Материал: Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу

атомов) и получают основу названия (5-пентан). Нумеруют цепь (от 1 до 5) так, чтобы заместители (—СН3) получили наименьшие номера (2 и 3). В названии арабскими цифрами указывают положение заместителей, а приставками ди-(2), три-(З), тетра-(4) и т. д-число одинаковых заместителей. Таким образом в нашем примере алкан должен быть назван 2,3-диметилпентан.

При налйчии разных заместителей их названия расстав­ ляют по алфавиту, т.е., например, сначала метил, а затем этил. Пример: 4-метил-З-этилгептан

СН3 С2Н5

СН3—СН2—СН2—СН—СН—СН2—СН3

Алканы относительно химически инертные соединения. В алканах атомные орбитали углерода имеют ^-ги бри ­

дизацию; четыре электронных облака атома углерода на­ правлены в вершины тетраэдра под углами 109°28'. Кова­ лентные связи, образуемые каждым атомом углерода, в ал­ канах малополярны. Поэтому алканы вступают только в ре­ акции замещения, протекающие с симметричным (радикаль­ ным) разрывом связей С—Н. Эти реакции обычно идут в жестких условиях (высокая температура, освещение). В ре­ зультате становится возможным замещение водорода на талоген (С1, Вг) и нитрогруппу (Ж )2), например, при обра­ ботке метана хлором:

В таких реакционных схемах вещество над стрелкой означает второй (часто неорганический) реагент, а вещество со знаком «минус» под стрелкой-второй продукт, т.е. первый этап схемы отвечает уравнению

СН4 + С12 —* СН3С1 + НС1

Втех алканах, где кроме первичных есть также вторичные

итретичные атомы углерода, замещение обычно протекает

собразованием смеси однозамещенных продуктов (т.е. в каждой молекуле замещается один атом водорода), напри­ мер:

СН3СН2СН3 С12, свет СН3СН2СН2 - С1 + СН3СНСН3

200

Аналогичными . свойствами {достаточной химической инертностью) обладают циклоалканы (циклопарафины), т. е. предельные углеводороды циклического строения. Так, циклопентан взаимодействует с хлором на свету:

хлорциклопентан

Общая формула гомологического ряда циклоалканов СиН2и. Источниками алканов и циклоалканов в промышленно­

сти являются нефть, природный газ, каменный уголь.

Влаборатории предельные углеводороды получают:

1)по реакции Вюрца-действием натрия на галогенпроизводные углеводородов, например

С2Н5-}-Вг + 2Ма + ВГ+С2Н5 ~_Ма0Г у СН3СН2СН2СН3

2) каталитическим гидрированием этиленовых углеводо­ родов (катализаторы Р1, Рё, N1), например

сн2=сн2 сн3—сн3

этилен этан

3) сплавлением солей карбоновых кислот с гидроксидом натрия, например

При горении метана выделяется много теплоты:

СН4 + 202 = С 02 + 2Н20 4- 880 кДж.

Поэтому его (в виде природного газа) широко применяют в качестве топлива в быту и в промышленности.

201

Упражнения

22.1.Укажите,ч какие из-следующих углеводородов являются гомологами метана: С6Н125 СзНб, С7Н1б, С8Н14, С1()Н18, С12Н2б, С7Н8, С15Н32, С9Н20. Составьте сокращенные структурные фор­ мулы гомологов, метана с прямой цепью.

22.2.Составьте структурные, формулы следующих веществ: 3-метилпентан, 2,3-дихлорбутан, 2,3-диметилД,4-диэтилгептан,

2-бром-1-фторпропан, 2,4-диметил-3,4-диэтилоктан, 2-фтор-3,4-ди- хлорпентан, 1,3,3,5-тетрабромгептан.

22.4.Назовите" следующий алкан:

*у

22.5. Назовите вещества, представленные следующими углево- • дородными цепями:

—С1—1С—1 С—, —С1—С—С—, —Сг—5С—гС—гС—Вг,

22.6.Напишите структурную формулу циклоалкана С6Н12 и на­ зовите его. / .

22.7.Напишите уравнения реакций, представленных схемами: а) метан —> хлорметан —> дихлорметан —> три-

хлорметан —> СС14

202

23. НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

РЯДА ЭТИЛЕНА. ДИЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

< ’ Н.ч '* .*Н. _> #.тльго.* ч ‘

>АлкенЫ (олёфины) ^ йёпрёдельнйе углеводброды рада этилена. Гомологический рад и ноМёЙклатураЛГеомет^йчеёкая изомерия.

Химические свойства азйсенов, реакции присоединения. Правило Марковникова. Качественная реакция на алкены. Диеновые уГЛеВО-

атомы углерода, соединенные между собой двойной связью. Простейший представитель-этилен С2Н4. Этиленовые угле­ водороды образуют гомологический ряд с общей формулой

Атомы углерода в алкенах, образующие двойную связь, находятся в^/72-гйбридном состоянии; ст-связь двойной связи С = С и ст-связи;С—;Н лежат в одной плоскости под углами 120° друг к другу, а тг-связь двойной связи С = С представля­ ет собой электронное облако, вытянутое в направлении, перпендикулярном плоскости ст-связей. Следствием такого строения алкенов является возможность геометрической изо­ мерии (щс-транс-шомсрш) в зарисимости от положения заместителей, например:

СНзЧ /С Н 3 СНзЧ /Н

(«цис»-от лат. «рядом, по одну сторону», «транс»-от лат. «напротив, по разные стороны»).

В силу меньшей прочности тг-связи по сравнению с ст-связью она легко разрывается, в результате чего протека­ ют реащии присоединения к алкенам и образуются насыщен­ ные органические соединения. Как правило, такие реакции протекают в мягких условиях, часто на холоду и в раствори­ телях, например воде, тетрахлориде углерода (тетрахлорме-

* Этилен-рациональная номенклатура («ан» -> «илен»), этенсистематическая номенклатура («ан» «ен»).

203

гАналогично протекает взаимодействие алкенов с бромоводородом:

I Г

НВг

этилен бромэтан

Присоединение галогеноводородов к несимметричным алкенам теоретически может привести .к двум продуктам:

Согласно правилу Марковникова присоединение галогеново­ дородов к несимметричным Галкенам протекает так, что водород присоединяется к тому атрму углерода, который содержит большее число атомов водорода, а атом галогена- к атому углерода с меньшим числом Н. В приведенной выше реакции продуктом будет соединение СН3ОН(1)СН3. •

По правилу Марковникова протекает и реакция гидрата- щи, т. е. реакция присоединения воды в присутствии серной

Алкены обесцвечивают раствор перманганата калия на холоду в нейтральной среде, при этом образуются гликоли (двухатомные спирты):

ИЙ