химический каталог




Органическая химия

Автор А.П.Лузин, С.Э.Зурабян, Н.А.Тюкавкина и др.

тона к более гидрогенизированпому атому углерода. Во вюричном карбо-катионе атом углерода, несущий положительный заряд, связан с двумя алкильными группами, в первичн >м — с одной. Поэтому во вторичном карбокатионе за счет +/-эффекта двух алкильных групп происходит более эффективное понп/Генпе положительного заряда.

СНз-^CH^Hj

н+ -^-

V,

СН3-^-СН^СН3

Вторичный нарбнатион

ОНз-*-СН2~*'СН2 Первичный нарбнатион

Задание 2.23. Напишшс схему реакции взапмодспавпя бучена-1 с хлороводородом. Почему получайся только одни продум реакции'

t

Гидратация. Прн взаимодействии алкенов с водой в присутствии минеральных кислот (серной, фосфорной) образуются спирты. Минеральные кислоты выполняют роль катализаторов и являются источниками протонов. Реакция идет по правилу Марковникова. Метод позволяет получать вторичные и третичные спирты; первичные спирты, разумеется, кроме этанола, в этой реакции в замешых количествах не образуются, как пропанол-1 в приведенном ниже примере.

82

H so

сн3-сн=сн2 + нон ——*¦ сн3-сн-сн2

Пропен Пропа.иол-2

Задание 2.24. Напишите схему реакции гидратации 2-метилпропена в кислой среде.

Галогенирование. При взаимодействии алкенов с галогенами (бромом, хлором), образуются галогеналканы с атомами галогена у соседних атомов углерода.

Молекула галогена, например брома, поляризуется при приближении к отрицательной облает» двойной связи. Кроме того, поляризации молекулы брома может содействовать полярный растворитель. В поляризованной молекуле брома появляется электрофильная часть с частичным положительным зарядом S+, которая и атакует алкен по двойной связи.

сн3 v s_ СНз СН3—С=СН2 + Вг-а-Вг -сн3-с-сн2

Вг Вг

2-Метилпропен 1,2-Диброи-2-метнлпропан

При добавлении к алкену брома (в виде бромной воды) бурая окраска брома быстро исчезает. Присоединение брома идет легко, при комнатной температуре. Эта реакция является качественной для обнаружения двойной связи.

чс=с' + Вг2 -—С—С—

кг Вг

Бурый Бесцветный

Задание 2.25. Напишите схему реакции взаимодействия 2-метплбуте-на-2 с хлором.

2.2.6.2. Реакции окисления и восстановления

Окисление. При окислении алкенов перманганатом калия КМп04 в нейтральной или слабощелочной среде происходит разрыв я-связи и присоединение гидроксильной группы к каждому атому углерода, т-е. реакция гидроксилирования. В результате получаются двухатомные спирты (гликоли). Эта реакция носит имя от-

83

крывшего ее русского химика Е. Е. Вагнера (1888). Она используется как качественная реакция для обнаружения двойной связи. В результате этой реакции окрашенный раствор перманганата калия быстро обесцвечивается и выпадает коричневый осадок оксида мар-ганца(1У).

ЗСН =СН2 + 2КМпО„ + 4Н20-> ЗСН,—СН, + 2КОН + 2МпО,

Этилен ОН ОН

Э гиленгликоль

В связи с тем что органические соединения при окислении образуют наряду с основными ряд побочных продуктов, возникают трудности в уравнивании этих реакций. Поэтому в органической химии сложилась традиция записывать эти реакции в виде схем с обозначением процесса окисления символом [О] (над стрелкой), и обратный процесс — восстановления — символом [Н].

При окислении перманганатом калия в кислой среде или хромовой смесью происходит полный разрыв двойной связи с образованием продуктов окисления. Эту реакцию называют окислительным расщеплением двойной связи. Из молекулы бутена-2 в результате окислительного расщепления образуются две молекулы уксусной кислоты.

О

[О] // СН,—СН = СН—СН,-> 2СН,—С

ОН

Бутен-2 Уксусная кислота

Задание 2.26. Напишите схему реакции окисления пропена перманганатом калия: а) в щелочной среде; б) в кислой среде.

Восстановление (гидрирование). При действии на алкены водородом в присутствии катализаторов (Ni, Pt, Pd) происходит присоединение по двойной связи атомов водорода с образованием алканов.

t

15(1—30(1' С

R—СН=СН—R' + Н,--* R—СН — СН,—R'

Алкен Алкап

Задание 2.27. Напишите схему реакции каталитического гидрирования 2,4,4-триметилпентена-2. Назовите полученное соединение.

84

4

2.2.6.3. Реакции полимеризации

Молекулы алкенов могут вступать во взаимодействие друг с другом. За счет разрыва я-связи идет реакция полимеризации с образованием молекул с большой молекулярной массой — макромолекул (от греч. makros — большой).

• Реакция полимеризации — это последовательное присоединение молекул ненасыщенных соединений друг к другу с образованием высокомолекулярного продукта — полимера.

Молекулы алкена, вступающие в реакцию полимеризации, называются мономерами.

\ / II п С = С--> (—С—С—)

/ \ II"

Мономер Полимер

Полимеризация — это цепная реакция, и для того, чтобы она началась, необходимо активировать молекулы мономера с помощью так называемых инициаторов. Такими инициаторами реакции могут быть свободные радикалы или ионы (катионы, анионы). В зависимости от природы инициатора различают радикальный, катионный или анионный механизм полимеризации. Наиболее распространенными полимерами углеводородной природы являются полиэтилен и полипропилен.

Полиэтилен получают полимеризацией этилена. Молекулярная масса макромолекулы полимера достигает 1 млн. Полиэтилен представляет собой бесцветный материал, имеющий низкую тепло- и электропроводность. Он широко применяется в быту и технике в виде посуды, пленок, изоляции электропроводов и т. д.

лСН=СН,-> (—СН,—СН2—)й

Э [ плен Полиэтилен

Полипропилен получается стереоспецифической полимеризацией пропилена (пропена). Стереоспецифическая полимеризация — это процесс получения полимера со строго упорядоченным пространственным строением

Если представить, что зигзагообразная цепь атомов углерода в макромолекуле полипропилена лежит на плоскости, то атомы водорода и метальные группы будут находиться вне этой плоскости.

При обычных условиях полимеризации получается полипропилен нерегулярного строения, т. е. с неупорядоченным расположением СН3-групп относительно плоскости а-скелета молекулы (рис. 2.13, а). Однако с помощью особых катализаторов, так называемых метал-

85

н н н н н н

сн3 сн3 н сн3 н н

а

б

Рис. 2.13. Нерегулярная и регулярная структуры полипропилена. Объяснение в тексте.

лоорганических катализаторов, получается полипропилен регулярного строения, т. е. с упорядоченным расположением СН,-групп, например по одну сторону плоскости а-скелета (рис. 2.13,6). Полипропилен регулярного строения обладает лучшими физико-механическими свойствами.

Полипропилен — твердый, прозрачный материал, значительно прочнее полиэтилена. Он используется при изготовлении различных изделий для химических производств — труб, деталей аппаратуры, особо прочной электроизоляцни, волокон для технических целей. Химическая устойчивость полиэтилена и полипропилена объясняется прежде всего тем, что оба они являются алканами.

Задание 2.28. Напишите схему реакции полимеризации 2-метилпропена.

К полимеризации способны многие другие соединения — производные этилена, имеющие общую формулу CH,=CH—X, где X — различные атомы или группы атомов. Например, акрилонитрил полимеризуется с образованием полиакрилонитрила.

i

иСН,= СН-> (_СН —СН—)

"I I CN CN

Акриле- Полиакрмло-iiii г р ii л нитрил

Из полиакрилонитрила изготавливают волокно нитрон — искусственную шерсть.

86

Большое значение, благодаря исключительной термостойкости и химической устойчивости, имеют полимеры из фторированного этилена:

/iCF,= CC1F-> (—CF,—CCIF—)д

Трифтор- Фторопласт-3 хлорэтилен

„CF2= CF;—* (-CF^CF-),

Тетрафтор- Фторопласт-4 э1член

Фторопласты чрезвычайно химически инертны. На них не действуют концентрированные кислоты, сильные окислители, органические растворители. Они выдерживают нагревание до 300 "С. Фторопласты используются для изготовления коррозионностойкой химической аппаратуры. Широкое применение получили покрытые фторопластом (торговое название тефлон) бытовые изделия и приборы, такие как кастрюли, сковороды, утюги.

Завершая изучение химических свойств алкенов, можно сделать вывод о достаточно высокой реакционной способности этих соединений. Важнейшие химическиереакции алкенов приведены на рис. 2.14.

2.2.7. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ

Этилен (этен) — газ, мало растворим в воде. Широко используется в промышленном органическом синтезе для получения разнообразных органических соединений, таких, как галогенопроизводные, спирты (этанол, этиленгликоль), уксусный альдегид, уксусная кислота и др. Многие вещества, получаемые на базе этилена, сами затем служат сырьем для дальнейших синтезов. В большом количестве этилен расходуется для производства полимеров.

В обогащенной этиленом атмосфере происходит ускоренное созревание плодов и овощей.

Пропилен (пропен) — газ. Используется как сырье для получения некоторых спиртов (например, пропанола-2, глицерина), ацетона и других ценных органических соединений. Полимеризацией пропилена получают в промышленности полипропилен.

¦ Вопросы и упражнения

1. Опиштс схему образования я-связи. Какие орбитали участвуют 8 ее образовании?

2. Укажите, какие из приведенных соединений соответствуют гомологам, а какие изомерам. Назовите соединения:

87

РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ \ЛА

Гидрогалогенирование

\ /

С=С + HHaL / \

44-I I

Н Hal Галогеналиаиы

Гидратация

уС=<\ +¦ НОН

Галогенирование

С=С^ + На12

-4f

Н ОН Спирты

4-1

Hal Hal Дигалогвиопроизеодные

Гидроксилирование

КМп04

44-

I I

НО ОН

Глииоли (двухатомные спирт

tofBAHt&H ГИДРИРОВАНИЯ

\ /

Н2

I I

тг

н н

Алканы

ЧЦИИ 5

п RCH=CHR'

(-СН-СН-)Я R R'

Рис. 2.14. Важнейшие реакции алкенов.

а) СН,=СН— СН,СН,СН„

б) СН, = СН—СН2СН,,

в) СН,—С=С—СН,,

г) СН.—СН = СН—СН,СН,,

д) СН —с=сн—СН.

сн,

сн.сн

3 Напишите формулы структурных и пространственных изомеров алкена состава CjH,, Назовите их

4 Напишите сгрук!урные формулы просфанственных изомеров 1ек-сена-3 Назовите их

5 Будут ли существовать цис- и трлнс-изомеры у 2-метилбутена-2 и у З-этилгексена-3'

6 Какие исходные соединения можно взять для получения 2-мегил-пропена9

7

страница 14
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

Скачать книгу "Органическая химия" (12.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
электррмеханик холодильного оборудования обучение профессии
баннер на улицу с люверсами
билеты на ледовое шоу щелкунчик 2
стенозирующий лигаментит оперативное лечение

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(22.09.2017)