Как получить алкен окислением

Алкены

Алкены – ненасыщенные (ненасыщенные) углеводороды, имеющие в молекуле двойную связь С=С. Эта связь содержит сигма-связь (σ-связь) и пи-связь (π-связь).

Алкены называют также этиленовыми углеводородами, по первому члену гомологического ряда — этилену — CH ₂ =CH ₂ . Общая формула его гомологического ряда: C _n H _2n .

Номенклатура алкенов и изомерия

Названия алкенов образуются путем добавления суффикса » en» к названию алкана с соответствующим номером: этен, пропен, бутен, пентен и т. д.

При наименовании алкена важно помнить, что основная цепь атомов углерода обязательно должна содержать двойная связь. Принято начинать нумерацию атомов углерода с ребра, ближайшего к двойной связи. В конце названия укажите атом углерода, с которого начинается двойная связь.

Атомы углерода, соседние с двойной связью, гибридизованы sp 2 .

Алкены характеризуются изомерией углеродного скелета, положениями двойных связей, межклассовой изомерией с циклоалканами и пространственной геометрической изомерией в виде цис- и транс-изомеров.

Некоторые сведения об алкенах узнать:

• Длина связи между атомами углерода 0,134нм
• Тип гибридизации атомов углерода (примыкающих к двойной связи) — sp 2
• Связь угол (между химическими связями) 120°

Получение алкенов

Алкены получают несколькими способами:

Крекинг нефти

В результате крекинга нефти образуются алкан и алкен.

V в присутствии катализатора и при повышенной температуре водород отделяется от молекул алканов. Водород легче освобождает третичный атом, вторичный атом немного труднее и особенно первичный атом труднее.

Когда галогеналкан реагирует со спиртом (!) растворе щелочи образуется алкен. Согласно правилу Зайцева, водород отделяется от менее гидрированного соседнего атома углерода.

В таких реакциях цинк (цинковая пыль), двухвалентный металл, связывается с соседними атомами галогена. Между атомами углерода, к которым принадлежали галогены, образуется двойная связь.

При нагревании спиртов с серной кислотой — H ₂ SO ₄ , обладающий значительными водоотделяющими свойствами, вода отделяется от спирта по правилу Зайцева. В результате образуется алкен.

Внутримолекулярная дегидратация спиртов происходит при t>gt; 140 °C.

Химические свойства алкенов

Алкены представляют собой ненасыщенные углеводороды, легко вступающие в реакции присоединения. Реакции замещения для них не характерны.

Водородные связи с атомами углерода образуют двойную связь. Пи-связь (π-связь) разрывается, остается одинарная сигма-связь (σ-связь).

Реакция с бромной водой является качественной для ненасыщенных соединений, содержащих двойные связи (и тройные связи). ). При этой реакции бромная вода окрашивается, что свидетельствует о ее присоединении по кратным связям к органическим веществам.

Реакция с хлором на свету протекает по механизму свободных радикалов, т.к. на свету они делятся с образованием свободных радикалов.

Алкены вступают в реакции гидрогалогенирования, протекающие по типу присоединения.

Гидрогалогенирование происходит по правилу Марковникова, по в котором атом водорода присоединяется к более гидрированному атому углерода, а атом галогена присоединяется к менее гидрированному атому углерода.

Присоединение воды, гидратация, происходит по правилу Марковникова . Водород присоединен к более гидрированному атому углерода, к менее гидрированному гидроксигруппе.

При сгорании алкены, как и все органические соединения, сгорают с образованием углекислого газа и воды. . : полное окисление. Оксиды образуются при несовершенном окислении.

Окисление алкенов перманганатом калия (перманганатом калия) в нейтральной среде является качественной реакцией алкенов и алкенов в частности. вообще ненасыщенный. В результате реакции фиолетовый раствор перманганата калия обесцвечивается и образуется коричневый осадок — MnO ₂ .

В более жестких условиях, при подкислении раствора серной кислотой , реакция продолжается с полным разрывом самого слабого места молекулы : двойной связи.

Полимеризация – цепная реакция синтеза полимера, в которой образуется молекула полимера путем последовательного соединения молекул мономера.

Индекс «n», степень полимеризации, указывает количество мономерных звеньев, составляющих полимер.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022

Данная статья написана Юрием Сергеевичем Беллевичем и является его интеллектуальной собственностью. копирование, распространение (в том числе копирование на другие сайты и ресурсы в сети Интернет) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. За материалами статьи и разрешением на их использование обращаться к Юрию Беллевичу .

Источник

Способы получения алкенов

Алкены — ненасыщенные (ненасыщенные) ациклические углеводороды, в молекулах которых имеется двойная связь С=С между атомами углерода.

Наличие двойной связи между атомами углерода сильно изменяет свойства атомов углерода. углеводороды.

Получение алкенов

Рассмотрим промышленные и лабораторные методы получения алкенов.

1. Дегидрирование алканов

При дегидрировании алканов, содержащих от 2 до 4 атомов углерода в молекуле, образуются двойные и тройные связи.

Например, при дегидрировании этана могут образовываться этилен или ацетилен:

При дегидрировании бутана под действием металлических катализаторов образуется смесь продуктов. В основном образуется бутен-2:

При нагревании бутана в присутствии оксида хрома в основном образуется бутадиен-1,3:

2. Крекинг алканов

Крекинг – представляет собой разложение алкана с углеродной цепью на алканы и алкены с более короткая углеродная цепь.

Крекинг может быть термическим и каталитическим .

Термический крекинг происходит при высоких температурах без доступ воздуха.

В результате получается смесь алканов и алкенов с разной длиной углеродной цепи и разной молекулярной массой.

Для пример крекинг н-пентана дает смесь, которая содержит этилен, пропан, метан, бутилен, пропилен, этан и другие углеводороды.

Каталитический крекинг проводят при более низкой температуре в присутствии катализаторов. Процесс сопровождается реакциями изомеризации и дегидрирования . Катализаторами каталитического крекинга являются цеолиты (алюмосиликаты кальция и натрия).

3. Дегидрогалогенирование галогеналканов

Галогеналканы взаимодействуют со щелочью в спиртовой раствор. При этом происходит дегидрогалогенирование: удаление (удаление) атомов водорода и галогена из галогеналкана.

Например , при реакции хлорэтана со спиртовым раствором гидроксида натрия образуется этилен.

При разделении галогена и водорода из некоторых галогеналканов могут образовываться различные органические продукты. В этом случае правило Зайцева .

правило Зайцева: отщепление атома водорода при дегидрогалогенировании и дегидратации происходит в основном из менее гидрированного атома углерода .

Например, когда 2-хлорбутан реагирует со спиртом раствор гидроксида натрия, в основном образуется бутен-2. Бутен-1 образуется в небольших количествах (около 20%). в ответ указываем основной товар.

4. Дегидратация спиртов

При нагревании спиртов (выше 140 °С) в присутствии веществ, удаляющих воду (концентрированная серная кислота, фосфорная кислота) или катализаторов (глинозем), происходит дегидратация. Дегидратация – это разделение молекул воды.

При дегидратации спиртов образуются алкены.

Например, дегидратация этанола при высокой температуре дает этилен .

Дегидратация более сложных молекул также происходит по правилу Зайцева.

Например, дегидратация 2-бутанола дает преимущественно бутен-2 .

5. Дегалогенирование дигалогеналканов

Дигалогеналканы, в которых молекул два атома галогена расположены на соседних атомах углерода, они реагируют с активными металлами с образованием алкенов.

Как правило, для расщепления используют двухвалентные активные металлы: цинк или магний.

Источник

Получение и свойства алкенов

Способы получения и свойства алкенов существенно отличаются от алканов. двойная связь в составе углеродной цепи алкенов очень реакционноспособна, поэтому они легко вступают в реакции присоединения, в отличие от алканов, которые характеризуется реакциями замещения. Далее мы подробно рассмотрим способы получения, физические и химические свойства алкенов.

Физические свойства алкенов

Физические свойства алкенов, такие как температуры плавления, плавления и кипения. точки , примерно несколько ниже температур кипения соответствующих алканов.

Первые представители этого класса от С1 до С4 — практически не имеющие запаха газы, С5-С17 — жидкости с резким запахом, более чем 17 атомов углерода являются твердыми веществами.

Растворимость . Они плохо растворимы в воде и очень хорошо растворимы в органических соединениях. Его плотность меньше плотности воды.

Алкены — неполярные соединения, практически нерастворимые в воде и растворимые в органических растворителях. Они менее плотны, чем вода.

Точки плавления и кипения . Температура кипения/плавления увеличивается прямо пропорционально относительной молекулярной массе соединения. В таблице приведены некоторые физические свойства алкенов, а на рисунке показана зависимость их температуры кипения/плавления от числа атомов углерода.

Устойчивость алкенов . В целом цис-алкен менее стабилен, чем его стереотранс-изомер. Это связано с нестабильностью цис-изомера из-за влияния стерического фактора.

Получение алкенов

Алкены получают следующими способами :

1. Термический крекинг алканов . При Т=450-700°С разложение алканов приводит к образованию алканов и алкенов меньшей молекулярной массы:

2. Дегидрирование алканов. Реакция протекает в присутствии катализаторов Pt, Pd, Ni, Fe, Cr ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ , ZnO в Т

3. Неполное гидрирование алкинов в присутствии катализатора (Ni, Pt , Pd) при Т

4. Реакция элиминирования (элиминирования) – дегидратация, дегалогенирование, дегидрогалогенирование.

• Дегидратация спиртов при Т≥ 150 °С в присутствии дегидратирующего агента — серной кислоты:

• Дегидрогалогенирование моногалогеналканов действием спиртового раствора щелочи:

• Дегалогенирование дигалогеналканов действием активных металлов:

При реакция отщепления с участием спиртов и моногалогеналканов, отщепление атома водорода происходит, когда из менее гидрированного атома углерода (т.е. из того же атома водорода) углерод, связанный с наименьшим числом Ом водорода). Это правило известно как правило Зайцева .

Химические свойства алкенов

Химические свойства алкенов обусловлены наличием двойной связи, которая сильно сигма связи (σ) и слабые пи-связи (π). Типичные алкеновые реакции протекают с разрывом этой более слабой π-связи и образованием двух σ-связей. При взаимодействии электрофильного агента (Е + ) с алкеном образуется очень реакционноспособный карбокатион, который очень быстро присоединяет нуклеофильный агент (Nu — ):

Стадия 1 : образование карбокатиона протекает медленно:

Стадия 2 : присоединение нуклеофила происходит очень быстро:

<65

Реакция присоединения

1. Гидрирование алкенов в присутствии платинового или никелевого катализатора. Реакция экзотермическая.

2. Галогенирование алкенов в инертном растворителе, таком как хлористый углерод. Алкены реагируют с галогенами с образованием дигалогеналканов. Реакционная способность галогенов уменьшается в ряду: хлор>gt; бром > йод.

Бром используется для обнаружения двойной углерод-углеродной связи. При добавлении к алкену 5% раствора брома в тетрахлорметане алкен становится бесцветным, что указывает на наличие в алкене двойной связи. молекула.

3. Гидрогалогенирование алкенов концентрированными водными растворами галогеноводородов. реакция повышает мастерство в серии HI > HBr>gt; HCl.

Симметричные алкены дают единственный продукт из-за эквивалентности двух атомов углерода.

В несимметричных алкенах присоединение галогеноводорода происходит за счет атома галогена (отрицательная часть молекула) присоединяется к атому углерода, который присоединен к меньшему количеству атомов водорода (т. е. наименее гидрированному). Это правило известно как правило Марковникова (1869 г.):

Однако в некоторых случаях добавление галогеноводорода противоречит Правило Марковникова . Например, в присутствии кислорода и пероксидов проявляется пероксидный эффект :

Связывание против правила Марковникова может происходить и при наличии в молекуле алкена электроноакцепторных групп, например -COOH, -CN, -CHal ₃ (Hal-галоген), -C(O)-R, –COOR , –NO ₂ , –N=O, –SO ₃ H и т.д.:

4 Гидратация алкенов в присутствии разбавленных кислот и катализатора. Например, этанол получают пропусканием смеси этилена и водяного пара через фосфорную кислоту и кремнезем при давлении 65 атм и температуре 300 °С.

5 Сульфатирование алкенов серной кислотой, концентрат протекает по правилу Марковникова:

6. Алкены гипогалогенированы по правилу Марковникова:

7. Алкилирование алкенов в кислой среде:

8. Присоединение альдегидов алкенов ( реакция Принса ):

Изомеризация алкенов

Полимеризация алкенов

Полиприсоединение – это процесс, в котором большое количество молекул одного типа соединены вместе (без выделения простых молекул, таких как HHal, H ₂ O и т. д.) с образованием гигантской молекулы, называемой полимером. Алкены подвергаются полимеризации при нагревании под давлением в присутствии подходящих катализаторов. Например, при нагреве этилена до 1000°С под давлением 1000 атм. полиэтилен получают в присутствии кислорода.

Реакция окисления

Окисление алкенов легкое, но продукт окисления зависит от окислителя. Есть много вариантов для окисления алкенов. Рассмотрим основные из них:

• Горение алкенов . Алкены, как и алканы, легко воспламеняются. Алкены горят ярким пламенем. Его реакции горения экзотермические.

• Окисление кислородом воздуха при Т=200-500 о С, в наличие чьего-либо серебряного или пероксикислотного катализатора (реакция Прилежаева ) приводит к образованию эпоксидов:

• Окисление алкенов под действием холодного щелочного раствора перманганата калия образуются дигидроксисоединения (диолы или гликоли). При этом перманганат калия обесцвечивается, поэтому реакция качественно кратна. соединение Эта реакция называется Вагнера :

• Окисление алкенов При действии подкисленных растворов перманганата или дихромата калия или оксида хрома образуются кислоты и кетоны:

• Озонирование алкенов приводит к образованию озонидов, которые затем под действием воды в присутствии восстановителя образуют альдегиды ( реакция Гарриса ). Окисление алкенов озоном с последующим разложением образовавшегося озонида водой называется озонолизом. Природа продуктов озонолиза (альдегиды и кетоны) зависит от расположения двойной связи в исходном алкене. Следовательно, эта реакция обеспечивает очень удобный способ определения положения двойной связи. в любой молекуле:

Алкены с более высокой молекулярной массой, которые содержат длинную С-С цепь, имеют алканоподобную структуру. Благодаря этому они могут вступать в реакции замещения как алканы.

Применение алканов

Где применяются представители непредельных соединений — алкены? Этилен является ценным сырьем для химических производств. Из него получают стирол, винилхлорид, этанол, ацетальдегид, уксусную кислоту, а также дихлорэтан.

В результате полимеризации алкенов получают различные полимеры, смазочные материалы и резиновые изделия.

В среднем мировое производство полиэтилена составляет 100 млн тонн в год. пропилен полипропилен получают в промышленных объемах. Кроме того, пропилен является исходным сырьем для производства оксида, изопропилового спирта, кумола, бутиральдегида и глицерина.

Бутены в основном необходимы в производстве полиизобутилена, метилэтилкетона, бутилкаучука и изопрена. . Изобутилен является отличным химическим сырьем для производства третичного бутанола, бутилкаучука и изопрена. Он используется при алкилировании фенолов для получения поверхностно-активных веществ (особых веществ, выстилающих альвеолы ​​легких).

Сополимеры с бутенами используются в качестве изоляторов и добавок к маслам.

Высшие алкены используются не только в производстве полимерных материалов, но и в производстве органических спиртов

Источник