Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 565
Скачиваний: 24
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Реферат на тему:
Алкены
План:
-
1 Гомологический ряд и изомерия -
2 Электронное строение двойной связи -
3 История открытия -
4 Нахождение в природе и физиологическая роль алкенов -
5 Физические свойства -
6 Методы получения алкенов-
6.1 Дегидрирование алканов -
6.2 Дегидрогалогенирование и дегалогенирование алканов -
6.3 Дегидратация спиртов -
6.4 Гидрирование алкинов -
6.5 Реакция Виттига -
6.6 Реакция Кнёвенагеля -
6.7 Реакция Чугаева -
6.8 Реакция Гофмана -
6.9 Реакция Коупа -
6.10 Прочие методы синтеза-
6.10.1 Реакция Бурда -
6.10.2 Синтез из тозилгидразонов -
6.10.3 Реакция Перкина -
6.10.4 Синтез Кори-Винтера -
6.10.5 Олефинирование Жюлиа-Лижо
-
-
-
7 Химические свойства-
7.1 Реакции электрофильного присоединения-
7.1.1 Галогенирование -
7.1.2 Гидрогалогенирование -
7.1.3 Гидроборирование -
7.1.4 Гидратация -
7.1.5 Алкилирование -
7.1.6 Прочие реакции электрофильного присоединения
-
-
7.2 Реакции радикального присоединения -
7.3 Реакции присоединения карбенов -
7.4 Гидрирование -
7.5 Реакции радикального замещения -
7.6 Окисление-
7.6.1 Окисление неорганическими окислителями -
7.6.2 Окисление в присутствии солей палладия -
7.6.3 Эпоксидирование -
7.6.4 Озонолиз
-
-
7.7 Реакция карбонилирования -
7.8 Реакции полимеризации -
7.9 Метатезис алкенов
-
-
8 Идентификация алкенов-
8.1 Химические методы идентификации алкенов -
8.2 Масс-спектрометрические методы анализа алкенов -
8.3 УФ-спектроскопические методы анализа алкенов -
8.4 ИК-спектроскопические методы анализа алкенов -
8.5 ЯМР-спектроскопические методы анализа алкенов
-
-
9 Применение алкенов-
9.1 Промышленное использование этилена -
9.2 Промышленное использование пропилена -
9.3 Промышленное использование прочих алкенов
-
-
10 Дополнительные внешние источники-
11.1 Общие лекции по химии алкенов -
11.1.2 Учебная литература -
11.2.3 Механизмы реакций с участием алкенов -
11.3.4 Использование алкенов в промышленности
Примечания
-
Введение
Введение
Пространственная структура этилена.
Алке́ны (олефины, этиленовые углеводороды) — ациклические непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n. Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sp² гибридизации, и имеют валентный угол 120°. Простейшим алкеном является этен (C2H4). По номенклатуре IUPAC названия алкенов образуются от названий соответствующих алканов заменой суффикса «-ан» на «-ен»; положение двойной связи указывается арабской цифрой.
Углеводородные радикалы, образованные от алкенов имеют суффикс «-енил». Тривиальные названия: CH2=CH— «винил», CH2=CH—CH2— «аллил».
1. Гомологический ряд и изомерия
Алкены, число атомов углерода в которых больше двух, (т.е. кроме этилена) имеют изомеры. Для алкенов характерны изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая и пространственная. Например, единственным изомером пропена является циклопропан (C3H6) по межклассовой изомерии. Начиная с бутена, существуют изомеры по положению двойной связи (бутен-1 и бутен-2), по углеродному скелету (изобутилен или метилпропен) и геометрические изомеры (цис-бутен-2 и транс-бутен-2). С ростом числа атомов углерода в молекуле количество изомеров быстро возрастает.
| этен (этилен) | C2H4 |
| пропен | C3H6 |
| бутен | C4H8 |
| пентен | C5H10 |
| гексен | C6H12 |
| гептен | C7H14 |
| октен | C8H16 |
| нонен | C9H18 |
| децен | C10H20 |
Алкены могут существовать в виде пространственных или геометрических изомеров.
Различают:
цис- изомеры: заместители расположены по одну сторону от двойной связи;
транс- изомеры: заместители расположены по разные стороны от двойной связи.
IUPAC рекомендует называть геометрические изомеры по следующей номенклатуре:
Z- изомеры: старшие заместители у углеродных атомов двойной связи находятся по одну сторону относительно двойной связи;
E- изомеры: старшие заместители у углеродных атомов двойной связи находятся по разные стороны относительно двойной связи.
2. Электронное строение двойной связи
В соответствии с теорией гибридизации двойная связь образуется за счет перекрывания вдоль линии связи С-С sp²-гибридных орбиталей атомов углерода (σ-связь) и бокового перекрывания углеродных p-орбиталей (π-связь).
Схема образования связей в молекуле этилена
В состоянии sp² гибридизации электронное состояние атома углерода можно представить следующим образом:
Все атомы этилена лежат в одной плоскости, а величина валентного угла связи C-H практически равна 120°. Центры углеродных атомов в этилене находятся на расстоянии 0,134 нм, то есть длина двойной связи несколько короче, чем С-С.
Согласно теории молекулярных орбиталей линейная комбинация двух атомных 2p-орбиталей углерода формирует две молекулярные π-орбитали этилена[1]:
Формирование π-орбиталей этилена
Первый потенциал ионизации этилена составляет 10,51 эВ[2] , что позволяет электрону относительно легко уходить (электрофильное взаимодействие) с высшей занятой молекулярной орбитали (ВЗМО). В то же время, низшая связывающая молекулярная орбиталь (НСМО) этилена имеет достаточно низкую энергию: −1,6-1,8 эВ, что объясняет относительную легкость присоединения электрона с образованием аниона[2] (нуклеофильное взаимодействие).
Добавление метильного заместителя снижает потенциал ионизации π- электронов примерно на 0,6-0,8 эВ и повышает энергию НСМО на 0,2 эВ, а ВЗМО на 0,7 эВ[2] .
3. История открытия
Впервые этилен был получен в 1669 году немецким химиком и врачом Бехером действием серной кислоты на этиловый спирт. Ученый установил, что его «воздух» более химически активен, чем метан, однако, идентифицировать полученный газ он не смог и названия ему не присвоил[3].
Вторично и тем же способом «воздух Бехера» был получен и описан голландскими химиками Дейманом, Потс-ван-Трооствиком, Бондом и Лауверенбургом в 1795 году. Они назвали его «маслородным газом» так как при взаимодействии с хлором, он образовывал маслянистую жидкость — дихлорэтан (об этом стало известно позднее). По-французски «маслородный» — oléfiant. Французский химик Антуан Фуркруа ввёл этот термин в практику, а когда были обнаружены другие углеводороды такого же типа, это название стало общим для всего класса олефинов (или, по современной номенклатуре, алкенов)[4].
В начале XIX века французский химик Ж. Гей-Люссак обнаружил, что этанол состоит из «маслородного» газа и воды. Этот же газ он обнаружил и в хлористом этиле[5]. В 1828 году Ж. Дюма и П. Буллей предположили, что этилен представляет собой основание, способное давать соли подобно аммиаку. Якоб Берцелиус принял эту идею, назвав соединение «этерином» и обозначив буквой E[6].
Определив, что этилен состоит из водорода и углерода, долгое время химики не могли выписать его настоящую формулу. В 1848 году Кольбе писал формулу этилена как С4Н4, этого же мнения придерживался и Либих. Ж. Дюма правильно определил состав вещества, но его структура по-прежнему была описана неверно: С2НН3[5].
В 1862 году немецкий химик-органик Э.Эрленмейер предположил наличие в молекуле этилена двойной связи, а в 1870 году известный российский ученый А. М. Бутлеров признал эту точку зрения правильной, подтвердив её природу экспериментально[7].
4. Нахождение в природе и физиологическая роль алкенов
В природе ациклические алкены практически не встречаются[8]. Простейший представитель этого класса органических соединений — этилен (C2H4) — является гормоном для растений и в незначительном количестве в них синтезируется.
Один из немногих природных алкенов — мускалур (цис- трикозен-9) является половым аттрактантом самки домашней мухи (Musca domestica).
Низшие алкены в высоких концентрациях обладают наркотическим эффектом. Высшие члены ряда также вызывают судороги и раздражение слизистых оболочек дыхательных путей[9].
Отдельные представители:
-
Этилен — вызывает наркоз, обладает раздражающим и мутагенным действием. -
Пропилен — вызывает наркоз (сильнее, чем этилен), оказывает общетоксическое и мутагенное действие. -
Бутен-2 — вызывает наркоз, обладает раздражающим действием[9].