Алкены (олефины, этиленовые углеводороды)

Лекция 5 1. Строение алкенов 2. Номенклатура алкенов 3. Изомерия 4. Физические свойства алкенов

Атомы углерода С=С-связи находятся в состоянии sp 2 -гибридизации С=С-связь более короткая, чем С-С-связь С=С-связь более прочная, чем простая С-С-связь. Общая энергия С=С-связи 145 ккал Строение алкенов Алкены - ненасыщенные углеводороды, молекулы которых содержат одну двойную С-С-сявзь CnH2nCnH2n CnH2nCnH2n

Виды гибридизации sp 3 гибридизация (алканы); sp 2 гибридизация (алкены); sp гибридизация и (алкины) Гибридизация орбиталей гипотетический процесс смешения разных (s, p, d) орбиталей центрального атома многоатомной молекулы с возникновением того же числа орбиталей, эквивалентных по своим характеристикам. sp 3 sp 2 1 p-орбиталь - негибридная sp 2 p-орбитали - негибридные

sp 2 -Гибридизация (плоскостно-тригональная) Состояние характерно для атомов С, N, O и др. с двойной связью (sp 2 -атомы выделены красным цветом): H 2 C=CH 2, H 2 C=CHR, R 2 C=NR, R 2 C=O, R-N=O, а также для катионов типа R 3 C + и свободных радикалов R 3 C ·

Изображение пространственного строения атомов в sp 2 -состоянии

σ-Связь образуется и при перекрывании s и p или осевом перекрывании двух p орбиталей:

В случае параллельного расположения перекрывающихся p АО образуется π – связь:

Номенклатура алкенов Неразветвленную цепь нумеруют с того конца, ближе к которому находится двойная связь. Суффикс –ан заменяется на –ен: этен, этилен пропен, пропилен гекс-2-ен В случае разветвления главной считается цепь, включающая двойную связь, даже если эта цепь и не является самой длинной. Нумерация проводится таким образом, чтобы С-атом от которого начинается двойная связь, получил наименьший номер: 2-этилпент-1-ен этенил, винил проп-2-енил, аллил

Изомерия Структурная изомерия

цис- и транс- изомеры бут-2-ена цис-бут-2-ен Т кип = 4 0 С транс-бут-2-ен Т кип = 1 0 С 2-метилбут-1-ен Изомерия. Пространственная изомерия

Пространственная изомерия. Пространственная изомерия. E, Z-номенклатура 1.Используя систему Кана-Ингольда-Прелога, определяют относительное старшинство заместителей, связанных двойной связью и дают им номера по старшинству 1 или 2. а) Атом с большим атомным номером является старшим относительно атома с меньшим номером. б) Если два атома являются изотопами, то преимущество имеет атом с большим массовым числом. Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. Стр Если две наиболее старшие группы расположены по одну сторону от плоскости π-связи, то конфигурация заместителей обозначается символом Z. 3. Если же эти группы находятся по разные стороны от плоскости π-связи, то конфигурацию обозначают символом Е (Z)-1-бром-1-нитро-2-хлорпроп-1-ен (Z)-1-bromo-2-chloro-1-nitroprop-1-ene (Е)-1-бром-1-нитро-2-хлорпроп-1-ен (E)-1-bromo-2-chloro-1-nitroprop-1-ene

E, Z-номенклатура E, Z-номенклатура применима и к алкенам, для которых используется цис-, транс-терминология. Благодаря своей универсальности E, Z-система вытесняет цис-, транс-номенклатуру (2E, 4Z)-нона-2,4-диен(2Z,4Z)-нона-2,4-диен

Относительная устойчивость алкенов Устойчивость алкенов возрастает по мере увеличения степени алкилирования при двойной связи: Количественная оценка устойчивости получена на основании теплот сгорания и теплот гидрирования Уменьшение устойчивости в целом транс-алкены более устойчивы, чем соответствующие цис-изомеры.

Теплота сгорания – количество тепла, выделяющегося при окислении (сгорании) 1 моль вещества до СО 2 и Н 2 О. Более устойчивое вещество должно иметь меньшую теплоту сгорания Теплота гидрирования – количество тепла, выделяющегося при гидрирова- нии 1 моля алкена до соответствующего алкана

Физические свойства алкенов По физическим свойствам этиленовые углеводороды близки к алканам. При нормальных условиях углеводороды C2–C4 – газы, C5–C17 – жидкости, высшие представители – твердые вещества. Температура их плавления и кипения, а также плотность увеличиваются с ростом молекулярной массы. Все олефины легче воды, плохо растворимы в ней, однако растворимы в органических растворителях. НазваниеФормула t°пл., °С t°кип., °С d 4 20 ЭтиленCH 2 =CH ,2-103,80,570 (при -103,8°С) ПропиленCH 2 =CH–CH ,6-47,70,610 (при -47,7°С) Бутен-1CH 2 =CH–CH 2 –CH ,3-6,30,630 (при -10°С)

Химические свойства алкенов Типичная реакция алкенов – электрофильное присоединение А Е Электрофил (Е) – катион или нейтральная молекула, имеющая в своем составе атом с незанятой орбиталью

Классификация органических реакций по характеру взаимодействия Тип реакцииРеагент, ZТипичные условияОбозначение R Повышенная температура; облучение; H 2 O 2, Нейтральная среда SRSR EAEAE R Повышенная температура; облучение; H 2 O 2, Нейтральная среда ARAR Замещение Присоединение