|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Категории: АстрономияБиология География Другие языки Интернет Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Механика Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Транспорт Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника |
Диеновые углеводороды (алкадиены). КаучукиДиеновые УВ (алкадиены) – это УВ, в молекулах которых между атомами углерода имеются две двойные связи. Общая формула: СnH2n–2, где n 3. Классификация
Изомерия и номенклатура Рассмотрим изомерию и номенклатуру диенов на примере диенового углеводорода с эмпирической формулой С6Н10:
Наибольшее практическое значение имеют диены с сопряженными связями:
Химические свойства 1. Реакции присоединения Например, присоединение галогенов: СН2= СН–СH=СН2 + Br2 СН2– СН=СH–СН2 + Br2 Бутадиен-1,3 (H2O) (H2O) Br Br 1,4-Дибромбутен-2
СН2–СН–СH–СН2
Br Br Br Br 1,2,3,4-Тетрабромбутан
Бромная вода обесцвечивается. Обычно присоединение происходит по концам молекулы бутадиена-1,3, -связи разрываются, к крайним атомам углерода присоединяются атомы брома, а свободные валентности образуют новую -связь, т. е. в результате присоединения происходит перемещение двойной связи. При избытке брома может быть присоединена еще одна молекула его по месту образовавшейся двойной связи. 2. Реакции полимеризации: кат. t° nСН2= СН–СH=СН2 (–СН2– СН=СH–СН2–)n Бутадиен-1,3 Бутадиеновый каучук
Способы получения I. Получение бутадиена-1,3: 1) Дегидрирование и дегидратация этанола (реакция Лебедева): 425°С 2СН3–СН2–ОН СН2= СН–СH=СН2 + Н2 + 2Н2О Al2O3, ZnO,
2) Дегидрирование н-бутана или бутена-1:
500–600°С СН3–СН2–СH2–СН3 СН2= СН–СH=СН2 + 2Н2 Al2O3, Cr2O3
СH2=СН–СН2–СН3 500–600°С СН2= СН–СH=СН2 + Н2 MgO, ZnO
II.Получение изопрена
CH3 CH3 t° CH3– CH2– CН–CH3 CH2= C–CН=CH3 + 2H2 Al2O3, Cr2O3 2-Метилбутан Изопрен
КАУЧУКИ Каучуки — природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Важнейшими физическими свойствами каучуков являются: эластичность (т. е. способность восстанавливать форму); непроницаемость для воды и газов.
Получение бутадиенового каучука ( метод Лебедева):
Алкины (ацетиленовые УВ) Алкины — это углеводороды, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp-гибридизации и связаны друг с другом тройной связью: –C C– (табл.1.) Общая формула: СnH2n–2 где n 2. Длина связи C C в алкинах равна 0,120 нм. Каждый атом углерода в состоянии sp-гибридизации связан с двумя другими атомами и может присоединять еще два атома.
Гомологический ряд
Изомерия и номенклатура Существует 2 типа изомерии алкинов: изомерия положения тройной связи и изомерия цепи. Первые два члена гомологического ряда – этин и пропин – изомеров не имеют. В случае бутинов возможен только один вид изомерии — изомерия положения тройной связи. С4Н6 (2 изомера)
1 2 3 4 1 2 3 4 НС С–СН2–СН3 СН3–С С–СН3 Бутин-1 Бутин-2 (этилацетилен) (диметилацетилен)
С5Н8 (2 изомера) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 НС С–СН2–СН2–СН3 НС С–СН–СН3 Изоме- Пентин-1 3-Метилбутин-1 рия по- СН3 ложения тройной Изомерия цепи связи 1 2 3 4 5 СН3–С С–СН2–СН3 Пентин-2 Алкины изомерны другому классу соединений – алкадиенам: С4Н6
СН3–СН2–С СН СН2= СН–СH=СН2 Бутин-1 Бутадиен-1,3 СН3–С С – СН3 Бутин-2
Правила составление названий алкинов по международной номенклатуре аналогичны правилам для алкенов. Физические свойства С2Н2… С4Н6 С5Н8…С15Н28 С16Н30… Газы Жидкости Твердые вещества Плохо растворимы в воде. Химические свойства Алкины во многих реакциях обладают большей реакционной способностью, чем алкены. Для алкинов, кaк и для алкенов, характерны реакция присоединения. Так как тройная связь содержит две -связи, алкины могут вступать в реакции двойного присоединения (присоединять 2 молекулы реагента по тройной связи). Присоединение несимметричных реагентов к несимметричным алкинам происходит по правилу Марковникова. I. Реакции присоединения 1.Присоединение водорода (гидрирование) На первой стадии образуются алкены, на второй – алканы:
Pt, Pd НС СН +Н2 СН2 = СН2 или Ni, 150°С
СН2 = СН2 + Н2 Pt, Pd СН3 – СН3 или Ni, 150°С Суммарное уравнение:
НС СН +2Н2 Pt, Pd СН3 – СН3 или Ni, 150°С 2. Присоединение галогенов (галогенирование): На первой стадии образуются дигалогеналкены, на второй – тетрагалогеналканы: 1 2 3 4 СН3–СН2–С СН +Br2 CH=C–CH2–CH3 (H2O) Бутин-1 Br Br 1,2-Дибромбутен-1
Br Br
CH=C–CH2–CH3 + Br2 CH– C–CH2–CH3 (H2O) Br Br Br Br
1,1,2,2-Тетрабромбутан.
Реакция алкинов с бромной водой – качественная реакция на алкины. Бромная вода обесцвечивается.
3. Присоединение галогеноводородов (гидрогалогенирование). На первой ступени образуются моногалогеналкены, на второй – дигалогеналканы: +НCl +НCl НС СН Cu +, Hg2+ СН2 = СНCl Cu +, Hg2+ СН3 – СНCl2 Хлорэтен 1,1-Дихлорэтан (винилхлорид)
I
СН3–С СН + 2НI СН 3 – С– СН3
I 2,2-Дийодпропан
4. Присоединение воды (гидратация). Происходит по правилу Марковникова. Ацетилен образует альдегид, его гомологи – кетоны (реакция М.Г. Кучерова): Н Hg2+ НС=СН+ Н ОН СН2= СН СН3–С О НО Виниловый спирт Этаналь (неустойчивое соединение, изомеризуется в альдегид)
Hg2+ НС=С–СН3 + Н ОН СН2= С–СН3 СН3–С–СН3
НО О Непредельный Пропанон спирт (ацетон)
II.Реакции окисления 1. Горение( полное окисление) –1 t° +4 2С2Н2 + 5О2 4СО2 + 2Н2О 2. Неполное окисление (под действием окислителей типа KMnO4, K2Cr2O7) При действии сильных окислителей (КМп04 в нейтральной среде, К2Сг207 в кислой среде) алкины окисляются с разрывом молекулы по тройной связи (кроме ацетилена). Конечным продуктом реакции являются карбоновые кислоты: O
СН3–С С – СН3 + 3[O] + H2O 2CH3– C из КМп04 OH Этановая (уксусная)кислота
O O
СН3–С СН + 3[O] + H2O CH3– C + H–C из КМп04 OH OH Метановая кислота
При неполном окислении ацетилена образуется двухосновная щавелевая кислота O O
НС СН +4[O] C–C OH OH Этандиовая (щавелевая) кислота.
Реация с КМп04 является качественной реакцией на алкины. Раствор КМп04 обесцвечивается.
III.Реакции полимеризации Алкины могут образовывать линейные димеры, тримеры и полимеры, циклические тримеры. Линейная полимеризация ацетилена происходит в присутствии солей Сu+ (Ньюленд):
CuCl, H+ НС СН + Н С СН CH =СН–С СН (NH Cl) Винилацетилен (димер)
CuCl, H+ 3 НС СН (NH Cl) CH2=СН–С С–СН=СН2 Дивинилацетилен (тример) Циклотримеризаиия алкинов приводит к бензолу и другим ароматическим УВ (Н. Д. Зелинский, Б.А. Казанский):
400°С 3 НС СН С Бензол
IV. Реакции замещения атомов «Н», связанных с sp-гибридизованными атомами углерода Атомы водорода, связанные с sр-гибридизованными атомами углерода в молекулах алкинов, обладают значительной подвижностью, что объясняется поляризацией связи С—Н. В связи с этим данные атомы водорода могут замещаться атомами металлов, в результате чего образуются ацетилениды.Способность к таким реакциям отличает алкины от других непредельных углеводородов.
NH3(жидк.) 2НС СН +2Na 2НС С Na + H2 Ацетиленид натрия
NH4OH СН3–С СН + CuCl СН3–С СCu + HCl Метилацетиленид меди(I)
NH4OH НС СН + Ag2O AgС СAg + H2O Ацетиленид серебра(I) (дизамещенный)
Получение ацетилена В промышленности -термическое разложение природного газа или УВ нефти:
1000 °С 2СН4 СН СН + 3Н2
|