Граничні вуглеводні

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Граничні вуглеводні
Алканами називаються граничні (насичені) вуглеводні, що містять тільки прості зв'язки С-С. Загальна формула алканів - З n Н 2 n +2. Назви найпростіших алканів склалися історично, для інших - виробляються від грецьких числівників додаванням суфікса - ан.
СН 4
метан
З 5 Н 10
пентан
З 9 Н 20
нонан
З 2 Н 6
етан
З 6 Н 12
гексан
З 10 Н 22
декан
З 3 М 8
пропан
З 7 Н 16
гептан
З 11 Н 24
ундекан
З 4 Н 10
бутан
З 8 Н 18
октан
З 12 Н 26
додекан
Алкани з числом атомів вуглецю більше чотирьох мають скелетні ізомери. Розгалужені граничні вуглеводні розглядають як алкани, в яких деякі атоми водню замінені на радикали. Структури і назви найпростіших радикалів необхідно запам'ятати.
Фізичні властивості
Перші чотири алкану - гази, далі до алкану З 16 Н 34 - рідини, інші - тверді речовини. Всі вони нерозчинні у воді.
Отримання
I. Основний промисловий метод - переробка нафти і газу:

перегонка - фізичний процес розділення нафти на фракції з різними температурами кипіння вуглеводнів: бензин (40-150 ° С), нафта (120-240 ° С), гас (150-300 ° С) і солярове масло (> 300 ° С);
крекінг:
отримання алканів з вугілля і водню при високій температурі:
З +2 Н 2 ¾ ® СН 4.
нагріванням оксиду вуглецю (П) з воднем в присутності каталізатора:
nСО + (2n +1) H 2 ¾ ® C n H 2 n +2 + Nн 2 0
II. Лабораторні методи.

Відновлення неграничних сполук:
Сплавляння натрієвих солей карбонових кислот з лугом:

Взаємодія галогенпохідних з металевим натрієм (реакція Вюрца):
СНз ¾ Вг + 2 Na + Br-CH 3 ¾ ® СНз ¾ СНз + 2 NaBr
Цей метод зручний для отримання симетричних алканів, в іншому випадку утворюється суміш продуктів.
Хімічні властивості алканів
Завдяки своїй граничної насиченості і малої полярності зв'язків С-Н алкани дуже міцні, вступають тільки в реакції радикального заміщення, ініційованого умовами проведення реакції.
Галогенування - протікає на світлі. Зазвичай не закінчується заміщенням одного атома водню, приводячи до суміші моно-, ді-, три-і т.д. галогенпохідних.
CH 3 ¾ CH 3 + Cl 2 ¾ ® CH 3 ¾ CH 2 ¾ Cl + HCl (S R)
Кожна така реакція відбувається у відповідності з ланцюговим вільно-радикальним механізмом:

Ініціювання ланцюга:

Зростання ланцюга:

Обрив ланцюга:
2) Нітрування (реакція Коновалова).
Взаємодія алканів з розведеною азотної кислотою (12%) при підвищених температурі й тиску.
СНз ¾ СНз + HO ¾ NO 2 ¾ ® CH 3 ¾ CH 2 ¾ NO 2 + Н 2 O
3) Окислення.

М'які окислювачі (бромна вода, перманганат калію) на алкани не діють. Будь-які алкани згоряють до вуглекислого газу і води з виділенням великої кількості тепла.
Сульфоокісленіе.
Крекінг - це і спосіб отримання, та хімічна властивість алканів і алкенів. Процес проходить при високій температурі, тиску і звичайно в присутності каталізаторів.
Циклоалкани: загальна формула класу C n H 2 n, тобто Циклоалкани ізомерних алкенам. Назви утворюються додаванням приставки цикло-до назви соответвующего алкану.

Циклопропан надає сильну наркотичну дію, застосовується при хірургічних операціях. Ціклопентатвие і циклогексанового кільця містяться у деяких природних речовинах.
Отримання

Дія металевого цинку на дігалогенпроізводние.

Гідрування ароматичних вуглеводнів.
Хімічні властивості
Хімічні властивості циклоалканов аналогічні реакцій алканів, але для малих циклів (циклопропан, циклобутану) характерні реакції приєднання з розривом циклу.
Ненасичені вуглеводні

Алкени
Вуглеводні, що містять подвійний зв'язок С = С, називаються алкенами або етиленових вуглеводнів. Загальна формула класу - З n Н 2 n.
Назви утворюються заміною суфікса-ан в алканів на-ен. Для родоначальника ряду часто застосовується тривіальна назва "етилен".
Завдяки подвійному зв'язку, в алкенам крім скелетної ізомерії спостерігається просторова цис-транс-ізомерних.
Фізичні властивості
Алкени з числом атомів вуглецю менше п'яти - гази. Нерозчинні у воді, але розчиняються в неполярних розчинниках.
Отримання

Дегидрирование алканів при підвищеному тиску і температурі в присутності каталізатора (зазвичай Pt):

Неповна гідрування алкінів:
Відщеплення функціональної групи і водню в сусідньому положенні. Відщеплення відбувається за правилом Зайцева:
При утворенні алкена з функціонального похідного вуглеводнів відщеплюється функціональна група і водень від сусіднього найменш гідрованого атома вуглецю.

-Внутрішньомолекулярний дегідратація спиртів в присутності сірчаної кислоти або оксиду алюмінію:

дегідрогалогенірованіе моногалогенопохідних дією спиртового розчину лугу:

Дія металевого цинку на дігалогенопроізводние:
Хімічні властивості
Подвійний зв'язок в алкенам складається з s-і p-зв'язків. p-Зв'язок, утворена бічним перекриванням негібрідних р-орбіталей, менш міцна і легко розривається під дією багатьох реагентів. Тому для алкенів характерні реакції приєднання з розривом p-зв'язку A E. Так як p-зв'язок є областю з підвищеною електронної щільністю, реагентом в

даних реакціях служить злектрофіл (позитивно заряджена частка):
Гідрування в присутності каталізаторів - Pt, Pd, Ni (див. хімічні властивості алканів).
Галогенування:

Знебарвлення бромної води (при звичайних умовах) є якісною реакцією на кратну зв'язок.
3) Гідрогалогенірованіе. - Відбувається у відповідності з правилом Марковникова:

Приєднання полярних реагентів до несиметричної кратному зв'язку відбувається так, щоб атом водню приєднувався до найбільш гідрованого атому вуглецю.
4) Гідратація.

Протікає при нагріванні в присутності кислот (за правилом Марковникова).

Полімеризація:
6) Окислення.

Алкени знебарвлюють водний розчин перманганату калію, самі при цьому окислюючись до двоатомних спиртів - гликолей.

У присутності металевого срібла утворюються епоксиди (a-окису):
Схарактеризуйте
Вуглеводні, які містять дві подвійні зв'язки, називають диенами (більше двох - полценамі). Загальна формула гомологічного ряду дієнів C n H 2 n -2. У залежності від розташування кратних зв'язків виділяють пов'язані дієни (подвійні зв'язку розділені однієї простої), ізольовані (між подвійними зв'язками більше однієї простої) і кумулювати (подвійні зв'язку по сусідству).
sp 2; s; p; p Cопряженіе:
Способи отримання

Одночасна дегідратація і дегидрирование двох молекул етилового спирту (синтез Лебедєва):

Внутрішньомолекулярної дегідратацією діол:
Отримання ізопрену з пропілену:
Хімічні властивості спряжених дієнів

Найбільш характерні реакції - реакції приєднання. Для сполучених дієнів характерно або 1,2-приєднання (з розривом тільки одного зв'язку), або 1,4-приєднання, де дві кратних зв'язку реагують як єдина електронна система:

Прикладом реакції приєднання до зв'язаних диенами є полімеризація:
Останнім способом отримують штучні (синтетичні) каучуки, основною відмінністю яких від природних довгий час була відсутність стереорегулярних (повторюваності просторової структури мономерного ланки). В даний час можливий синтез штучних каучуків стереорегулярних будови.
Алкіни
Алкіни - вуглеводні, що містять у своєму складі потрійну зв'язок. Загальна формула - С n Н 2 n -2. Молекули алкинов мають лінійна будівля завдяки sp-гібрідіеаціі атомів вуглецю, пов'язаних потрійним зв'язком.

У міжнародній номенклатурі їм відповідає суфікс-ін. Перший представник ряду традиційно іменується ацетиленом.
Фізичні властивості схожі з властивостями інших вуглеводнів.
Отримання

Отримання ацетилену:
Синтез гомологів ацетилену.

а) дегідрогалогенірованіе дігалогенпроізводних:

б) алкилірованієм ацетіленідов галогеналкіли:
Хімічні властивості

Гідрування (проходить в два етапи):
Галогенування (проходить в два етапи):

Гідрогалогенірованіе (проходить в два етапи):
Приєднання водородсодержащих реагентів до несиметричним алкіни відбувається за правилом Марковникова.
Реакція гідратації (реакція Кучерова) протікає в присутності солей

двухвалентной ртуті і призводить до непредельного спирту, ізомеризується в карбонильное з'єднання.
Реакції заміщення водню у кінцевій потрійний зв'язку:

Завдяки ослаблення зв'язку між атомами вуглецю і водню ацетилен і його гомологи із кінцевим положенням потрійного зв'язку можуть вступати в реакції заміщення з активними металами (див. способи отримання алкинов) і з оксидами металів, виявляючи слабкі кислотні властивості (реакція є якісною на кінцеву потрійну зв'язок) .
4) Реакції полімеризації.

Димеризації ацетилену отримують вінілацетилену (вихідна речовина для синтезу деяких дієнових полімерів), тримеризация призводить до бензолу, а полімеризація дає хімічно активні полімери.
Окислення ацетилену водним розчином перманганату калію призводить до щавлевої кислоти. Знебарвлення розчину КМnО 4 є якісною реакцією на подвійну і потрійну зв'язку.
Арени

Арени - вуглеводні, до складу яких входять цикли з шести атомів вуглецю, що містять по три поєднані подвійні зв'язки. Найпростішим ареною є бензол З 6 Н 6. Всі атоми вуглецю в цьому з'єднанні знаходяться в стані sp 2-гібpідізaціі, а молекула має плоску структуру з кутами 120 0, що призводить до вирівнювання зв'язків по всьому кільцю і утворення єдиного хмари p-електронів над і під площиною молекули (відображається кільцем у формулі молекул ). З'єднання з такою структурою називають ароматичними.

Для дизаміщених гомологів можлива ізомерія розташування груп. Різна взаємне розташування груп носить назву орто-, мета-і пара:
орто-ксилол мета-ксилол пара-ксилол
1,2-діметілбензол 1,3-діметілбензол 1,3-діметілбензол
Бензол і його гомологи, що містять до 10 атомів вуглецю - рідини, далі - тверді речовини.
Отримання

З природних джерел - нафта, кам'яне вугілля.
Дегидрирование циклоалканов і алканів:

Тримеризация алкинов (див. «Хімічні властивості алкінів»).
Гомологи бензолу отримують алкилірованієм бензолу:
Хімічні властивості
I. Реакції електрофільного заміщення.
Ароматична система зв'язків у бензолі приводить до особливого типу реакцій - реакцій заміщення в бензольному кільці. При цьому подвійні зв'язки не розриваються, а відбувається заміщення атомів водню з збереженням ароматичного циклу.
Галогенування:

Проводиться в присутності каталізатора А1С1 3, А1Вг 3 або FeВг 3.
Реакція протікає за наступним механізмом:
Освіта електрофільної частинки Вг +.
Координація електрофільної частинки до електронної щільності бензольного кільця (освіта p-комплексу).
Приєднання частки (освіта s-комплексу).
Стабілізація нестійкого s-комплексу з викидом протона.

Регенерація каталізатора.
Нітрування:

Протікає під дією суміші концентрованих азотної та сірчаної кислот (нітрит суміш).

Сульфірованіе під дією концентрованої сірчаної кислоти:

Алкілування:

Ті ж реакції заміщення йдуть і для гомологів бензолу, причому утворюється суміш продуктів орто-і пара-заміщення. Наприклад, нітрування толуолу призводить до орто-і пара-нітротолуол:

Ill Реакції приєднання (нечисленні).
Гідрування (у присутності каталізатора).
2) Приєднання галогенів.

При інтенсивному освітленні бензол може приєднувати три молекули хлору, перетворюючись на гексахлорциклогексан. Гомологи бензолу на світлі хлорують інакше, заміщаючи атом водню в алкільних радикалів у бензильного положенні.
III. Реакції окислення.

Бензол стійкий до дії м'яких окислювачів, а його гомологи окислюються до бензойної кислоти.
Галогенопохідні вуглеводнів

Способи отримання

Пряме галогенирование алканів:

Галогенування і гідрогалогенірованіе алкенів:

Гідрогалогенірованіе алкинов:

4) З спиртів:
Хімічні властивості

Реакції нуклеофільного заміщення:
Освіта магнійорганіческіх сполук (реактивів Гриньяра):
ефір
CH 3 ¾ CH 2 ¾ Cl + Mg ¾ ® CH 3 ¾ CH 2 ¾ MgCl
Дегідрогалогенірованіе:
NaOH
CH 3 ¾ CH 2 Cl ¾ СH 2 ¾ CH 3 ¾ ® CH 3 ¾ CH = CH ¾ CH 3
Спирт
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Лекція
41.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Граничні вуглеводні алкани
Аліфатичні граничні вуглеводні та їх будова
Граничні або насичені вуглеводні ряду метану алкани або парафіни
Дієнові вуглеводні
Дієнові вуглеводні й органічні галогеніди
Природні гази та індивідуальні вуглеводні
Граничні теореми теорії ймовірностей
Граничні нервово-психічні розлади
Граничні умови загального вигляду
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru