Непредельные углеводороды: алкены, олефины

1. Непредельные углеводороды

Алкены, олефины

2. Классификация

3. Алкены

Алкены ациклические
углеводороды,
содержащие в
молекуле, помимо
одинарных связей, одну
двойную связь между
атомами углерода и
соответствующие общей
формуле CnH2n.

4. Структурная формула этилена

5. Изомерия и номенклатура

6. Номенклатура алкенов

7. Алкены. Номенклатура

1) в алкенах с неразветвленной цепью
нумерацию производят с того конца, ближе к
которому находится двойная связь. В названии
алкана, соответствующего этой родоначальной
структуре, суффикс -ан заменяется на –ен.
CH2 CH2
CH2 CH CH3
этилен
пропилен
CH3CH CHCH2CH2CH3
гексен-2

8. Алкены. Номенклатура

2) в случае разветвления главной считается
цепь, включающая двойную связь, даже если эта
цепь и не является самой длинной. Нумерация
производится таким образом, чтобы атом
углерода, от которого начинается двойная связь,
получил наименьший номер
1
5
4
3
CH2
2
CH3 CH2 CH2 C
CH2 CH3
2-этилпентен-1

9. Алкены. Номенклатура

3) Углеводородные заместители обозначаются
префиксом. Положение их указывается цифрой,
соответствующей номеру того атома углерода, у
которого находится заместитель. Заместители
перечисляются в алфавитном порядке. В случае
нескольких одинаковых углеводородных
заместителей перед их названием ставится
умножительная приставка ди-, три- и т. д.

10. Алкены. Номенклатура

2
1
3
4
CH3 C CH CH3
2-метилбутен-2
CH3
1
2
CH3 C
3
4
5
6
CH CH2 CH CH3
CH3
CH3
2,5-диметилгексен-2

11. Алкены. Номенклатура

CH2 CH
CH2 CH CH2
этенил
(винил)
2-пропенил
(аллил)

12. Изомерия алкенов

13. Алкены.Изомерия

Структурная изомерия

14. Пространственная изомерия

15. Пространственная изомерия

16. Пространственная изомерия

Пространственная изомерия
Цис- и транс-изомеры бутена-2

17. Пространственная изомерия

Пространственная изомерия
H3C
CH3
H3C
C C
H
H
C
H
цис-бутен-2
Ткип=4 С
H
C
CH3
транс-бутен-2
Ткип=1 С

18. Пространственная изомерия

H3C
CH3
C
H
H3C
C
CH2CH3
C
CH2CH3
транс-3-метил-2-пентен
H
C
CH3
цис-3-метил-2-пентен

19. Номенклатура цис-, транс-изомеров

Номенклатура цис-, трансизомеров
H
H
C
O 2N
H
C
Cl
C
Cl
цис-1-нитро-2-хлорэтен
O 2N
C
H
транс-1-нитро-2-хлорэтен

20. Номенклатура цис-, транс-изомеров

Номенклатура цис-, трансизомеров
Br
CH3
C
Br
C
O 2N
C
Cl
?
Cl
C
O2N
CH3
?

21. Номенклатура цис-, транс-изомеров

Номенклатура цис-, трансизомеров
Система Кана–Ингольда–Прелога
?
Роберт Сидни Кан
Ингольд Кристофер
Прелог Владимир
(9.06.1899-15.09.1981) (28.10.1893–8.10.1970)
(23.07.1906–07.01.1998)
(Великобритания)
(Великобритания)
(Швейцария)

22. Номенклатура цис-, транс-изомеров

Номенклатура цис-, трансизомеров
1. Используя систему Кана–Ингольда–Прелога,
определяют сначала относительное старшинство
заместителей, связанных с двойной связью, и
дают им номера по старшинству 1 или 2.
2. Если две наиболее старшие группы
расположены по одну сторону от плоскости связи, то конфигурация заместителей
обозначается символом Z, если же эти группы
находятся по разные стороны от плоскости связи, то конфигурация обозначается символом Е.

23. Номенклатура цис-, транс-изомеров

Номенклатура цис-, трансизомеров
(1) H3C
H (2)
(1) H3C
C C
(2) H
CH3 (1)
C
CH3 (1)
(Е)-2-бутен
(2) H
C
H (2)
(Z)-2-бутен

24. Номенклатура цис-, транс-изомеров

Номенклатура цис-, трансизомеров
Br
CH3
C
O2N
Br
C
Cl
C
Cl
(Е)-1-бром-1-нитро2-хлорпропен
O 2N
C
CH3
(Z)-1-бром-1-нитро2-хлорпропен

25. Строение алкенов

26. Модель молекулы этилена

27. sp2-гибридизация

28. Образование σ-связи в молекуле этилена

29. Образование π-связи

30. Строение алкенов

31.

Электронное строение

32.

33. Нахождение в природе

Этилен и его гомологи в
очень небольшом
количестве встречаются в
природном газе, а также
нефти. Олефины,
образуются при крекинге
нефти, при сухой
перегонке дерева и
каменного угля.

34. Способы получения алкенов

35. Алкены

Реакции элиминирования
Элиминирование — это отщепление двух
атомов или групп атомов от соседних
атомов углерода с образованием между
ними -связи.
C C
X Y
C C
+ XY

36. Алкены

Реакции элиминирования
ЭЛИМИНИРОВАНИЕ
галогенводорода
HHal
воды
H2O
галогена
Hal2
водорода
H2
Дегидрогалогенирование
Дегидратация
Дегалогенирование
Дегидрирование

37. Дегидрирование алканов

38. Реакции элиминирования

Дегидрирование
CH3CH CHCH3 + H2
CH3CH2CH2CH3
бутан
Cr2O3, 500°C
бутен-2
CH2 CHCH2CH3 +
бутен-1
H2

39. Дегидрогалогенирование хлорпроизводных

40. Реакции элиминирования

Дегидрогалогенирование
CH3 CH CH3 + KOH
CH3CH CH2 + KBr + H2O
Br
2-бромпропан
пропен

41. Реакции элиминирования

Дегидрогалогенирование
CH3 CH CH CH2CH3 + KOH
CH3 Br
3-бром-2-метилпентан
CH3 C
CH CH2CH3 + KBr + H2O
CH3
2-метилпентен-2
Правило Зайцева
В случае нессиметричных алкилгалогенидов
отщепление атома водорода происходит от
наименее гидрогенизированного атома углерода.

42.

ЗАЙЦЕВ Александр Михайлович (Россия)
(2.VII.1841 - 1.IX.1910)

43. Дегидратация спиртов

44. Реакции элиминирования

Дегидратация
CH2 CH2
H
H2SO4, 170°C
CH2 CH2 + H2O
OH
этилен
этанол
CH3
CH CH2
H
H2SO4, 180°C
CH3
CH CH2 + H2O
OH
пропанол-1
пропен

45. Дегалогенирование хлорпроизводных

46. Реакции элиминирования

Дегалогенирование
CH3
CH3 C
CH CH3 + Zn
CH3
CH3 C
CH CH3 + ZnBr2
Br Br
2,3-дибром-2-метилбутан
2-метилбутен-2

47. Пиролиз алканов

CH3CH2
CH3 CH2
CH2 CH2 CH3
этил
-H
CH3CH2CH2
пропил
CH2 CH2
этилен
+H
CH3CH2CH3
пропан

48. Физические свойства алкенов

Алкены обладают
более резким
запахом. По ρ
легче воды, плохо
растворяются в
воде. Некоторые
алкены обладают
физиологической,
биологической
активностью.

49.

50. Химические свойства

51. Общая характеристика реакционной способности алкенов

Алкены достаточно
химически активны. Причиной
этого является наличие в их
молекулах π-связи. Считается,
что π-связь является менее
прочной, чем σ-связь по
энергии, более поляризуемой
и пространственно доступной
для атаки различных
реагентов. Поэтому наиболее
характерными реакциями для
алкенов являются реакции
присоединения, протекающие
за счет разрыва π-связи и
образования двух новых σсвязей.

52. Химические свойства

Реакции электрофильного присоединения
АE (от англ. addition electrophilic)
+
H
C
C
+
+ H
C
C
H
C
+
C

53. Химические свойства

Реакции электрофильного присоединения
pz-орбиталь
H
C
sp3
+C
sp2

54.

Химические свойства
Реакции электрофильного присоединения
H
C
H X
+
C
sp3 sp2
+ X
-
C
C
sp3 sp3

55.

Химические свойства
Реакции электрофильного присоединения
+
R
CH CH2
+I–эффект
X
+
CH CH2
–I–эффект

56. Реакции присоединения

57. Гидрирование этилена

58. Гидратация алкенов

59. Галогенирование алкенов

60.

Реакции электрофильного
присоединения
Галогенирование
+
Br
Br
-
Br
C
C
+
Br
-комплекс
C
Br
+
C
Br
-комплекс
Br
C
C
C
+
Br
циклический
ион бромония
Br
C

61. Гидрогалогенирование алкенов

62. Реакции электрофильного присоединения

Гидрогалогенирование
CH3 CH CH2
CH3 CH CH2 + HBr
Br
H
2-бромпропан
пропен
CH3 CH CH2
H
Br
1-бромпропан
(не образуется)

63. Правило Марковникова

64. Владимир Васильевич Марковников 1837 – 1904 гг.

Русский химик-органик.
Исследования посвящены
теоретической органической химии,
органическому синтезу и
нефтехимии. Исследования спиртов,
карбоновых кислот послужили
основой его учения о взаимном
влиянии атомов как главном
содержании теории химического
строения. В 1869 г. сформулировал
правило о направлении реакций
замещения, отщепления,
присоединения по двойной связи и
изомеризации в зависимости от
химического строения (правило
Марковникова).

65.

66. Механизм реакции гидрогалогенирования

67. Свободно-радикальное присоединение

Гидробромирование
CH3CH CH2
O
пероксид дибензоила
O
C6H5C O O CC6H5
CH3CH2CH2Br
O
2C6H5C O

68.

Свободно-радикальное
присоединение
Гидробромирование
Присоединение HBr против правила
Марковникова происходит следующим
образом: Br (а не Н ) реагирует в первую
очередь с -системой и быстрее всего
образуется наиболее стабильный радикал.
«Перекисный эффект» или эффект
Хараша.

69.

Свободно-радикальное замещение
Аллильное замещение галогенами
CH2 CHCH3 + Cl2
300°C
CH2 CHCH2Cl + HCl

70. Реакции окисления, полимеризации

71. Частичное окисление этилена кислородом воздуха

72. Окисление

Окисление
CH3 CH CH CH3
[O]
2CH3 C
OH
уксусная кислота
бутен-2
2CH2 CH2 +
O
350°C
O2 Ag
2H2C CH2
O
оксид этилена

73. Окисление этилена

74. Окисление

Окисление
Окисление по Вагнеру
3CH2 CH2 + 2KMnO4 + 4H2O
3CH2 CH2 + 2KOH + 2MnO2
OH OH
этилен
этиленгликоль
ВАГНЕР Егор Егорович (9.XII.1849 – 27.XI.1903)

75.

76. Окисление

Реакция Прилежаева
C
C
H O
+ O
C R
O
HO
C
O +
C
C
O
R

77. Окисление

Озонолиз
C C
C C
+O O O
O
озон
O O
C
C
O
O O
O
O
мольозонид
+
Zn (H )
C O + O C
C
C
O
озонид

78. Окисление

Озонолиз
R'
C C
H
R
R
O3
H2O2, H
+
O
R'COOH + R C R

79. Горение этилена

80.

81.

Восстановление (гидрирование)
R CH CH R' + H2
алкен
Ni, 150-300°C
R CH2 CH2 R'
алкан

82.

Реакция изомеризации
H3CCH CHCH3
H2C
CHCH2CH3
бутен-1
бутен-2
AlCl3
H2C
C CH2
CH3
2-метилпропен

83. Полимеризация этилена

84.

Реакция полимеризации
Реакция полимеризации — это
последовательное присоединение молекул
ненасыщенных соединений друг к другу с
образованием высокомолекулярного
продукта — полимера.

85.

Реакция полимеризации
n C C
C C
n

86.

Реакция полимеризации
n CH2
CH2
CH2 CH2
n
полиэтилен
nCH CH2
CH3
CH CH2
CH3
n
полипропилен

87. Применение алкенов

88. Задачи

Тест
Тест
Тест
Тест
Тест
1
2
3
4
5