Файл: Алкины (непредельные, ненасыщенные, ацетиленовые).ppt

Общая формула СnH2n-2

Алкины – это углеводороды, в молекулах которых помимо одинарных связей между атомами углерода присутствует одна тройная связь (2π-связь).

I. Строение и общие свойства

π

σ

σ

σ

С

С

Н

Н

Атом С находится в sp-гибридизации, состоящей из 2 sp-гибридизованных орбиталей и 2 p-орбиталей

Первый представитель ряда алкинов – ацетилен Н-С≡С-Н

σ-Связи С-С и С-Н находятся в одной плоскости под углом 180 0 друг к другу,
Две π-связи перпендикулярны плоскости σ-связи, и перпендикулярны по отношению друг к другу.

Характеристика С≡С связи:

энергия (σ – π) 828 кДж/моль

длина 0,120 нм

валентный угол 180 0

π

II. Изомерия и номенклатура алкинов

Гомологический ряд алкинов СnH2n-2

С2Н2

СН≡СН

систематическое

рациональное

брутто

структурная

Формула

Название

этин

ацетилен

С3Н4

С4Н6

С4Н6

С5Н8

пропин

СН≡С-СН3

СН≡С-СН2-СН3

СН3-С≡С-СН3

СН ≡ С-СН2-СН2-СН3

бутин-1

бутин-2

пентин-1

метилацетилен

этилацетилен

диметилацетилен

пропилацетилен

В названии по систематической номенклатуре:
Главная цепь, обязательна должна содержать тройную связь.
Нумерация цепи с той стороны, где ближе тройная связь.
В названии углеводорода после суффикса –ин, цифрой указывают положение двойной связи.

1

2

3

4

5

6

7

метил

2,5-диметигептин-3

Для алкинов характерно несколько видов изомерии:

изомерия углеродного скелета

изомерия положения тройной связи

межклассовая изомерия

С4Н6 СН≡С-СН2-СН3 СН3-С≡С-СН3

бутин-1

бутин-2

пентин-1

3-метилбутин-1

гексадиен-1,3

циклогексен

1 2 3 4 5

4 3 2 1

Рациональная номенклатура:

Названия алкинов дают от родоначальника ряда ацетилена, представляя, что атомы водорода замещены на радикалы.

Записывая название соединения, радикалы располагают по алфавиту.

втор-бутилизопропилацетилен

IV. Способы получения

1. Карбидный способ – промышленный и лабораторный метод.

карбид кальция – СаС2

ацетилен

III. Физические свойства

Физические свойства закономерно изменяются, с ростом молекулярной массы, но имеют более высокие температуры плавления и кипения.

Ацетилен – бесцветный, легко сжижаемый газ с т.кип. -84 0С.
При горении ацетилена в чистом кислороде, в его пламени развивается температура до 3 000 0С.
Образует с воздухом взрывчатые смеси при его содержании от 3 до 82 %.
Слабо растворим в воде и этаноле, умеренно в ацетоне, особенно под давлением.

2. Пиролиз природного газа – основная часть которого метан.

метан

ацетилен

3. Дегидрогалогенирование дигалогенпроизводных соединений.

1,2-дихлорэтан

ацетилен

ацетилен

1,2-дибромпропан

Отщепление галогеноводорода протекает по правилу Зайцева.

V. Химические свойства

Учитывая особенности тройной связи, для алкинов характерны реакции присоединения, которые протекают в две стадии, т.е. с избытком реагента.

1. Гидрирование – присоединение водорода, с образованием алкенов и алканов.

пропилен

пропан

2. Галогенирование – присоединение галогенов (Cl2, Br2, I2) с образованием тетрагалогенпроизводных.

ацетилен

1,2-дихлорэтан

пропин

1,1,2,2-тетрахлорэтан

3. Гидрогалогенирование – присоединение галогеноводородов (НCl, HBr, HI), с образованием дигалогенпроизводных.

1,1-дихлорэтан

ацетилен

4. Гидратация – присоединение воды, реакция Кучерова.

5. Полимеризация а) димеризация ацетилена

уксусный альдегид

б) тримеризация ацетилена

ацетилен

винилацетилен

ацетилен

бензол

6. Реакции окисления а) полное окисление

б) мягкое окисление, протекает с обесцвечиванием раствора перманганата калия, позволяет доказать непредельность алкинов

в) жесткое окисление гомологов ацетилена

7. Реакция замещения Н атома на металл - качественная реакция на алкины

пропионовая кислота

уксусная кислота

ацетиленид серебра

ацетилен

щавелевая кислота

VI. Применение

этилового спирта C2H5OH – в производстве парфюмерных средств;

Алкины не используют в качестве топлива, вследствие высокой химической активности, их выгоднее использовать в качестве исходного сырья для промышленного синтеза.

Чаще всего используется ацетилен для получения:

уксусной кислоты CH3-COOH - в производстве красителей и лекарств;

ацетилен НС≡СН – для сварки и резки металлов;

акрилонитрил СН2=СН-СN – синтетические волокна;

хлористый винил СН2=СНСl – в производстве полихлорвинила
(канцелярская пластмасса);

хлорпроизводные – хорошие растворители.

хлоропрен СH2=CHCl-CH=CH2 - в производстве автошин;

АЛКАДИЕНЫ

Общая формула СnH2n-2

Диеновые углеводороды – это непредельные углеводороды, в молекулах которых имеются две двойные связи.

Различают три типа диенов, в зависимости от расположения двойных связей:
а) с кумулированными двойными связями

б) с сопряженными двойными связями

в) с изолированными двойными связями

СH2=C=CH2 пропадиен аллен

СH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3 дивинил

CH2=CH-CH2-CH2-CH=CH2 гексадиен-1,5

1. Дегидрирование н-бутана (двухстадийный каталитический процесс).

Методы получения

бутадиен-1,3

2. Метод Лебедева, включает две реакции одновременно - дегидратацию и дегидрирование. Промышленный метод получения дивинила.

Аналогичным способом получают изопрен (2-метилбутадиен-1,3).

Физические свойства
В обычных условиях пропадиен-1,2 (аллен) и бутадиен-1,3 – газы,
2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) – летучая жидкость.

Диены способны присоединять водород, галогены, галогеноводороды.
Особенностью присоединения к диенам является способность присоединять молекулы как в положение 1,2- так и в положение 1,4-.

Химические свойства

Реакции полимеризации Реакция является основой для получения синтетических каучуков.

Полимеризация сопряженных диенов протекает по механизму 1,4-присоединения, в этом случае звено имеет цис- или транс-конфигурацию:

Вулканизация – процесс, в котором происходит сшивание полимерных цепей за счет сульфидных мостиков, с образованием эластичного материала, называемого резиной. Нагревании каучука проводят с серой в количестве 8%.
Это приводит к увеличению прочности, устойчивости к истиранию, к действию органических растворителей и других веществ.

Применение

дивинил (бутадиен-1,3) синтетический каучук – в производстве шин, обмотки кабелей и проводов;

Основная область применения диенов – это получение полимеров, обладающих высокой эластичностью и напоминающих природный каучук.

изопрен (2-метилбутадиен-1,3) натуральный каучук – в производстве камер и покрышек для автомобилей, самолетов, мотоциклов, тракторов, велосипедов, для производства обуви, игрушек;

хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3) – в производстве резины, обладающей бензо-, масло- и теплостойкость.

ЦИКЛОАЛКАНЫ (циклопарафины)

Общая формула СnH2n

Циклоалканы – это предельные насыщенные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода связаны между собой в замкнутые цепи.

Циклоалканы с пятью и шестью атомами углерода в цикле, т.е. циклопентан и циклогексан называют нафтенами.
Содержание циклоалканов в нефти составляет от 15 до 40% .

Методы получения

1. Дегалогенирование дигалогенпроизводных (внутримолекулярная реакция Вюрца).
В основном свойственна для получения трех- и четырехчленных циклов.

2. Гидрирование бензола и его гомологов (получение 6-ти членных циклов).

В промышленности циклоалканы получают из нефти и природного газа.

В лаборатории:

1,4-дибромбутан циклобутан

толуол метилциклогексан

Химические свойства

Свойства циклоалканов зависят от природы цикла.
Для малых циклов (циклопропана, циклобутана) характерны реакции присоединения, а для циклопентана и циклогексана характерны реакции замещения.

1. Гидрирование (при повышенной температуре).

2. Галогенирование (Br2, Cl2).

3. Нитрование разбавленной азотной кислотой.

4. Дегидрирование циклогексана реакция Зелинского – ароматизация цикла

Соединения с циклами С5 и С6 входят в состав природных веществ – простагландинов, содержащихся в тканях живых организмов (коралл, лук).

Обладают гормональной зависимостью, являются регулятором функций клеток.
Используются в медицине, ветеринарии и растениеводстве.
циклопропан – в хирургии анестезирующее средство,
циклогексан – растворитель,
гексахлорциклогексан – инсектицид,
циклогексанон – полиамидные волокна – капрон и найлон.

Применение