химия. Москва. "Медицина", – 512с. Дополнительные источники: Артеменко А.И. Органическая химия.: Изд. 2-е, испр. – М.: Высшая школа, – 536 с. Габриелян О.С. Практикум по общей, неорганической и органической химии: Уч. пос. для студ. проф. уч. завед. - М.: Академия, с. Электронная библиотека учебных материалов по химии [Электронный ресурс]. URL: КонТрен - Химия для всех. Учебно-информационный сайт. Студентам ХФ, учителям химии, школьникам и абитуриентам[Электронный ресурс]. URL: