Транс-1,4-диметилциклогексан цис-1,4-диметилциклогексан

 

Химические свойства . Химические реакции циклоалканов подобны алканам с открытой цепью, но в зависимости от устойчивости циклов идут в различных направлениях.

 

Например, галогенирование:

+ Cl₂ Cl-CН₂–СН₂–СН₂–Сl

1, 3–дихлорпропан

 

+ Cl₂, hn

- HCl

 

1-хлорциклогексан

Алкены

Алкенами называются углеводороды, содержащие двойную С=С связь, общая формула С_nH_2n.

Название	Структурная формула	Брутто-формула
Этен (этилен) Пропен (пропилен) Бутен-1 (бутилен) Бутен-2 (псевдобутилен)	СН2 = СН2 СН2=СН-СН3 СН2=СН-СН2-СН3 СН3-СН=СН-СН3	С2Н4 С3Н6 С4Н8 С4Н8

Представители этого класса оказывают наркотическое действие; например, 2- метилбутен-2 по свойствам напоминает хлороформ.

Для алкенов характерна структурная (бутен-1 и бутен-2) и пространственная (геометрическая цис/транс) изомерия.

 

 

 

 

цис-бутен-2 транс-бутен-2

 

Реакционная способность алкенов определяется наличием двойной связи. Атомы углерода при двойной связи находятся в sp² ¾ гибридизации.

Три sp² – гибридизованные орбитали лежат в одной плоскости под углом 120° и образуют три прочные s- связи. Негибридизованная r-орбиталь, перпендикулярная плоскости s- связей, участвует в образовании менее прочной и легкополяризуемой p-связи.

Строение этилена:

 

 

p- связь s- связи

 

Химические свойства. Для алкенов наиболее типичны реакции присоединения по месту разрыва p-связи. p - Cвязь в алкенах богата электронами, поэтому к ней будут притягиваться положительно заряженные йоны или частицы с дефицитом электронов –электрофилы (Е⁺).

Таким образом, для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения А_Е.

 

Гидрирование

Н Н

кат. ½ ½

СН₃ – СН = СН₂ + Н₂ ® СН₃ – СН – СН₂

Пропен пропан

Галогенирование

Br Br

½ ½

СН₃ – СН = СН₂ + Br₂ ® СН₃ – СН – СН₂

1, 2–дибромпропан

Реакция галогенирования служит для качественного и количественного определения непредельных соединений. Реакция обесцвечивания брома является классической качественной и количественной реакцией на двойную связь.

Например, по количеству поглощенного брома или йода можно установить содержание непредельных высших жирных кислот в составе липидов.

3. Гидрогалогенирование:

 

СН₃ –СН=СН₂ + НСl ® СН₃ – СН – СН₃

½

Cl

2–хлорпропан

 

Присоединение галогенводородов к несимметричным алкенам происходит в соответствии с правилом Марковникова: водород направляется преимущественно к наиболее гидрогенизированному атому углерода. Обосновать правило Марковникова можно, учитывая два фактора:

1. Статический фактор – распределение электронной плотности в молекуле алкена в исходном состоянии:

_{d+ d -}

СН₃ ®СН=СН₂

 

Положительный индуктивный эффект СН₃ – группы приводит к поляризации p- связи и атаке электрофила Н⁺ первого атома углерода.

2. Динамический фактор – оценка относительной устойчивости возникающих промежуточных частиц:

₊

атака С₁ СН₃ ® СН СН₃

(I)

^{3 2 1}

СН₃ – СН = СН₂ + Н⁺

атака С_{2 +}

СН₃®СН₂®СН₂

(II)

Карбкатион (I) более стабилен, так как положительный заряд стабилизируется +I –эффектами двух алкильных (метильных) групп. Карбкатион (II) менее стабилен за счет +I–эффекта только одной алкильной (этильной) группы.

Реакция протекает с предпочтительным образованием наиболее устойчивого карбкатиона (I):

Сl

₊ +Cl^- ½

СН₃-СН =СН₂ + Н⁺ ® СН₃-СН-СН₃ ® СН₃ – СН-СН₃

4. Гидратация:

ОН

d⁺ d^- Н⁺ ½

CH₃ ® С = СН₂ + Н₂О СН₃ – С- СН₃

­ ½

СН₃ СН₃

2 – метилпропен 2–метилпропанол–2

Реакция протекает также в соответствии с правилом Марковникова.

5. Окисление (по Вагнеру). При окислении алкенов разбавленными растворами перманганата калия в нейтральной или слабощелочной среде получаются двухатомные спирты (гликоли):

 

3 СН₂ = СН₂ + 2 КMnO₄ + 4H₂O 3 CH₂ –CH₂ + 2KOH + 2MnO₂

этилен

OH OH

этиленгликоль

 

Реакция используется как качественная для обнаружения двойной связи (по обесцвечиванию раствора KMnO₄).

6. Полимеризация:

½ ½

( ¾ С ¾ С ¾ ) n

½ ½

 

 

пропилен полипропилен

 

Алкадиены

Это углеводороды, содержащие две двойные связи. Общая формула С_n H_2n-2.

Наибольший интерес представляют сопряженные алкадиены – соединения с чередующимися двойными и одинарными связями.

Название	Структурная формула	Брутто– формула
Бутадиен (дивинил) 2–Метилбутадиен–1, 3 (изопрен)	СН2 = СН – СН = СН2 СН2 = С– СН=СН2 ½ СН3	С4Н6 С5Н8

 

Химические свойства

Для алкадиенов наиболее характерны реакции А_Е, так же как и для алкенов, но проявляются особенности, связанные с сопряжением Присоединение 1 молекулы реагента возможно в разные положения: 1, 2; 3, 4 и 1, 4.

1. Гидрирование:

1, 2 – присоединение

СН₃–СН₂–СН=СН₂

кат.

СН₂ = СН – СН = СН₂ + Н₂

1, 4 – присоединение

СН₃–СН=СН-СН₃

 

2. Гидрогалогенирование:

Сl

½

1, 2 – присоединение СН₃-С-СН=СН₂

½

1 2 3 4 СН₃

СН₂=С-СН = СН₂ + HСl Сl

½ 3, 4 – присоединение ½

СН₃ СН₂=С-СН-СН₃

½

СН₃

 

1, 4- присоединение

Н₃С-С=СН-СН₂-Сl

½

CH₃

3. Полимеризация идет аналогично присоединению:

 

CH₃

1, 2- ½

[¾ СН₂ – С ¾ ]_n

½

CH=CH₂

1 2 3 4 3, 4-

nСН₂=С-СН=СН₂

½ [ ¾ CH-CH₂¾ ]_n

СН₃ ½

CH₃-C =CH₂

1, 4-

[ ] _n

 

Кроме природного каучука, который, как известно, является 1, 4-полимером изопрена, существует большая группа веществ (углеводородов и их производных), которые можно разделить на n скелетных фрагментов изопрена. Они называются терпенами.

Ароматические углеводороды

(арены)

Простейшим представителем аренов является бензол:

 

 

Для бензола и его гомологов выполняются следующие 3 главных критерия ароматичности:

1. Все атомы углерода находятся в sp² – гибридизации. Следовательно, s- остов молекулы плоский, циклический.

2. Число р-электронов соответствует правилу Хюккеля (4n+2). Правило Хюккеля выполняется при любом натуральном числе n = 0, 1, 2 и т.д. В данном случае в бензоле 6r электронов (n =1)

3. Единая, замкнутая, сопряженная p- система охватывает все атомы цикла.

 

 

Химические свойства

 

Ароматические соединения обладают рядом специфических свойств.

1. Высокая термодинамическая устойчивость.

2. Устойчивость к действию окислителей.

3. Реакции электрофильного замещения (S_E).

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: