Общая характеристика непредельных углеводородов. Занятие 27

1.

Занятие 27
Общая характеристика
непредельных углеводородов

2.

Содержание
Модуль 1. Понятие, распространение непредельных
углеводородов
Модуль 2. Классификация и номенклатура
непредельных углеводородов
Модуль 3. Физические свойства непредельных
углеводородов
Модуль 4. Химические свойства непредельных
углеводородов
Модуль 5. Применение и способы получения
непредельных углеводородов

3.

Модуль 1. Понятие, распространение
непредельных углеводородов
• Непредельные углеводороды —
углеводороды, в молекулах которых
имеются кратные — двойные (C=C)
или тройные (CΞC) —связи. Способны
легко присоединять водород по этим
связям с образованием предельных
(насыщенных) углеводородов — алканов.
• Непредельные углеводороды называют
ненасыщенными, так как они содержат
меньшее число атомов водорода, чем
предельные с тем же числом атомов
углерода в молекуле.
• Атомы углерода при двойной связи
находятся в состоянии sp2-гибридизации.
Двойная связь состоит из σ-связи,
образованной sp2-гибридными
орбиталями, и π-связи, возникающей за
счет перекрывания p-орбиталей. Три σсвязи атома углерода направлены к
вершинам треугольника с атомом С в
центре, угол между связями 120о (рис. 1).

4.

Модуль 2. Классификация и номенклатура
непредельных углеводородов
Общая формула
непредельных
углеводородов по
сравнению с
предельными
алканы
алкены
алкины
• К непредельным углеводородам принадлежат следующие классы
углеводородов:
• олефины, содержат хотя бы одну двойную связь, в том числе
– алкены (этилены), общая формула — СnН2n, одна двойная связь, не
содержат циклов;
– диены (алкадиены), общая формула — СnН2n–2, две двойные связи,
не содержат циклов;
– полиены, содержат три и более двойных связей;
• алкины, общая формула — СnH2n–2, содержат одну тройную связь,
не содержат циклов;
• диины, общая формула — CnH2n–6 и полиины, содержат две и
более тройные связи;
• другие олефины, в структуре которых имеются разные
комбинации двойных и тройных связей (енины), а также
циклических фрагментов (алкенилциклоалканы).
• Ароматические углеводороды могут быть отнесены к непредельным
соединениям лишь формально, поскольку ввиду наличия
замкнутой сопряженной системы π-связей они обладают многими
специфическими свойствами, не характерными для соединений, не
обладающих ароматичностью
• Как и для предельных углеводородов, для непредельных характерна
структурная изомерия. Существует межклассовая изомерия между
алкенами и циклоалканами, между алкинами и алкадиенами.

5.

Модуль 3. Физические свойства
непредельных углеводородов
• Низшие представители являются
газами, более сложные —
жидкости, а затем — твёрдые
вещества с возрастающими
температурами плавления и
кипения:
• С2 – С4 (газы)
• С5 – С18 (жидкости)
• С19 … – (твёрдые)
• Алкены не растворяются в воде,
растворимы в органических
растворителях (бензин, бензол и
др.)
• Легче воды
• С увеличением молекулярной
массы температуры плавления и
кипения увеличиваются
• Для большинства характерен
сильный запах

6.

Модуль 4. Химические свойства
непредельных углеводородов
• В отличие от насыщенных
углеводородов для
углеводородов ряда этилена
характерны
разнообразные реакции
присоединения по месту
двойной связи. При этом они
значительно легче вступают во
взаимодействие с различными
реагентами:
• присоединяют бром,
• легко окисляются
раствором перманганата
калия.
• благодаря двойной связи
молекулы алкенов могут
соединяться между собой,
т.е. полимеризоваться.
• Как и предельные углеводороды,
алкены горят на воздухе:

7.

Модуль 5. Применение и способы получения
непредельных углеводородов
Применение алкинов
• Алкены не используют в качестве топлива из-за их
высокой химической активности. Низшие алкены часто
применяют в качестве исходного сырья для
получения различных веществ. Наиболее широко
используется этен. Вот что из него производят:
• этиленгликоль — компонент антифриза и взрывчатых
веществ;
• этиленоксид — входит в состав моющих средств,
синтетических волокон и др. товаров;
• хлорэтан — входит в состав анестезирующих веществ;
• дихлорэтан — используется как растворитель;
• этанол — применяется в производстве чистящих и
моющих средств, антифриза и омывающих жидкостей,
а также синтетического каучука;
• Полиэтилен - для производства пластмасс, уксусных
альдегида и кислоты, дивинилхлорид и др. вещества.
• Этилен активно используется, чтобы ускорить
созревание неспелых бананов.

8.

Основные пути получения
непредельных углеводородов
• Термический крекинг (процесс
переработки нефти и ее фракций
путем термического разложения
углеводородов с получением веществ
с меньшей молекулярной массой. При
термическом крекинге алканов
образуется смесь алканов и алкенов) и
дегидрирование алканов
• Дегидратация спиртов (реакция
отщепления молекулы воды от
органического соединения) Правило
Зайцева: Отщепление атома
водорода в реакциях дегидратации
и дегидрогалогенирования
происходит преимущественно от
наименее гидрогенизированного
атома углерода.

9.

10.

Интересные сведения о непредельных углеводородах
Название ацетилен(1863 г, Марселен Бертло) связано не с алканом, а с ацетатом,
то есть происходит от лат. acetum – «уксус». В русском языке слово «оцет» можно
найти в выражении «напоять оцтом и желчью», которое отсылает к цитате из
Евангелия (Матф. 27:34).
И. Р. Дейман (1743–1808) обнаружил, что при действии хлора горючий газ,
полученный разложением спирта (этилен), образуется маслянистый продукт,
который получил название «масла голландских химиков» (дихлорэтан). А
французский химик Антуан Франсуа де Фуркруа назвал исходный газ
«маслородным» (gaz oléfiant). В дальнейшем для этилена и его гомологов
закрепилось название «олефины».
Три хлорэтилен (трилен) используют не только для обезжиривания металлов и в
химчистке, но также для наркоза, откуда другое его название – наркоген.
К полиенам относится сквален С30Н50, содержится также в оливковом, хлопковом,
льняном и других растительных маслах. Является промежуточным соединением в
биосинтезе стероидов.
Из североамериканского растения элефантопус высокий (Elephantopus
elatus) были выделены элефантин, элефантол и дигидроэлефантолид.
Один из сес-квитерпенов, гермакран, не имеет никакого отношения ни к
Германии, ни к кранам. Он был выделен (в виде гликозида) из эфирного масла
некоторых растений, а название получил от герани крупнокорневищной
(Geranium macrorrhizum).
В грейпфруте содержится нуткатон, название которого происходит от источника –
кипарисовика нутканского (часть этого термина – от названия индейского
племени нутка).

11.

К тритерпенам относится биологически активное вещество бетулин, выделенное еще
в XVIII веке петербургским академиком Иоганном Тобиасом (Товием Егоровичем)
Ловицем (1757–1804) из березовой коры. Отсюда и название, от лат. betula –
«береза». Значительно позже была выделена, идентифицирована и
синтезирована бетулиновая кислота.
Тритерпеновые соединения были выделены также из ароматической смолы
мастикового дерева (фисташки мастичной, Pistacia lentiscus ).
Это изомастикадиеновая кислота и мороновая кислота; последняя выделена из
сердцевины дерева мора высокая (Mora excelsa).
К изопреноидам, содержащим фрагменты изопрена, относятся натуральный каучук
(на языке индейцев тупи-гуарани -«плачущее дерево»), гуттаперча
(малайское getah – «смола» и pertja – название растущих на острове Суматра
тропических деревьев), терпены, каротиноиды, некоторые аттрактанты, феромоны,
ювенильные гормоны.
У химиков винил – непредельный радикал СН2=СН–. Его название восходит к
лат. vinum – «вино».
Радикала аллила СН2=СН – СН2 обусловливает резкий запах свежеразрезанного
чеснока (Allium sativum), а запах лука (Allium cepa) связан с
аллилпропилдисульфидом.
От аллила (вернее, от аллилена СН3–С=СН–) произведено название аллена –
углеводорода с двумя соседними двойными связями СН2=С=СН2. Такие связи
называются кумулированными (от лат. cumulatio – «скопление»; cumulus – «куча,
груда, масса»), а соответствующие вещества – кумуленами.
В молекуле антибиотика микомицин (от греч. mykes – «гриб») содержится цепь из
тринадцати атомов углерода, в которой имеются все возможные типы кратных
связей: две сопряженные тройные, две кумулированные двойные и две
сопряженные двойные.