Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






III. Термические превращения алканов



Правила образования названий разветвленных алканов по международной номенклатуре (ИЮПАК)

Найти самую длинную (глав­ную) неразветвленную цепь углеродных атомов, пронумеровать атомы углерода главной цепи. Номер атома углерода, у которого находится за­меститель (алкильный радикал), должен быть наименьшим. Указать положение за­местителя (номер атома углерода, у которого на­ходится алкильный ра­дикал). Назвать алкилвный ра­дикал. Назвать алкан, соответ­ствующий главной цепи.

В мол-ле с несколькими одинаковыми замести­телями нужно указать по­ложение каждого заме­стителя. Сумма номеров положений заместителей д. иметь наимень­шее значение. Число одинаковых заместителей обозначают греческими числительными: ди- (два), три-три), тетра- (четы­ ре), пента- (пять). Разные заместители на­зывают в алфавитном по­рядке. Сумма номеров положений заместителей минимальная.

Физические свойства алканов

Алканы — бесцветные вещества, легче воды, плохо растворяются в воде.

Химические свойства алканов

Хим-ки малоактивны. Низкая реакц-ная спо­с-ть обусловлена малой полярно­стью связей С—С и С—Н в их мол-лах вследствие почти одинаковой ЭО атомов С и Н.

Наиболее хар-ны реакции замеще­ния (происходит гомолитическое рас­щепление ковалентных связей, т. е. они осущ-ся по свободнорадикальному (цепному) мех-му).

I. Реакции замещения (разрыв связей С— Н)

1. Галогенирование (замещение атома водооода ато­мом галогена — F, CI, Вг с образованием галогеналкана RHal). Алканы очень активно реагируют с фтором. Хлорирование протекает под действием света и явл-ся фотохимич цепной р-цией:

Механизм реакции

Реакция осущ-ся в 3 стадии (цепь реакций): а)инициирование (зарождение цепи) - гомолитическое расщепление молекулы Сl2 с образ-ем сво­бодных радикалов хлора:

Свободные радикалы — это атомы или гр ато­мов с неспаренными электронами

б)развитие цепи — взаимодействие радикала хлора с молекулой алкана, метильного радикала с новой моле­кулой хлора и т. д.:



в) обрыв цепи (происходит при соединении 2х ра­дикалов друг с другом):

Cl• + •Cl →Cl2 ; CH3• + • CH3 →CH3 –CH3; CH3• + •Cl →CH3Cl

2. Нитрование (замещение атома водорода нитрогруппой— NO2 с образ-нием нитроалканов R-NO2). Нитрующий реагент- азотная кислота HNO3.

а) Нитрование азотной кислотой в газовой фазе при температуре 400°С—500°С

Алканы с большим числом угле­родных атомов образуют смесь изомерных нитроалкнов, а также нитроалканы с меньшим числом атомов С в р-те разрыва связей С — С:

б) Нитрование разбав HNO3 при t°=140C при повышенном или нормальном давлении (р-ция Коновалова) → образ-ся смесь изомерных нитросоединений.

 

II. Реакции окисления

При обычных условиях устойчивы к действию окислителей (КМпО4, К2Сr2О7).

1. Окисление кислородом воздуха при высоких тем­пературах (горение)

а)полное окисление (избыток О2) с образованием углекислого газа и воды:

б)неполное окисление (недостаток О2):

2. Окисление кислородом воздуха при невысоких тем­пературах в присутствии катализаторов (неполное ката­литическое окисление)

Например, при каталитическом окислении метана в зависимости от природы катализатора и условий прове­дения реакции могут образоваться следующие про­дукты:

III. Термические превращения алканов

1. Крекинг—разрыв связей С — С в мол-лах алканов с длинными углеродными цепями, в рез-те кот обр-ся алканы и алкены с меньшим числом атомов С



2. дегидрирование (отщепление водорода; происхо­дит в р-те разрыва связей С-Н; осущ-ся в присутствии катализаторов при повышенных темпе­ратурах).

При дегидрировании метана образуется этин (ацетилен):

При дегидрировании других алканов образуются алкены:

3. Дегидроциклизация(ароматизация, дегидрирова­ние алканов с образованием ароматических соединений):

4.Изомеризация (превращение хим-го соед-я в его изомер): н-алкан- изоалкан

Получение алканов

Получение метана

1. В промыш-ти: а)из природного газа; б)синтез из оксида углерода(II) и водорода.

2.В лаборатории: а)гидролиз карбида алюминия

б)сплавление солей уксусной кислоты со щелочами

Получение гомологов метана

1.В промышленности: а) из природного сырья (нефть, газ, горный воск); б) синтез из оксида углерода (II) и водорода

2.В лаборатории: а) каталитическое гидрирование (+Н2) непредель­ных УВ

б) взаимодействие галогеналканов с натрием (реакция А. Вюрца).

2R+Br + Na → R-R + 2NaBr – димеризация углеродной цепи

2CH3 +Br +2Na → CH3-CH3 + 2NaBr, если в реакции участвуют разные галогеналканы, то образуется смесь алканов.

Применение.Энергетика, в качестве автомобильного топлива, получение простейших реагентов из органического сырья.

Реакции радикального замещения алканов (SR,) примеры реакций, механизм.

R-H + X· → R-X , где X· - радикал.

R-H + Hal2 → (усл-я р-и) R-Hal + H Hal

В синтезе исп-т хлорир-е и бромир-е, а также контролир-е фторир-е

(+ Сo F3 → Сo F2 + F2 или очень разб-е газовые смеси со F).

Иод не взаимод-т с алканами.

Пример: CH4 + Cl 2 (ультраф-т) → CH3 Cl + HCl

1 стадия - Cl 2(ультраф-т) → Cl- + Cl- (инициирование)

2 стадия - CH4· + · Cl → H3 С· + HCl (зарождение цепи)

3 стадия - СН3 · + Cl - Сl → CH3 Cl + Cl· (!)

4 стадия - СН3 ·+ · Cl→ CH3 Cl и т. д. (обрыв цепи)

53. Алкены.Изомерия и номенклатура. Электронное строение. Р-ции в боковой цепи. Использование в лабораторной практике и промышленности.

Изомерия и номенклатура.Родоначальником гомологического ряда явл-ся простейший алкен — этилен (СН2=СН2). Как и в ряду алканов, для первых членов гомолог-го ряда исп-ся тривиальные названия: пропилен (СН3—СН=СН2). Систематическое название строят, принимая за главную самую длинную цепь, содержащую двойную связь. Цепь нумеруют со стороны, к кот ближе расположена двойная связь, и называют углеводород соответствующей длины, изменяя в названии алкана окончание -ан на –ен: этан — этен, пропан — пропен.

Структурная изомерия в ряду алкенов представлена изомерией цепи и изомерией положения двойной связи, поэтому число структурных изомеров больше, чем у алканов: углеводород С4Н10 имеет два изомера.

Углеводородные радикалы, образованные из алкенов, называют с исп-нием суффикса -енил (алкенилы): СН2=СН - Этенил (винил)

Алкены могут образовывать пространственные, так называемые геометрические изомеры. Вращение вокруг двойной связи затруднено и может произойти только при разрыве π-связи, энергия которой значительно выше энергии столкновения молекул. Поэтому алкены с различными заместителями по концам двойной связи способны существовать в виде пространственных изомеров, отличающихся расположением заместителей относительно двойной связи: в цис-изомере оба заместителя расположены по 1у сторону, в транс-изомере — по разные стороны от двойной связи.

Проекционные формулы геометрических изомеров бутена-2:

Цис-2-бутен транс-2-бутен

Цис-, транс- изомеры п. с. индивидуальные вещества и отличаются физико-химическими свойствами, т.е. устойчивы при обычных условиях. Взаимопревращения их возможны при высоких температурах или облучении ультрафиолетовым светом либо под действием высокоэнергетических реагентов, способных разорвать π-связь.

Явление геометрической изомерии присуще классам органических соединений, имеющим двойные связи.

По химическим свойствам алкены сильно отличаются от инертных алканов и при обычных условиях легко подвергаются многочисленным реакциям присоединения:

В мол-лах орг соединений преобладают ковалентные связи (С—С и С—Н связи в мол-лах алканов). Связи, образ-ся за счет перекрывания (связывания) s-орбиталей атома Н и орбиталей атома С по условной линии, соединяющей ядра атомов, называются σ-связями. В случае этена между атомами С, кроме σ-связи, образуется вторая связь с участием ρ-орбиталей, называемая π-связью.

С участием ρ-орбиталей могут образовываться 2 типа связей: σ-связь и π-связь. В первом случае хим связь образуется за счет перекрывания орбиталей по условной линии, соединяющей ядра атомов; во втором случае наблюдается боковое перекрывание, значительно менее эффективное из-за большего взаимного отталкивания ядер.

Сравнивая энергии связей → прочность π-связи меньше прочности σ-связи, что и объясняет реакции присоединения с разрывом π-связи, характерные для алкенов.

Для алкенов хар-ны 2 типа р-ций: Р-ции присоединения, протекающие с разрывом π-связи; Реакции радикального замещения атома Н углеводородного остатка.

Реакции присоединения 1. Гидрогенирования:


Просмотров 4544

Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!