Галогенопроизводные углеводородов
Nbsp;
Тема 4.Диеновые углеводороды (алкадиены)
Диеновыми углеводородами, или алкадиенами называют непредельные углеводороды, в молекулах которых имеются две двойные связи. Общая формула их гомологического ряда СnH2n-2.
Номенклатура. Классификация.
По М.Н. названия диеновых углеводородов строят из названий соответствующих предельных углеводородов путём замены окончания «ан» на «диен». Положение двойных связей указывают цифрами перед названием основы. Например:
С(1)Н2 = С(2) – С(3)Н = С(4)Н2
|
CH3
2-метилбутадиен-1,3
(изопропен)
По взаимному расположению двойных связей диены делятся на три группы:
1. Диены, у которых двойные связи находятся у одного атома углерода, называются диенами с кумулированными двойными связями. Простейший представитель – аллен
С(1)Н2 = С(2) = С(3)Н2
пропандиен-1,2
2. Диены, у которых двойные связи разделены более чем одной простой связью, называются длинами с изолированными двойными связями, например:
|
|
С(1)Н2 = С(2)Н – С(3)Н2 – С(4)Н = С(5)Н2
пентадиен-1,4
3. Диены, у которых двойные связи разделены одной простой связью, называются диенами с сопряженными двойными связями. Простейший представитель – дивинил:
С(1)Н2 = С(2)Н – С(3)Н – С(4)Н2
бутадиен-1,3
Химические свойства
Для диенов, как и для алкенов, характерны реакции присоединения. У диенов с кумулированными и изолированными двойными связями в реакции могут участвовать одна или обе двойные связи. Например:
СН2=СН-СН2-СН=СН2 СН2-СН-СН2-СНBr-CHBr
CH2Br-CHBr-CH2-CHBr-CH2Br
У диенов с сопряженными двойными связями присоединение происходит не по месту разрыва одной из двойных связей, а к крайним атомам углерода (т.е. к 1-му и 4-му). При этом между 2-ым и 3-им атомами углерода возникает двойная связь. Вторая молекула реагента присоединяется по месту этой двойной связи уже обычным путём. Эту особенность свойств сопряжённых диенов можно объяснить электронным строением их молекул, а именно, сопряжением. Например, в бутадиен-1,3 СН2=СН-СН=СН2 атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации и связаны между собой и атомами водорода σ-связями, которые лежат в одной плоскости. У каждого атома углерода остаётся по одной р-атомной орбитали, которые расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости молекулы. Оси четырёх р-орбиталей взаимно параллельны, поэтому возможно перекрывание р-орбиталей не только между атомами углерода 1-2 и 3-4, но частично и между атомами углерода 2 и 3 (а). В результате образуется общее для всей молекулы π – электронное облако, т.е. происходит сопряжение (б):
|
|
π
Р 1 Р2 Р3 4 Р
С С С С Н2С – СН – СН – СН2
π
а) б)
Сопряжение приводит к стабилизации молекулы и выравниванию связей. Так, установлено, что в бутадиене-1,3 расстояние между С-атомами 1 и 2,3 и 4 составляет 0,136 нм, что несколько больше, чем для обычной длиной связи (0,136 нм); расстояние между С-атомами 2 и 3 равно 0,146 нм, что несколько меньше, чем для обычной простой связи (0,154 нм.).
|
|
1. Присоединение водорода.Водород приоединяется преимущественно в положение 1,4:
СН2 = СН – СН = СН2 + Н2 СН3 – СН = СН – СН3
бутадиен-1,3 бутен-2
2. Присоединение галогенов. Галогены присоединяются в положения 1,4 и 1,2:
1,4
СН2Br-CH=CH-CH2Br
1,4-дибромбутен-2
СН2=СН-СН=СН2
1,2
СН2=СН-СНBr-CH2Br
3,4-дибромбутен-1
3. Присоединение галогеноводородов.Галогеноводороды присоединяются в положение 1,4. Частично идет присоединение в положение 1,2:
СН2 = СН – СН = СН2 + HBr CH2Br-CH=CH-CH3
1-бромбутен-2
4. Реакции полимеризации. Диеновые углеводороды с сопряженными двойными связями легко полимеризуются. При этом разрываются двойные связи и мономерные звенья соединяются между собой в положениях 1,4 или 1,2. Реакция полимеризации используется для получения синтетического каучука. Например, при полимеризации бутадиена-1,3 получается бутадиеновый каучук:
|
|
1,4
( – CH2CH=CH-CH2–)n
n CH2 = CH – CH = CH2
бутадиен-1,3 1,2
( – CH2-CH –)n
|
CH
||
CH2
бутадиеновый каучук
Галогенопроизводные углеводородов
Галогенопроизводные углеводородов – это продукты замещения атомов водорода в молекулах углеводородов на атомы галагенов. Их общая формула R-X, где Х – может быть F, Cl, Br, J. В зависимости от характера радикала различают галогенопроизводные предельных и непредельных углеводородов: по числу галогена – моно-, ди – и полигалогенпроизводные.
Моногалогенопроизводные предельных углеводородов называются алкилгалогенидами. Названия их производят от названий соответствующих углеводородных радикалов (алкилов) с прибавлением слова – хлорид, бромид, иодид, фторид. Например:
СН3Cl CH3 – CH2 – Br
метилхлорид этилбромид
Некоторые галогенопроизводные имеют тривиальные названия, например, CHCl3 – хлороформ, CHJ3 – иодоформ. По М.Н. названия галогенопроизводных производят от названий углеводородов с добавлением названия галогена и цифры, обозначающей, при каком атоме углерода он находится. Углеродную цепь нумеруют с того конца, к которому ближе стоит галоген:
С(4)Н3 – С(3)Н2 – С(2)Н – С(1)Н3 С(1)Н3 – С(2)Н – С(3)Н – С(4)Н2 –СН3
| | |
Cl Br CH3
2-хлорбутан 2-бром-3метилпентан
Химические свойства
Галогенопроизводные углеводородов обладают высокой реакционной способностью. Это объясняется тем, что электронная пара – связи углерод – галоген смещена к более электроотрицательному атому галогена -> С(б+) → Х(б-), что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда (б-). На атоме углерода появляется частичный положительный заряд (б+). Т.е. связь углерод – галоген сильно поляризована и возможен гетеролитический разрыв этой связи с отщеплением аниона галогена. Для галогенопроизводных характерны реакции нуклеофильного замещения атомов галогена.
1. Гидролиз. При действии на алкилгалогениды воды в присутствии щелочей происходит замещение атома галогена на гидроксильную группу с образованием спиртов:
б+ б- + –
|
этилхлорид этанол
2. Аммонолиз. При действии аммиака на алкилгалогениды галоген замещается на аминогруппу – NH2. Образуются амины:
б+ б-
|
этилиодид этиламин
3. Действие цианида калия. Образуются нитрилы, например:
СН3 J + K – CN CH3 – CN + KJ
метилиодит ацетонитрил
4. Отщепление галогеноводорода. При действии на алкилгалогениды спиртовых растворов щелочей происходит отщепление галогеноводорода и образуются алкены. Отщепление галогеновоорода происходит по правилу Зайцева: водород уходит от соседнего, наименее гидрированного атома углерода:
СН3–СН2–СHBr–CH3+KOH CH3–CH=CH–CH3+KBr+H2O
2-бромбутан -HBr бутен-2
Из дигалгенопроизводных образуются алкины:
H H
| |
НС – СН + КОН СН ≡ СН + 2KBr + 2H2О
| | -2HBr
Br Br
1,2 – дибромэтан этин
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 491; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!