ТЕМА 3 АЛКЕНЫ

 

Алкенами называют непредельные углеводороды, содержащие двойную связь. Первым членом гомологического ряда алкенов является этилен, поэтому иногда алкены называют этиленовыми углеводородами. Часто их называют олефинами. Общая формула гомологического ряда — С_nH_2n.

Свойства непредельных углеводородов более многообразны, чем предельных. Непредельные углеводороды в отличие от предельных (насыщенных) характеризуются высокой реакционной способностью. Это объясняется энергетической непрочностью π -связи и ее про­странственной доступностью для атаки извне. Под действием ата­кующего реагента в определенных условиях π -связь разрывается, у двух соседних атомов, между которыми разорвалась π -связь, освобо­ждаются валентности. По месту разрыва связей происходит реакция присоединения, в результате чего молекула становится насыщенной. Таким образом, основным типом реакций, характерным для непре­дельных углеводородов, являются реакции присоединения, а не за­мещения.

Для алкенов характерны также реакции окисления и полимери­зации.

1. Гидрирование. Взаимодействие водорода с алкенами протекает в присутствии катализаторов (Pt, Ni):

_kat

СН₂ = СН₂ + Н₂ → СН₃ – СН₃.

 

2. Галогенирование. Присоединение галогенов, особенно хлора и брома, очень легко протекает при обычных условиях. В результате реакции образуется дигалогенопроизводное предельного углеводо-рода:

СН₂ = СН₂ + Br₂ → СН₂Br – СН₂Br 1, 2 - дибромэтан.

 

Эта реакция является качественной реакцией на наличие в органических соединениях двойной связи, т. к. бромная вода при этом обесцвечивается, указывая на протекание реакции присоединения галоида.

3. Присоединение галогеноводородов. Реакция присоединения галогеноводородов к алкенам протекает согласно правилу В. В. Марковникова: при соединении галогеноводородов к непредельным соединениям водород присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода, а галоген – к менее гидрогенизированному атому углерода:

 

CH₃ – CH = CH₂ + HCl → CH₃ – CHCl – CH₃ 2 - хлорпропан.

 

4. Гидратация. Реакция присоединения воды к алкенам проходит также в соответствии с правилом В. В. Марковникова. Катализатором реакции служит концентрированная серная кислота или фосфорная кислота.

H₂SO₄

СН₂=СН₂ + НОН → СН₃–СН₂–ОН этиловый спирт;

СН₃–СН=СН₂ + НОН → СН₃–СНОН–СН₃ изопропиловый спирт.

 

5. Окисление. По своей способности к окислению алкены сильно отличаются от алканов. При окислении алкенов в присутствии серебряного катализатора образуются окиси:

 

2СН₂ = СН₂ + О₂ → 2СН₂ – СН₂ .

О

окись этилена

Русский химик Е. Е. Вагнер установил, что окисление алкенов в водной среде (растворами перманганата калия или перекиси водорода) приводит к образованию гликолей:

 

СН₂=СН₂ + [О] + Н₂О → СН₂ОН – СН₂ОН;

этиленгликоль

3CH₂ = CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3CH₂OH – CH₂OH + 2MnO₂+2KOH.

Более энергичное окисление алкенов сопровождается расщеп-лением молекулы по месту разрыва двойной связи с образованием карбоновых кислот:

 

СН₃–СН=СН₂ + [О] → СН₃ – СООН + СО₂ + Н₂О;

СН₃–СН=СН– СН₃+ [О] → 2СН₃ – СООН.

 

В очень жестких условиях окисления алкены сгорают с образованием СО₂ и Н₂О:

СН₂=СН₂ + 3О₂ → 2СО₂ + 2Н₂О.

 

6. Полимеризация. Молекулы алкенов могут соединяться между собой, причем число таких присоединений может быть разным и образующийся продукт реакции может иметь очень большую молекулярную массу. Такие соединения получили название полимеров:

 

nCH₂ = CH₂ → –CH₂–CH₂–CH₂–CH₂–…– CH₂–CH₂– или [–CH₂–CH₂–]_n

полиэтилен

 

В данном разделе рассмотрены основные химические свойства алкенов: гидрирование, галогенирование, гидратация, присоединение галогеноводородов, окисление, полимеризация.

[ 3, с. 29− 34; 5, с. 59− 76; 6, с. 408− 414].