УГЛЕВОДОРОДЫ в ЕГЭ. 1.Предельность нет присоединения, возможно отщепление (дегидрирование) 2. Прочные связи С-С и С-Н (короткие и практически неполярные) - презентация

1 УГЛЕВОДОРОДЫ в ЕГЭ

2 1.Предельность нет присоединения, возможно отщепление (дегидрирование) 2. Прочные связи С-С и С-Н (короткие и практически неполярные) малая реакционная способность (не реагируют с кислотами, щелочами, KMnO 4 и т.п.) 3. Неполярность радикальный разрыв. Основной тип реакций – радикальное замещение (radical substitution) S R. Химические свойства алканов novostiturizma.ru

3 Реакции S R Галогенирование RH + Hal 2 = RHal + HHal Нитрование (реакция Коновалова) (t, p) RH + HNO 3 пар = RNO 2 + H 2 O атакует NO 2 Окисление С n H 2n+2 + …O 2 nCO 2 + (n+1)H 2 O Изомеризация (основной процесс каталитического крекинга) (t, кат.) н-С 5 Н 12 (СН 3 ) 2 -СН-С 2 Н 5

4 Механизм цепных радикальных реакций (C 2 H 6 + Cl 2 ) 1) Инициирование, или зарождение цепи (появление радикалов) Cl 2 = 2Cl 2) Развитие цепи (радикалы атакуют субстрат, при этом появляются новые радикалы) Cl + C 2 H 6 = C 2 H 5 + HCl C 2 H 5 + Cl 2 = C 2 H 5 Cl + Cl 3) Рекомбинация, или обрыв цепи (исчезновение радикалов) 2Cl = Cl 2 ;Cl + C 2 H 5 = C 2 H 5 Cl;2C 2 H 5 = C 4 H 10

5 Реакции отщепления 1. Крекинг (разрыв С-С) 450 о С С 4 Н 10 2С 2 Н 5 С 2 Н 4 + С 2 Н 6 пополам! С 4 Н 10 СН 3 + С 3 Н 7 СН 4 + С 3 Н 6 меньше 2. Пиролиз (разрыв С-Н) 1500 о С 2СН 4 = С 2 Н 2 + 6Н 2 СН 4 = С + 2Н 2 (длительный) 3. Дегидрирование (разрыв С-Н) СН 3 -СН 3 СН 2 =СН 2 + Н 2 (Pt, Ni, t o, не повышать p!) 4. Риформинг (разрыв С-Н) н-С 7 Н 16 Ph-CH 3 + 4H 2 (Pt, Re / Al 2 O 3, t o ) блок каталитического крекинга ngfr.ru

6 Особенности циклоалканов 1. Состав циклоалканов: не С n H 2n+2, a C n H 2n 2. Отличие больших циклов от малых: у малых (С 3 -С 4 ) искажения и напряжения структуры малые ведут себя не как алканы, а как алкены (присоединение!) 3. Изомерия циклоалканов: новый тип – геометрическая (цис- транс), т.к. цикл жесткий. dr-timur.ru

7 Химические свойства непредельных соединений Непредельность присоединение Кратная связь - место повышенной электронной плотности электрофильное присоединение (electrophilic addition) А Е легкое окисление по кратной связи

8 Электрофильное присоединение CH 3 -CH 2 -CH Br - CH 3 -CH 2 -CH 2 Br (1) CH 3 -CH + -CH 3 + Br - CH 3 -CHBr-CH 3 (2) -комплексы CH 3 -CH=CH 2 + H-Br CH 3 -CH=CH H Br - -комплекс chem.ucalgary.ca Алкины менее активны в А Е, чем алкены присоединение к алкину идет до конца (до алкана) для реакции иногда требуется катализатор Правило Марковникова - ?

9 Особенности сопряженных диенов СН 3 -С(CH 3 )=СН-СН=СН 2 + HBr 1,2-присоединение: СH 3 -CBr(CH 3 )-CH 2 -CH=CH 2 CH 3 -C(CH 3 )=CH-CHBr-CH 3 1,4-присоединение: СH 3 -C(CH 3 )=CH-CH + -CH 3 CH 3 -C(CH 3 ) + -CH=CH-CH 3 CH 3 -C(CH 3 )Br-CH=CH-CH 3

10 Примеры А Е Гидрогалогенирование CH 3 -C CH + 2HCl CH 3 -CCl 2 -CH 3 (Hg 2+ ) Галогенирование СН 2 =СH 2 + Br 2 CH 2 Br-CH 2 Br (н.у., кач. реакция) Гидратация CH 3 -CН=CH 2 + Н 2 О СН 3 -СН(ОН)-СН 3 (в прис. Н + ) CH 3 -C CH + Н 2 О [СН 3 -С(ОН)=СН 2 ] CH 3 -CO-CH 3 (реакция Кучерова, в прис. Н + и Hg 2+ ) Гидрирование – не А Е !

11 Окисление непредельных соединений 1. Перманганат в нейтральной (слабощелочной) среде 3CR 2 =CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O = 2MnO 2 + 3CR 2 OH-CH 2 OH + 2KOH RC CR ? 2. Перманганат в кислой среде 5CHR=CHR + 8KMnO H 2 SO 4 = 10RCOOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO H 2 O СH 2 =CHR CO 2 + RCOOH CR 2 =CR 2 2R 2 C=O HC CR CO 2 + RCOOH 3. Горение

12 Кислотные свойства алкинов с концевой тройной связью (образование ацетиленидов, распадающихся при подкислении) 2RC CH + NaH (NaNH 2 ) 2RC CNa + H 2 (NH 3 ) RC CH + [Ag(NH 3 ) 2 ]OH RC CAg (ж.) + 2NH 3 + H 2 O RC CH + [Cu(NH 3 ) 2 ]Cl RC CCu (кр.) + NH 3 + NH 4 Cl Тримеризация алкинов (в прис. С акт или Cr 2 O 3, t o ) 3HC CH 3RC CH3RC CR R R R R R R R R R R R R Особенности алкинов

13 Полимеризация Схема: ненасыщенное соединение разрыв -связи и связывание с соседом: CH 2 =CH 2. CH 2 -CH 2. (-CH 2 -CH 2 -) n CH 2 =CHR. CH 2 -CHR. (-CH 2 -CHR-) n CH 2 =CH-CH=CH 2. CH 2 -CH. -. CH-CH 2. (-CH 2 -CH=CH-CH 2 -) n Механизмы разные – A R, A E, A N Полимеризация – цепной процесс. greenfacts.org

14 Термины полимеризации Полимеризация – последовательное присоединение молекул непредельных соединений друг к другу с образованием высокомолекулярного продукта Мономер – низкомолекулярное соединение, из которого получается цепь (Х) Полимер – высокомолекулярное соединение, состоящее из повторяющихся или сходных фрагментов (Х n ) Структурное звено – группы атомов, многократно повторяющиеся в молекуле полимера Cтепень полимеризации – число структурных звеньев (n) в молекуле полимера

15 Проявления ароматичности в свойствах бензола и аренов Ароматичность – устойчивость, обусловленная делокализацией (сопряжением) электронов. Присоединение нехарактерно (разрушение сопряженной системы возможно ТОЛЬКО в очень жестких условиях, по радикальному механизму. При этом происходит присоединение не по отдельной двойной связи, а по ВСЕЙ системе) Кольцо – место повышенной электронной плотности электрофильные реакции Характерный тип реакций – электрофильное замещение (electrophilic substitution) S E orbitals.co.uk

16 SESE + E + E+E+ -комплекс (ароматичность не нарушена) + Е Н -комплекс (ароматичность нарушена!) Е + Н + + Е + Галогенирование по Фриделю-Крафтсу Сl 2 + AlCl 3 (катализатор) Cl + [AlCl 4 ] -, E + = Cl + Cl 2 + Cl + HCl Алкилирование по Фриделю-Крафтсу RHal + FeHal 3 (катализатор) R + [FeHal 4 ] -, E + = R + RHal + R + HHal

17 SESE Алкилирование алкенами (в прис. Н + ) СН 2 =СН-СН 3 + Н + СН 3 -СН + -СН 3 (= Е + ) СН 2 =СН-СН 3 + СН(СН 3 ) 2 Нитрование (в прис. H 2 SO 4 конц ) HNO 3 конц + H 2 SO 4 конц NO 2 + HSO H 2 O, E + = NO 2 + HNO 3 + NO 2 + H 2 O Cульфирование (дымящая H 2 SO 4 или олеум) H 2 SO 4 + O-SO 2 H + H 2 O drbein.net

18 Арены: влияние R- на кольцо R- повышает электронную плотность в кольце S E облегчается Самое сильное влияние проявляется в о- и п-положениях S E в о- или п- относительно R. HNO 3 конц, H 2 SO 4 конц NO 2 R HNO 3 конц, H 2 SO 4 конц NO 2 R

19 Арены: влияние кольца на R- Облегчение S R у -атома С Облегчение окисления -атома С СН 2 -СН 3 СН -СН 3 СНХ-СН 3 (в щел.среде Ph-COOK + MnO 2 ) (K 2 CO 3 ) (CH 3 COOK)

20 Углеводороды autometan.com.ua vto-vv.ru novostiturizma.ru

21