Обесцвечивание бромной воды и раствор&^радар^адатаг калия служит качественной реакцией на непредельн&е углёвб-!
дороды. |
, !Г) Ю --ЧЮ |
гтв + Л* > ~ - л «Л |
Большое |
практическое значение |
находят непредельные |
углеводороды, содержащий две'двойные связи С=С-диено вые углеводороды (алкадиены), особенно сопряженные дйёны,
в |
которых |
две |
двойные |
связи |
С = С |
разделены |
простой |
|
связью - С-г—С: |
|
|
|
|
? |
*п - |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
СН2= С Н —СН=СН2 ... |
СН2= С —СН=СН2 |
|
||||||
|
сн3 |
бутадиен-1,3 |
2-метилбутадиен-1,3 |
(дивинил) |
. . . (изопрен) |
, Алкадиены вступают в те же реакции присоединения, что и алкены. Сопряженные диеныг имеют особые свойства, в частности в реакциях присоединения, образуют продукты 1,4-присоединения с одной двойной связью посредине:
СН2=СН —СН=^СН2 ^ СНз—СН=СН—СН^- :^ |
— |
|||
|
|
'• ' |
■' |
^ |
|
1,4-дибромбутен-2 |
|
||
Алкены и алкадиены способны вступать в реакции поли |
||||
меризации: |
|
|
|
|
а) и(СН2=С Н 2) —V |
[—СН2—СН2—]и |
|
||
этилен |
полиэтилен |
" |
|
|
б) и(СН2= С Н —СН===СН2) |
‘ Х^СН2—Щ = с н ^ с й 2—3„ |
|||
бутадиен-1,3 |
’ |
полибутадиечовый каучук |
||
в) п(СН2= С —СН=СН2) —> |>-СН2—С=СН —СН2—]й |
||||
I |
|
|
I |
|
сн3 |
|
|
сн3 |
|
2-метилбутадиен-1,3 |
полиметилбутадиеновый каучук |
|||
Последний каучук-это полимер, существующий в природе (натуральный, каучук), а полибутадиеновый каучук получен искусственно (С. В. Лебедев, 1932 г.) и называется синтети ческим каучуком.
Влаборатории алкены получают:
1)дегидратацией спиртов (отщеплением воды от спир тов), например ,
СН3—СН2—ОН |
—г12С/ •180°с > с н 2= с н 2., |
|
этанол |
г |
■: этилен |
205
2) дегидрогалогенированием - отщеплением галогеноводорода от моногалогенопроизводного под действием спирто вого раствора щелочи, например
СНз-СН -СНз кон-сш,рт’ Тснэ-с н = с н 2
С1
2-хлорпропан пропен
В промышленности для получения алкенов используют метод каталитического дегидрирования алканов, например:
а) СН3—СН3 |
"~Н2 |
> СН2= С Н 2 |
|
этан |
этилен |
||
|
б) СН3СН2СН2СН3 Сг2Оз/А129 з.700°С ( .СН2=СНСН=СН2
— “ |
2 |
бутан |
бутадиен-1,3 |
По способу Лебедева бутадиен-1,3 получают из этанола на катализаторе:
С2Н5ОН |
сн2=сн —СН=СН2 |
Упражнения
23.1. Укажите, какие из веществ являются гомологами этилена (или их галогенопроизводными): С6Н10Вг2, С3Н8, С7Н14, С8Н147
СхоНхбСЦ, С5Ню, ^ 12^269 С8Н10, С15Н30, С4Н6. Составьте сокра щенные структурные формулы гомологов этилена (двойная связь-у первого атома углерода; цепь-прямая).
23.2. Составьте структурные формулы следующих веществ: бутен-1, бутен-2, 1,2-дибромпропан, гептен-3, пентадиен-1,4, 2-ме- тилпентен-1, 2-этилпентен-1, метилпропен, 2-метил-З-хлорпропен-1, ^мс-пентен-2, транс-пентен-2, этилциклогексан, 2,7-диметил-З-этил- октен-1, 2-хлорбутадиен-1,3.
23.3.Составьте структурные формулы всех возможных геомет рических изомеров для алкенов С5Н10 и С6Н12. Назовите эти изомеры.
23.4.Назовите вещества, представленные следующими углерод ными цепями:
1 1 1 1 |
1 ‘ |
- ' |
—С—С—С = С —, —С =С —С—С1, |
|
|
I I |
I I I |
|
С1 |
—С— |
|
206
III |
Г: |
НУ /■' ■ -- |
Одинаковыми или разными являются вещества I и II, III и IV? Ответ обоснуйте.
23.5. Составьте уравнёййя "реакций по следующим Схемам:
|
4-а) пропан |
—> |
2-бррмпропан |
—► пропен —> 1,2-ди |
||
бромпропан; |
4 |
- г!:.-' |
: |
|
« '• |
|
|
б) этан |
—> .этилен |
—> |
хлорэтан —> бутан |
—► бу- |
|
тен-2 —> бутадиен-1,3. |
|
|
|
|||
|
24. НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ |
|
||||
|
:г.'Г ; |
РЯДА АЦЕТЙЛЕНа. :В |
, . : и |
|||
|
АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ . |
|
||||
4 |
|
|
|
|
г г* |
|
|
Алиины-непредельные углеводороды ряда^ацетилейа. Гомоло |
|||||
гический ряд, номенклатура. Строение алкинов^ Химические свой ства, реакции присбединения, замещения, полимеризаций. Способы получения алкинов. г , !
Ацетилен как важнейший представитель алкинов. Ароматические углеводороды (арены). Гомологический ряд бен
зола. Номенклатура. Электронное строение бензола. Понятие об ароматичности. Взаимное влияние атомов и атомных групп в моле куле. Химическиесвойства бензола и его гомологов, реакции заме щения. Получение б е н з о л а . ^ ^ -
Взаимосвязь между гомологическими рядами углеводородов. Природные Источники углеводородов. Прйродные: газы ри их
испбльзование: Комплексна^4переработка -неф^гй. Нефтепродукты и их использование.^: \ т - ‘
Непредельные углеводороды ряда ацетилена (алкины)" со держат тройную связь С = С . Общая формула гомологиче ского ряда алкинов СиН2и_2. Простейший углеводород этого ряда, ,С2Н2 носит. название ацетилена.(бесцветный газ).
В алкинах атомные орбитали углерода у тройной связи имеют лр-гибрйдизацию (линейное строение):
а8
Н—С=С—Н
п
Наличие двух тг-связей обусловливает химические свой ства алкинов, в частности высокую способность к реакциям ступенчатого присоединения водорода, хлора, брома, галогеноводородов, воды (сначала образуются производные эти
лена, затем парафинов), например:
а) НС=СН |
н 2’ ра/рь > СН2= С Н 2 Нг’№ > СН3—СН3 |
|
ацетилен |
этилен |
этан |
б) Н С=СН |
5 ^ - СНВг=СНВг |
СНВг2—СНВг2 |
|
1,2-дибромэтен |
1,1,2,2-тетрабромэтан |
в) НС=СН |
5?^-. СН2=СНВг |
СН3—СНВг2 |
|
2-бромэтен |
1,1-дибромэтан |
Йарковникова)рисоединение НВг к |
2-бромэтену происходит по правилу |
г) Н С =С Н Н2° ’ Не?Р4 |
(кат ) с н 3—с € ° |
|
\ н |
ацетальдегид
(эта реакция называется реакцией Кучерова).
Атом водорода при углероде с тройной связью может замещаться на металл щэи пропускании ацетилена через аммиачйые растворы солеи А§ и Си1:
2СН3—С =С Н + А§20 |
— — 2СН3—Се=С—А§ |
пропин |
~“Н20 |
метилацетиленид ? |
|
1 |
серебра(1) |
Способность алкинов давать нерастворимые в воде ацетйлениды серебра(1) и меди(1) используется для качественного обнаружения концевой тройной связи.
При циклизации ацетилена образуется бензол:
■5Р |
70°С г и • |
В промышленности ацетилен получают гидролизом тсарбида (ацетиленида) кальция:
СаС2 + 2Н20 = С2Н2Т + Са(ОН)2,
а также путем разлбжения (пиролиза) метана:
2СН4 -1— -°-С-> НС=СН + ЗН2.
В лаборатории длятюлучения ацетилена и его гомологов используют взаимодействие дигалогенпроизводных углево дородов со щелочами в спиртовом растворе при нагревании:
СН3—СНВг—СНВг—СН3 |
— коп ^ |
СН3—С=С—СН3 |
||
3 |
3 |
-КВг, Н20 |
3 |
3 |
|
2,3-дибромбутан |
|
бутин-2 |
|
208
Ароматические углеводороды (арены) можно рассматри вать как производные бензола С6Н6. Общая формула угле водородов гомологического ряда бензола СлН2и- 6 (при
п^ 6).
Вмолекуле бензола С6Н6 все атомы углерода лр2-гибри-
дизованы; каждый атом углерода соединен в одной плос кости сг-связями с двумя другими атомами углерода и од ним атомом водорода. У каждого атома углерода остается еще облако четвертого валентного электрона, расположен ное перпендикулярно плоскости. Эти облака участвуют в об разовании те-с в я з и , причем в молекуле бензола образуются не три отдельные я-связи (как думали раньше, см. формулу Кекуле, 1865 г.), а единая шестицентровая я-связь (круг внутри шестиугольника сг-связей, все атомы равноценны):
СН
НС^ ^СН
II |
|
НС*. ^ с н |
|
СН |
|
формула |
современная |
Кекуле |
формула |
(бензольное |
кольцо) |
Формула Кекуле часто применяется в тех случаях, когда необходимо более наглядно изобразить протекание реакции
сучастием бензольного кольца С6. В обеих,формулах атомы
Скольца и не участвующие в реакции атомы Н опускаются (для краткости).
Некоторые простейшие гомологи бензола:
метилбензол |
этилбензол |
1-метил-З-этилбензол |
(толуол) |
|
|
Несмотря на формальную непредельность, бензол отли чается высокой устойчивостью к нагреванию и окислению (в гомологах бензола окисляется только боковая цепь, если она содержит кратные связи).. Характерными для бензола явля ются реакции замещения:
а) |
нитрование в присутствии концентрированной серной |
||
кислоты на холоду |
|
||
С6Н5- Н |
Н Ж > 3( К 0 20 Н ) |
|
|
-н 2о |
* |
||
|
|||
бензол
209