Alkanlar doymuş hidrokarbonlardır, kimyasal özellikleri. Doymamış hidrokarbonların özellikleri Hidrokarbonlar tablosunun fiziksel özellikleri

DİEN HİDROKARBONLAR (ALKADİENLER)

Dien hidrokarbonlar veya alkadienler, iki çift karbon-karbon bağı içeren doymamış hidrokarbonlardır. Alkadienlerin genel formülü CnH2n-2'dir.
Çift bağların göreceli düzenine bağlı olarak dienler üç türe ayrılır:

1) hidrokarbonlar kümülatifçift bağlar, yani bir karbon atomuna komşudur. Örneğin propadien veya allen CH2=C=CH2;

2) hidrokarbonlar yalıtılmışçift bağlar, yani iki veya daha fazla basit bağla ayrılır. Örneğin pentadien -1,4 CH2 =CH–CH2 –CH=CH2;

3) hidrokarbonlar konjugeçift bağlar, yani basit bir bağlantıyla ayrılmış. Örneğin, bütadien -1,3 veya divinil CH2 =CH–CH=CH2, 2-metilbutadien -1,3 veya izopren

2) alkol buharının ısıtılmış katalizörler üzerinden geçirilmesiyle etil alkolün dehidrojenasyonu ve dehidrasyonu (Akademisyen S.V. Lebedev'in yöntemi)

2CH3CH2OH –– ~ 450 °C;ZnO,Al2O3® CH2 =CH–CH=CH2 + 2H2O + H2

Fiziki ozellikleri

Kimyasal özellikler

1,3 bütadien molekülündeki karbon atomları sp2 hibrit durumundadır; bu, bu atomların aynı düzlemde yer aldığı ve her birinin bir elektron tarafından işgal edilen ve söz konusu düzleme dik olarak konumlandırılmış bir p-orbitaline sahip olduğu anlamına gelir. .

A)	B)
Didivinil moleküllerinin yapısının (a) şematik gösterimi ve modelin (b) üstten görünümü. C1 –C2 ve C3 –C4 arasındaki elektron bulutlarının örtüşmesi C2 –C3 arasındakinden daha fazladır.

p- Tüm karbon atomlarının yörüngeleri birbiriyle örtüşür, yani. yalnızca birinci ve ikinci, üçüncü ve dördüncü atomlar arasında değil, aynı zamanda ikinci ve üçüncü atomlar arasında da. Bu, ikinci ve üçüncü karbon atomları arasındaki bağın basit bir s-bağı olmadığını, belirli bir p-elektron yoğunluğuna sahip olduğunu gösterir; Çift bağın zayıf karakteri. Bu, s-elektronlarının kesin olarak tanımlanmış karbon atomu çiftlerine ait olmadığı anlamına gelir. Molekülde klasik anlamda tek ve çift bağ yoktur, ancak p-elektronlarının delokalizasyonu gözlenir, yani. Tek bir p-elektron bulutunun oluşmasıyla p-elektron yoğunluğunun molekül boyunca eşit dağılımı.
İki veya daha fazla komşu p-bağının, tek bir p-elektron bulutu oluşumuyla etkileşimine, bu sistemdeki atomların karşılıklı etkisinin aktarılmasına neden olur. birleştirme etkisi.
Dolayısıyla -1,3 bütadien molekülü, konjuge çift bağlardan oluşan bir sistem ile karakterize edilir.
Dien hidrokarbonların yapısındaki bu özellik, onların sadece komşu karbon atomlarına (1,2-ilave) değil, aynı zamanda konjuge sistemin iki ucuna (1,4-ilave) çeşitli reaktifleri ekleyebilmelerini sağlar. ikinci ve üçüncü karbon atomları arasında çift bağ. Çoğu zaman 1,4 ilaveli ürünün ana ürün olduğunu unutmayın.
Konjuge dienlerin halojenasyon ve hidrohalojenasyon reaksiyonlarını ele alalım.

Dien bileşiklerinin polimerizasyonu

Basitleştirilmiş bir formda, ekleme şeması 1,4'e göre -1,3 bütadienin polimerizasyon reaksiyonu aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

––––®

Dienin her iki çift bağı da polimerizasyona katılır. Reaksiyon sırasında kırılırlar, s-bağlarını oluşturan elektron çiftleri ayrılır, ardından her eşleşmemiş elektron yeni bağların oluşumuna katılır: genellemenin bir sonucu olarak ikinci ve üçüncü karbon atomlarının elektronları bir çift verir. bağ ve zincirdeki en dıştaki karbon atomlarının elektronları, başka bir monomer molekülünün karşılık gelen atomlarına karşılık gelen elektronlarla genelleştirildiğinde, monomerleri bir polimer zincirine bağlar.

Polibutadienin element hücresi aşağıdaki şekilde temsil edilir:

Görülebileceği gibi, elde edilen polimerin özelliği trans- polimerin eleman hücresinin konfigürasyonu. Bununla birlikte, pratikte en değerli ürünler, dien hidrokarbonların 1,4-ilave şemasına göre stereoregüler (başka bir deyişle, uzaysal olarak sıralanmış) polimerizasyonuyla elde edilir. cis- polimer zincirinin konfigürasyonu. Örneğin, cis- polibütadien

Doğal ve sentetik kauçuklar

Doğal kauçuk, Brezilya'nın tropik ormanlarında yetişen kauçuk içeren Hevea ağacının sütlü özsuyundan (lateks) elde edilir.

Hava erişimi olmadan ısıtıldığında kauçuk, dien hidrokarbon - 2-metilbutadien-1,3 veya izopreni oluşturmak üzere ayrışır. Kauçuk, izopren moleküllerinin 1,4-ilave şemasına göre birbirine bağlandığı stereodüzenli bir polimerdir. cis- polimer zincir konfigürasyonu:

Moleküler kütle doğal kauçuk 7'ye kadar değişir . 10 4 ila 2,5 . 10 6 .

trans- İzopren polimeri doğada güta-perka olarak da bulunur.

Doğal kauçuğun benzersiz özellikleri vardır: yüksek akışkanlık, aşınma direnci, yapışkanlık, su ve gaz geçirmezlik. Kauçuğa gerekli fiziksel ve mekanik özellikleri kazandırmak için: dayanıklılık, elastikiyet, solventlere ve agresif kimyasal ortamlara karşı direnç, kauçuk kükürt ile 130-140°C'ye ısıtılarak vulkanize edilir. Basitleştirilmiş bir biçimde, kauçuğun vulkanizasyon işlemi aşağıdaki gibi temsil edilebilir:

Kükürt atomları, bazı çift bağların kırıldığı ve doğrusal kauçuk moleküllerinin daha büyük üç boyutlu moleküller halinde "çapraz bağlandığı" bölgeye eklenir; sonuç, vulkanize edilmemiş kauçuğa göre çok daha güçlü olan kauçuktur. Aktif karbon siyahı ile doldurulmuş kauçuk şeklindeki kauçuklar, araba lastikleri ve diğer kauçuk ürünlerinin imalatında kullanılır.

1932'de S.V. Lebedev, alkolden elde edilen bütadiene dayalı sentetik kauçuğun sentezi için bir yöntem geliştirdi. Ve sadece ellili yıllarda yerli bilim adamları, dien hidrokarbonların katalitik stereopolimerizasyonunu gerçekleştirdiler ve özellikleri bakımından doğal kauçuğa benzer stereoregüler kauçuk elde ettiler. Şu anda sanayide kauçuk üretimi yapılıyor,

Alkenler.

Çift bağa sahip en basit doymamış hidrokarbon etilendir. C 2 H 4.

Etilen bir dizi alkenin kurucusudur. Bu serideki herhangi bir hidrokarbonun bileşimi genel formülle ifade edilir. C n H 2n(Nerede N– karbon atomu sayısı).

C2H4- Etilen,

C3H6- Propilen,

C4H8- Butilen,

C5H10- Amylen,

C6H12- Hexilen

. . . . . . . . . . . . . .

Ç 10 H 20- Decilen vb.

Veya yapılandırılmış biçimde:

Yapı diyagramlarından görülebileceği gibi alken molekülleri çift bağın yanı sıra basit bağlar da içerebilir.

Alkinler.

Alkinler (aksi takdirde asetilen hidrokarbonlar), karbon atomları arasında üçlü bağ içeren hidrokarbonlardır.

Bir dizi alkinin kurucusu etilendir (veya asetilen) C2H2.

Alkinler genel formülle homolog bir seri oluşturur CnH2n-2.

Alkinlerin isimleri, karşılık gelen alkanların isimlerinden “-an” son ekinin “-in” ile değiştirilmesiyle oluşturulur; Üçlü bağın konumu Arap rakamlarıyla gösterilir.

Homolog alkin serileri:

Etin- C2H2,
Propin- C3H4,
Butin- C4H6,
Pentin- C 5 H 8 vesaire.

Alkinler doğada neredeyse hiç bulunmaz. Asetilen Uranüs, Jüpiter ve Satürn'ün atmosferlerinde bulunmuştur.

Alkinlerin zayıf bir anestezik etkisi vardır. Sıvı alkinler nöbetlere neden olur.

Alkadienler.

Alkadienler(ya da sadece dienler) molekülleri iki çift bağ içeren doymamış hidrokarbonlardır.

Alkadienlerin genel formülü C n H 2n-2(formül bir dizi alkinin formülüyle örtüşmektedir).

Çift bağların göreceli düzenine bağlı olarak dienler üç gruba ayrılır:

· Birikmiş çift bağlı alkadienler (1,2-dienler).
Bunlar moleküllerindeki çift bağların tekli bağlarla ayrılmadığı alkadienlerdir. Bu tür alkadienlere serilerinin ilk üyesinden dolayı alenler adı verilir.

· Konjuge alkadienler (1,3-dienler).
Konjuge alkadien moleküllerinde çift bağlar tek bir bağla ayrılır.

· İzole alkadienler
İzole edilmiş alkadien moleküllerinde çift bağlar birkaç tekli bağla (iki veya daha fazla) ayrılır.

Bu üç tip alkadien, yapı ve özellikler bakımından birbirinden önemli ölçüde farklılık gösterir.

Konjuge dienlerin en önemli temsilcileri bütadien 1.3 Ve izopren.

İzopren molekülü, bitki kökenli birçok maddenin yapısının temelini oluşturur: doğal kauçuk, uçucu yağlar, bitki pigmentleri (karotenoidler), vb.

Doymamış hidrokarbonların özellikleri.

İle kimyasal özellikler doymamış hidrokarbonlar doymuş hidrokarbonlardan keskin bir şekilde farklıdır. Son derece reaktiftirler ve çeşitli ilave reaksiyonlara maruz kalırlar. Bu tür reaksiyonlar, çift veya üçlü bağla bağlanan karbon atomlarına atom veya atom gruplarının eklenmesiyle meydana gelir. Bu durumda çoklu bağlar oldukça kolay bir şekilde kırılır ve basit bağlara dönüştürülür.

Doymamış hidrokarbonların önemli bir özelliği, moleküllerinin birbirleriyle veya diğer doymamış hidrokarbon molekülleriyle birleşme yeteneğidir. Bu tür işlemler sonucunda polimerler oluşur.

8 Alifatik hidrokarbonlarda olmayan elektrofilik ve radikal katılma reaksiyonlarının mekanizmaları

9 Alkinlerin yapısının özellikleri

Alkinler(aksi takdirde asetilen hidrokarbonlar) - karbon atomları arasında üçlü bağ içeren, genel formülle homolog bir seri oluşturan hidrokarbonlar CnH2n-2. Üçlü bağdaki karbon atomları sp-hibridizasyon durumundadır.
Alkinler katılma reaksiyonları ile karakterize edilir. Elektrofilik katılma reaksiyonlarına giren alkenlerden farklı olarak alkinler, nükleofilik katılma reaksiyonlarına da girebilir. Bunun nedeni bağın önemli s karakterinden ve bunun sonucunda karbon atomunun artan elektronegatifliğinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca üçlü bağdaki hidrojen atomunun yüksek hareketliliği, alkinlerin ikame reaksiyonlarında asidik özelliklerini belirler.

10 Alkinlerde nükleofilik katılma reaksiyonunun mekanizması

Alkinler ve asetilen hidrokarbonlar, molekülleri sp-hibridizasyon durumunda olan ve birbirine üç bağla bağlanan en az iki karbon atomu içeren hidrokarbonlardır.

Alkinler, CnH2n-2 genel formülüne sahip homolog bir seri oluşturur.

Homolog serinin ilk üyesi, C2H2 moleküler formülüne sahip olan asetilendir ve yapısal formülСНºСН. Sp-hibridizasyonunun özelliğinden dolayı asetilen molekülü doğrusal bir yapıya sahiptir. Karşılıklı olarak iki dik düzlemde bulunan iki π-bağının varlığı, ikame gruplarının α-atomlarının, π-bağlarının bulunduğu düzlemlerin kesişme çizgisi üzerindeki konumunu ima eder. Bu nedenle, diğer atom veya gruplarla bağlantı kurmak için harcanan karbon atomlarının bağları, birbirine 180 0 açıyla bir çizgi üzerinde katı bir şekilde yerleştirilmiştir. Alkin moleküllerindeki üçlü bağ sisteminin yapısı, doğrusal yapılarıyla belirlenir.

Alkin moleküllerinin yapısal özelliği, üçlü bağ konumunda izomerizmin varlığını düşündürmektedir. Karbon iskeletinin yapısına bağlı olarak yapısal izomerizm, homolog serinin beşinci üyesiyle başlar.

1. Üçlü bağ pozisyonunun izomerizmi. Örneğin:

2. Yapısal izomerler. Örneğin:

Homolog serinin ilk üyesi "asetilen" önemsiz ismine sahiptir.

Rasyonel terminolojiye göre asetilen hidrokarbonlar, asetilen türevleri olarak kabul edilir. Örneğin:

IUPAC isimlendirmesine göre alkinlerin isimleri “an” son ekinin “in” ile değiştirilmesiyle oluşturulur. Ana zincir üçlü bağ içerecek şekilde seçilir. Karbon atomlarının numaralandırılması, üçlü bağın en yakın olduğu zincirin ucundan başlar. Bir molekülde çift ve üçlü bağ varsa çift bağın sayısı daha düşük olur. Örneğin:

Üçlü bağ terminal (terminal, örneğin propin) veya "iç", örneğin 4-metil-2-pentin olabilir.

İsim verirken -C°CH radikaline “etinil” denir.

Elde etme yöntemleri.

2.1 Endüstriyel yöntemler.

İÇİNDE endüstriyel koşullar Esas olarak asetilen üretirler. Asetilen üretmenin iki yolu vardır.

Asetilen üretimi için karbür yöntemi

Asetilen ilk kez 1862 yılında Friedrich Wöhler tarafından karbür yöntemiyle elde edildi. Karbür yönteminin ortaya çıkışı başlangıcı işaret ediyordu geniş uygulama asetilen, organik sentezde hammadde olarak da dahil. Şimdiye kadar karbür yöntemi asetilenin ana endüstriyel kaynaklarından biriydi. Yöntem iki reaksiyonu içerir:

Etilen ve metanın pirolizi

Etilen ve metanın çok yüksek sıcaklıklarda pirolizi asetilen üretimine yol açar. Bu koşullar altında asetilen termodinamik olarak kararsızdır, dolayısıyla piroliz çok kısa zaman aralıklarında (yüzlerce saniye) gerçekleştirilir:

Asetilenin termodinamik kararsızlığı (sıkıştırıldığında bile patlar), elementlerden oluşum ısısının yüksek pozitif değerinden kaynaklanır:

Bu özellik asetileni depolarken ve onunla çalışırken bazı zorluklar yaratır. Güvenliği sağlamak ve asetilenle çalışmayı kolaylaştırmak için kolayca sıvılaşma özelliğinden yararlanılır. Sıvılaştırılmış asetilen asetonda çözülür. Asetondaki asetilen çözeltisi, pomza veya aktif karbonla doldurulmuş silindirlerde depolanır. Bu tür saklama koşulları kazara patlama olasılığını önler.

Laboratuvar yöntemleri

Laboratuvar koşullarında asetilen hidrokarbonlar da iki şekilde elde edilir:

1. Asetilenin alkilasyonu.

2. Poli(multi)halojenlenmiş alkanlardan hidrojen halojenürlerin eliminasyonu.

Dihalojenürlerin ve halojenalkenlerin dehidrohalojenasyonu.

Tipik olarak karbonil bileşiklerinden (1) geminal dihalojenürler ve alkenlerden (2) elde edilen komşu dihalojenürler kullanılır. Örneğin:

Bir alkol alkalinin varlığında dehidrohalojenasyon reaksiyonu iki aşamada gerçekleşir:

Orta sıcaklıklarda (70-80 0 C), vinil halojenürün elde edilmesi aşamasında reaksiyon durur. Reaksiyon zorlu koşullar altında (150-200 0 C) devam ederse son ürün bir alkindir.

Fiziki ozellikleri.

Alkinlerin fiziksel özellikleri aşağıdakilere karşılık gelir: fiziki ozellikleri alkenler Alkinlerin daha yüksek erime ve kaynama noktalarına sahip olduğu unutulmamalıdır. Terminal alkinler daha fazlasına sahiptir Düşük sıcaklık içtekilere göre erime ve kaynama.

Kimyasal özellikler.

Halojenasyon

Elektrofilik bağlantı(Ad E) halojenler: klor, brom, iyot, olefinlere göre daha düşük oranda asetilenlere gider. Bu durumda, trans-dihaloalkenler. Halojenlerin daha fazla eklenmesi daha da düşük bir oranda meydana gelir:

Örneğin, asetik asitte 1,1,2,2-tetrabromoetan oluşturmak için etilene bromin eklenmesi:
Asetilene bromun eklenmesi için reaksiyon mekanizması:

1. Bir π kompleksinin oluşumu:

2. Siklik brom katyonunun oluşumunun hız sınırlayıcı aşaması:

3. Siklik brom katyonuna bromür iyonunun eklenmesi:

Hidrohalojenasyon

Alkinler, alkenler gibi hidrojen klorür ve hidrojen bromür ile reaksiyona girer. Hidrojen halojenürler, Markovnikov kuralına göre asetilen hidrokarbonlara iki aşamada eklenir:

Bu tür reaksiyonlarda oran, alken içeren reaksiyonlara göre 100-1000 kat daha düşüktür. Buna göre proses monobromür aşamasında durdurulabilir. Bir halojen atomunun eklenmesi çift bağın reaktivitesini azaltır.

Hidrohalojenasyon reaksiyonunun mekanizması aşağıdaki diyagramla temsil edilebilir:

1. İlk aşamada bir π kompleksi oluşur:

2. Bir ara karbokasyonun oluşumu. Bu aşama yavaştır (hız sınırlayıcı):

Bu aşamada çift bağın karbon atomlarından biri sp2 hibridizasyon durumuna girer. Diğeri sp-hibridizasyon durumunda kalır ve boş bir p-orbitalini alır.

3. Üçüncü aşamada, ikinci aşamada oluşan bromür iyonu hızla karbokasyona bağlanır:

Ortaya çıkan bromoalkenin ikinci hidrojen bromür molekülü ile etkileşimi, alkenler için olağan mekanizmaya göre gerçekleşir.

Peroksitlerin varlığında peroksitin Karash etkisi gözlenir. Reaksiyon radikal bir mekanizmayı takip eder. Sonuç olarak, Markovnikov kuralına aykırı olarak alkine hidrojen bromür eklenir:

Hidrasyon (veya Kucherov reaksiyonu)

Alkinler civa(II) sülfat varlığında su eklerler. Bu durumda asetaldehit asetilenden elde edilir:

Doymamış radikal CH2=CH- vinil olarak adlandırılır. Asetilen hidrasyon reaksiyonu, hidroksi grubunun sp2 hibridizasyonu durumunda karbon atomuna bağlandığı doymamış vinil alkol veya enol aşaması boyunca ilerler. Eltekov kuralına göre böyle bir yapı kararsızdır ve karbonil bileşiği izomerleşir.

Enol ve karbonil bileşiği dengededir. Bir enol ve bir karbonil bileşiğinin birbirine dönüşümü, keto-enol totomerizmi veya keto-enol totomerik denge olarak adlandırılan bir örnektir. Bu dengedeki katılımcılar hidrojen atomunun ve çoklu bağın konumu açısından farklılık gösterir.

Markovnikov kuralına göre asetilen homologlarına su eklenir. Asetilen homologlarının hidrasyon ürünleri ketonlardır:

Vinilasyon.

Asetilen ve alkollerden vinil eterlerin oluşumu, vinililasyon reaksiyonlarının bir örneğidir. Bu reaksiyonlar şunları içerir:

1. Asetilene hidrojen klorürün eklenmesi:

2. Bakır tuzlarının varlığında asetilene hidrosiyanik asit eklenmesi:

3. Fosforik asit varlığında asetilene asetik asit eklenmesi:

Hidrojenasyon

Heterojen kataliz koşulları altında alkinler, alkenlere benzer şekilde hidrojen ekler:

Hidrojenasyonun ilk aşaması ikinci aşamaya göre daha ekzotermiktir (daha fazla ısı salınımıyla devam eder), bunun nedeni asetilenin etilenden daha fazla enerji rezervine sahip olmasıdır:

Alkenlerin hidrojenasyonunda olduğu gibi heterojen katalizörler olarak platin, paladyum ve nikel kullanılır. Ayrıca bir alkenin hidrojenasyonu, bir alkinin hidrojenasyonundan çok daha hızlı ilerler. Alken hidrojenasyon sürecini yavaşlatmak için "zehirli" katalizörler kullanılır. Alken hidrojenasyon hızının yavaşlatılması, paladyuma kurşun oksit veya asetat eklenerek sağlanır. Kurşun tuzlarının eklenmesiyle paladyum üzerinde hidrojenasyon oluşumuna yol açar cis-olefin. Sıvı amonyakta sodyum metalinin etkisiyle hidrojenasyon oluşumuna yol açar trans olefin.

Oksidasyon.

Alkinler de alkenler gibi üçlü bağda oksitlenir. Oksidasyon, üçlü bağın tamamen bölünmesi ve karboksilik asitlerin oluşmasıyla birlikte zorlu koşullar altında meydana gelir. Olefinlerin kapsamlı oksidasyonuna benzer. Oksitleyici madde olarak ısıtıldığında potasyum permanganat veya ozon kullanıldığında:

Terminal alkenlerin ve alkinlerin oksidasyonu sırasında oksidasyon ürünlerinden birinin karbondioksit olduğu unutulmamalıdır. Serbest bırakılması görsel olarak gözlemlenebilir ve böylece terminali dahili doymamış bileşiklerden ayırmak mümkündür. İkincisi oksitlendiğinde, karbondioksit salınımı gözlemlenmeyecektir.

Polimerizasyon.

Asetilen hidrokarbonlar çeşitli yönlerde polimerizasyon yeteneğine sahiptir:

1. Asetilen hidrokarbonların siklotrimerizasyonu aktif karbon (Zelinsky'ye göre ) veya nikel dikarbonil ve bir organofosfor bileşiğinin kompleks bir katalizörü ( Reppa tarafından ). Özellikle benzen asetilenden elde edilir:

Nikel siyanür varlığında asetilen siklotetramerizasyona uğrar:

Bakır tuzlarının varlığında asetilenin doğrusal oligomerizasyonu, vinil asetilen ve divinilasetilen oluşumuyla meydana gelir:

Ek olarak alkinler, konjuge polienler oluşturmak üzere polimerizasyon yeteneğine sahiptir:

Yer değiştirme reaksiyonları.

Metalizasyon

Terminal üçlü bağa sahip alkinler çok güçlü bazlara maruz kaldıklarında tamamen iyonize olur ve asetilenid adı verilen tuzları oluştururlar. Asetilen daha güçlü asit olarak reaksiyona girer ve daha zayıf asidi tuzundan uzaklaştırır:

Asetilenidler ağır metallerözellikle bakır, gümüş, cıva patlayıcıdır.

Asetilenidlerde bulunan alkinid anyonları (veya iyonları) güçlü nükleofillerdir. Bu özellik, haloalkil kullanılarak asetilen homologlarının hazırlanmasına yönelik organik sentezde uygulama alanı bulmuştur:

Asetilene ek olarak, terminal üçlü bağa sahip diğer alkinler için de benzer bir dönüşüm gerçekleştirilebilir.

Asetilen veya terminal alkinlerin homologları başka bir yolla hazırlanabilir. Sözde kullanarak Jotsic'in reaktifi. Jotsic reaktifi şuradan elde edilir: Grignard reaktifi :

Ortaya çıkan Jotsic reaktifi, yüksek derecede polar aprotik çözücülerin bulunduğu bir ortamda veya sıvı amonyak içinde başka bir alkil halojenür ile reaksiyona girer:

Tablo 2

Polimetilbenzenlerin bazikliğinin (Tablo 1'e göre) ve -komplekslerinin stabilitesinin, 25 o C'de brominasyon (%85 asetik asitte Br2) ve klorlamanın (asetik asitte Cl2) göreceli oranları ile karşılaştırılması. Benzen, standart bir bileşik olarak alınır.

			lg(K aren/K benzen)
Benzen halkasındaki ikame ediciler	HCl (pK) ile komplekslerin bağıl stabilitesi	Arenlerin göreceli bazlığı pKa (Tablo 1)	brom ile reaksiyon için	klor ile reaksiyon için
HAYIR
CH 3	0.18	2.9	2.78	-
1,2-(CH3)2	0.26	3.9	3.72	3.62
1,3-(CH3)2	0.31	6.0	5.71	5.6
1,4-(CH3)2	0.22	3.5	3.4	3.3
1,2,3-(CH3)3	0.38	6.4	6.22	5.9
1,2,4-(CH3)3	0.35	6.3	6.18	5.84
1,3,5-(CH3)3	0.42	8.8	8.28	-
1,2,3,4-(CH3)4	0.43	7.3	7.04	-
1,2,3,5-(CH3)4	-	9.3	8.62	8.68
1,2,4,5-(CH3)4	-	7.0	6.45	-
(CH 3) 5	0.44	9.6	8.91	8.86

Tablo 2'deki veriler, metil gruplarının eklenmesiyle bromlama ve klorlama reaksiyonlarının oranlarının, aren bazlıktaki artışla neredeyse aynı ölçüde arttığını göstermektedir (Şekil 2). Bu, -kompleks'in, söz konusu reaksiyonlar için iyi bir geçiş durumu modeli olduğu anlamına gelir.

Aynı zamanda, aren komplekslerinin HCl ile stabilitesi, metil ikame edicilerin sayısına çok az bağlıyken, klorlama ve bromlama oranı 10 8 kat artar. Sonuç olarak -kompleks bu reaksiyonlarda geçiş durumunun bir modeli olarak hizmet edemez.

14 1. ve 2. tür ikame ediciler
Benzen halkasındaki elektron yoğunluğunu artıran 1. tür ryentantlar, ikame edilmemiş benzene kıyasla elektrofilik ikame reaksiyonlarındaki aktivitesini arttırır.

1. tür orientantlar arasında özel bir yer, elektron çekme özellikleri sergileyen halojenler tarafından işgal edilir: -F (+M)<–I), -Cl (+M<–I), -Br (+M<–I).
Orto-para-yönelimli oldukları için elektrofilik ikameyi yavaşlatırlar. Bunun nedeni, halkadaki elektron yoğunluğunu azaltan elektronegatif halojen atomlarının güçlü –I etkisidir.

2. türden yönlendirmeler (meta yönlendirmeler), sonraki ikameyi ağırlıklı olarak meta konuma yönlendirir.
Bunlar elektron çeken grupları içerir:

NO2 (–M, –I); -COOH (–M, –I); -CH=O (–M, –I); -SO3H (–I); -NH3+ (–I); -CCl3 (–I).

2. tip oryantasyon maddeleri benzen halkasındaki, özellikle orto ve para konumlarındaki elektron yoğunluğunu azaltır. Bu nedenle elektrofil, karbon atomlarına bu konumlarda değil, elektron yoğunluğunun biraz daha yüksek olduğu meta konumunda saldırır.
Örnek:

2. tür oryantan

Genel olarak benzen halkasındaki elektron yoğunluğunu azaltan 2. türden tüm oryantasyon maddeleri, elektrofilik ikame reaksiyonlarındaki aktivitesini azaltır.

Böylece (örnek olarak verilen) bileşiklerin elektrofilik ikamesinin kolaylığı şu sırayla azalır:

toluen C6H5CH3 > benzen C6H6 > nitrobenzen C6H5NO2.

birinci türden - OH, OR, OCOR, SH, SR, NH2, NHR, NR2, ALKİLLER, HALOJENLER. ikinci türden - SO3H, NO2, COOH, COOR, CN, CF3, NR3, CHO. burada R büyük olasılıkla bir radikaldir

15 Çok çekirdekli aromatik sistemlerde benzen halkasındaki yönelim kuralları
Bir molekülün kimyasal özelliklerini belirleyen en önemli faktör moleküldeki elektron yoğunluğunun dağılımıdır. Dağılımın doğası atomların karşılıklı etkisine bağlıdır.

Yalnızca s bağı bulunan moleküllerde atomların karşılıklı etkisi endüktif etki yoluyla gerçekleşir. Konjuge sistem olan moleküllerde mezomerik etki kendini gösterir.

Konjuge p-bağ sistemi yoluyla iletilen ikame edicilerin etkisine mezomerik (M) etki denir.

Bir benzen molekülünde p-elektron bulutu, konjugasyon nedeniyle tüm karbon atomları üzerinde eşit olarak dağılır. Benzen halkasına herhangi bir ikame edici eklenirse, bu düzgün dağılım bozulur ve halkadaki elektron yoğunluğunun yeniden dağılımı meydana gelir. İkinci ikame edicinin benzen halkasına girdiği yer, mevcut ikame edicinin doğasına göre belirlenir.

Sübstitüentler sergiledikleri etkiye göre (mezomerik veya endüktif) iki gruba ayrılır: elektron veren ve elektron çeken.

Elektron veren ikame ediciler +M ve +I etkisi sergiler ve konjuge sistemdeki elektron yoğunluğunu arttırır. Bunlar arasında hidroksil grubu -OH ve amino grubu -NH2 yer alır. Bu gruplardaki yalnız elektron çifti, benzen halkasının p-elektron sistemi ile ortak konjugasyona girerek konjuge sistemin uzunluğunu arttırır. Sonuç olarak elektron yoğunluğu orto ve para pozisyonlarında yoğunlaşır.

Alkil grupları genel konjugasyona katılamazlar, ancak etkisi altında p-elektron yoğunluğunun benzer bir yeniden dağılımının meydana geldiği bir +I etkisi sergilerler.

Elektron çeken ikame ediciler bir -M etkisi sergiler ve konjuge sistemdeki elektron yoğunluğunu azaltır. Bunlar nitro grubu -N02, sülfo grubu -S03H, aldehit -CHO ve karboksil -COOH gruplarını içerir. Bu ikame ediciler benzen halkasıyla ortak bir konjuge sistem oluşturur, ancak genel elektron bulutu bu gruplara doğru kayar. Böylece halkadaki toplam elektron yoğunluğu azalır ve en az meta konumlarda azalır:

Tamamen halojenlenmiş alkil radikalleri (örneğin - CCl3) bir -I etkisi sergiler ve ayrıca halkanın elektron yoğunluğunun azalmasına katkıda bulunur.

Benzen halkasındaki tercihli yer değiştirme yönü kurallarına yönelim kuralları denir.

+I etkisi veya +M etkisine sahip ikame ediciler, benzen halkasının orto ve para pozisyonlarında elektrofilik ikameyi destekler ve birinci türden ikame ediciler (ornentaptes) olarak adlandırılır.

CH3-OH -NH2-CI (-F, -Br, -I)
+I +M,-I +M,-I +M,-I

-I-etkili veya -M-etkili ikame ediciler, benzen halkasının meta-pozisyonlarına doğrudan elektrofilik ikameye sahiptir ve ikinci türden ikame ediciler (ornentaptlar) olarak adlandırılır:

S0 3H -CCl3 -M0 2 -COOH -CH=O
- M -I -M, -I -M -M

Örneğin, birinci türden bir ikame ediciyi içeren toluen, para- ve orto pozisyonlarında nitratlanır ve bromlanır:

İkinci tip bir ikame ediciyi içeren nitrobenzen, meta pozisyonunda nitratlanır ve bromlanır:

Yönlendirme etkisine ek olarak, ikame ediciler benzen halkasının reaktivitesini de etkiler: 1. türden yönlendiriciler (halojenler hariç) ikinci ikame edicinin girişini kolaylaştırır; Tip 2 yönlendiriciler (ve halojenler) bunu zorlaştırır.

Başvuru. Aromatik hidrokarbonlar değerli maddelerin sentezi için en önemli hammaddelerdir. Benzenden fenol, anilin ve stirenden elde edilir ve bundan fenol-formaldehit reçineleri, boyalar, polistiren ve diğer birçok önemli ürün elde edilir.

16 Adlandırma, izomerizm, alkollerin yapıları, fenoller
Hidrokarbonların halojen türevleri, hidrokarbonlardaki hidrojen atomlarının halojen atomlarıyla değiştirilmesinin ürünleridir: flor, klor, brom veya iyot. 1. Halojen türevlerinin yapısı ve sınıflandırılması Halojen atomları, karbon atomuna tek bir bağ ile bağlanır. Diğer organik bileşikler gibi halojen türevlerinin yapısı da çeşitli yapısal formüllerle ifade edilebilir: bromoetan (etil bromür) Halojen türevleri çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir: 1) hidrokarbonların genel sınıflandırmasına göre (yani alifatik, alisiklik, aromatik, doymuş veya doymamış halojen türevleri) 2) halojen atomlarının miktarı ve kalitesine göre 3) halojen atomunun bağlandığı karbon atomunun türüne göre: birincil, ikincil, üçüncül halojen türevleri. 2. İsimlendirme IUPAC isimlendirmesine göre halojenin konumu ve adı önekte belirtilir. Numaralandırma, halojen atomunun en yakın olduğu molekülün ucundan başlar. Çift veya üçlü bağ mevcutsa, numaralandırmanın başlangıcını belirleyen halojen atomu değil, budur: 3-bromopropen 3-metil-1-klorobütan 3. İzomerizm Yapısal izomerizm: İkame edicilerin konumunun izomerizmi 2 -bromobutan 1-bromobutan Karbon iskeletinin izomerizmi 1-klorobutan 2-metil-1-kloropropan Uzamsal izomerizm: Stereoizomerizm, bir karbon atomunda dört farklı sübstitüent olduğunda (enantiyomerizm) veya bir çift bağ üzerinde farklı sübstitüentler olduğunda meydana gelebilir. örneğin: trans-1,2-dikloroeten cis-1,2-dikloroeten 17. soru: Hidrokarbonların halojen türevleri: fiziksel ve kimyasal özellikler, nükleofilik yer değiştirme reaksiyonlarının mekanizmaları (sn1 ve sn2) ve eliminasyon (E1 ve E2) Freonlar: yapısı, özellikleri ve uygulamaları. Fiziksel ve biyolojik özellikler Erime ve kaynama noktaları seride artar: R-Cl, R-Br, R-I ve ayrıca radikaldeki karbon atomlarının sayısındaki artış: Alkil halojenürlerin kaynama noktasının sayıya bağlılığı Kloro-, bromo-, iyodoalkanlar için zincirdeki karbon atomlarının sayısı Halojen türevleri hidrofobik maddelerdir: suda az çözünürler ve polar olmayan hidrofobik çözücülerde yüksek oranda çözünürler. Birçok halojen türevi iyi çözücü olarak kullanılır. Örneğin metilen klorür (CH2Cl2), kloroform (CHCl3), karbon tetraklorür (CCl4) sıvı yağları, katı yağları ve uçucu yağları çözmek için kullanılır. Kimyasal özellikler Nükleofilik ikame reaksiyonları Halojen atomları oldukça hareketlidir ve çeşitli türevlerin sentezi için kullanılan çeşitli nükleofiller ile değiştirilebilir: Nükleofilik ikame reaksiyonlarının mekanizması İkincil ve birincil alkil halojenürler durumunda, kural olarak reaksiyon, bimoleküler nükleofilik ikame olarak ilerler SN2: SN2 reaksiyonları eşzamanlı süreçlerdir - nükleofil (bu durumda OH-) karbon atomuna saldırarak yavaş yavaş onunla bir bağ oluşturur; aynı zamanda C-Br bağı yavaş yavaş kırılır. Substrat molekülünü terk eden bromür iyonuna ayrılan grup veya nükleofüj denir.SN2 reaksiyonları durumunda, reaksiyon hızı hem nükleofilin hem de substratın konsantrasyonuna bağlıdır: v = k [S] v reaksiyon hızıdır, k reaksiyon hızı sabitidir [S] konsantrasyon substratıdır (yani bu durumda bir alkil halojenür - nükleofilin konsantrasyonu. Üçüncül alkil halojenürler durumunda, nükleofilik ikame, SN1 monomoleküler nükleofilik ikame mekanizmasına göre gerçekleşir: tert-butanol tert-butil klorür SN1 reaksiyonları durumunda, reaksiyon hızı substratın konsantrasyonuna bağlıdır ve nükleofilin konsantrasyonuna bağlı değildir: v = k [S] Aynı mekanizmalar nükleofilik ikame reaksiyonları için de geçerlidir. alkoller durumunda ve diğer birçok durumda Hidrojen halojenürlerin eliminasyonu 3 ana mekanizma ile gerçekleştirilebilir: E1, E2 ve E1cb Alkil halojenür, bir karbokatyon ve halojenür iyonu oluşturmak üzere ayrışır.Baz (B:), bir bir ürün oluşturmak için ortaya çıkan karbokatyondan proton - bir alken: Mekanizma E1 Substrat karbokatyon ürünü Mekanizma E2. Bu durumda, bir proton ve bir halojenür iyonunun soyutlanması eşzamanlı olarak gerçekleşir, yani. eşzamanlı olarak: Freonlar (freonlar) - maddenin teknik adı Soğutucu maddeler, itici maddeler, köpürtücü maddeler, çözücüler olarak kullanılan grup doymuş alifatik florlu hidrokarbonlar Fiziksel özellikler - renksiz gazlar veya sıvılar, kokusuz. Polar olmayan organik çözücülerde iyi çözünür, su ve polar çözücülerde çok az çözünür. Uygulama Soğutma ünitelerinde çalışma maddesi - soğutucu olarak kullanılır. Gaz bidonlarındaki fırlatma tabanı gibi. Parfümeri ve tıpta aerosol oluşturmak için kullanılır. Tehlikeli nesnelerde (örneğin enerji santralleri, gemiler vb.) yangın söndürmede kullanılır. Kimyasal özellikleri Freonlar kimyasal olarak son derece inerttir, dolayısıyla havada yanmazlar ve açık alevle temas ettiğinde bile patlayıcı değildirler. Ancak freonlar 250 °C'nin üzerine ısıtıldığında, Birinci Dünya Savaşı sırasında kimyasal savaş ajanı olarak kullanılan fosgen COCl2 gibi çok toksik ürünler oluşur. CFH3 florometan CF2H2 diflorometan CF3H triflorometan CF4 tetraflorometan vb. 17 soru aromatik hidrokarbonların halojen türevleri ve bunlara dayalı pestisitlerin genel anlaşılması Alkoller ve fenoller: sınıflandırma, yapı……. AROMATİK HİDROKARBONLAR (ARENLER) Aromatik hidrokarbonların tipik temsilcileri benzen türevleridir; Bunlar, molekülleri benzen veya aromatik halka adı verilen altı karbon atomlu özel bir siklik grup içeren karbosiklik bileşiklerdir. Aromatik hidrokarbonların genel formülü CnH2n-6'dır. C6H6 bileşiğine benzen denir. Fenoller, moleküllerindeki hidroksil grubunun (-OH) benzen halkasındaki karbon atomlarına doğrudan bağlı olduğu aromatik hidrokarbonların türevleridir. Fenollerin sınıflandırılması Bir, iki ve üç atomlu fenoller, moleküldeki OH gruplarının sayısına bağlı olarak ayırt edilir: İzomerizm ve fenollerin isimlendirilmesi 2 tür izomerizm mümkündür: benzen halkasındaki ikame edicilerin konumunun izomerizmi ALKOLLER molekülünün yapısı Alkoller, hidroksil grubu veya hidroksil adı verilen bir grup (veya birkaç grup) -OH içeren hidrokarbonların türevleridir. Molekülde bulunan hidroksil gruplarının sayısına göre alkoller monohidrik (bir hidroksil ile), diatomik (iki hidroksil ile), triatomik (üç hidroksil ile) ve çok atomlu olarak ayrılır. MONOHİKLAL ALKOLLER Genel formül: CnH2n+1-OH En basit temsilcileri: METANOL (odun alkolü) CH3OH - sıvı (kaynama=64,5; tmelt=-98; ρ = 0,793g/cm3) Metanol CH3OH solvent olarak kullanılır Etanol C2H5OH - başlangıç asetaldehit, asetik asit üretimi için bileşik Etanol üretimi: glikozun fermantasyonu C6H12O6 maya → 2C2H5OH + 2CO2 alkenlerin hidrasyonu CH2=CH2 + HOH t,kat-H3PO4 → CH3-CH2-OH Alkollerin özellikleri: Alkoller oksijende yanar ve havada, hidrokarbonlar gibi: 2CH3OH + 3O2 t→ 2CO2 + 4H2O + Q

17 Alkollerin, fenollerin asit özellikleri
Fenollerin asidik özellikleri

Fenoller yapı olarak alkollere benzese de alkollerden çok daha güçlü asitlerdir. Karşılaştırma amacıyla fenol için (10,00) ve sikloheksanol için (18,00) 25 o C'deki sudaki pKa değerlerini sunuyoruz. Bu verilerden fenollerin alkollerden sekiz veya daha fazla kat daha asidik olduğu sonucu çıkmaktadır.

Alkollerin ve fenollerin ayrışması, denge konumunun niceliksel olarak ürünlerin ve başlangıç maddelerinin serbest enerjileri (Go) arasındaki farkla karakterize edildiği tersinir bir işlemdir. Substrat yapısının asit-baz dengesi üzerindeki etkisini belirlemek için asit ROH ile konjuge baz RO- arasındaki enerji farkını tahmin etmek gerekir. Yapısal faktörler konjuge bazı RO-'yu asit ROH'den daha fazla stabilize ederse, ayrışma sabiti artar ve buna göre pKa azalır. Aksine, yapısal faktörler asidi konjuge bazdan daha fazla stabilize ederse asitlik azalır, yani. pKa artar. Fenol ve sikloheksanol altı üyeli bir halka içerir ve bu nedenle yapısal olarak benzerdir, ancak fenol, sikloheksanol ile karşılaştırıldığında 10 8 kat daha güçlü bir OH asittir. Bu fark, fenoksit iyonundaki O-'nun büyük +M etkisi ile açıklanmaktadır. Sikloheksanolün alkolat iyonunda negatif yük yalnızca oksijen atomunda lokalizedir ve bu, alkolat iyonunun fenoksit iyonuna kıyasla daha düşük stabilitesini belirler. Fenoksit iyonu tipik bir ortam iyonudur, çünkü negatif yükü, benzen halkasının orto ve para pozisyonlarındaki oksijen ve karbon atomları arasında yer değiştirmiştir. Bu nedenle, ortam nükleofilleri olarak fenoksit iyonları, yalnızca bir oksijen atomunun katılımıyla değil, aynı zamanda benzen halkasındaki orto ve para pozisyonlarına bir karbon atomunun katılımıyla da reaksiyonlarla karakterize edilmelidir. Bir ikame edicinin benzen halkası üzerindeki fenollerin asitliği üzerindeki etkisi, bunların elektronik etkileri fikriyle tutarlıdır. Elektron veren substitüentler fenollerin asidik özelliklerini azaltır, elektron çeken substitüentler ise arttırır. Tablo 1 ve 1a, 25 o C'de sudaki bazı fenollerin asitliğine ilişkin verileri göstermektedir.

Tablo 1.

25 o C'de sudaki orto-, meta- ve para-sübstitüe fenollerin pKa değerleri

Milletvekili	orto	meta	çift
H	10.00	10.00	10.00
CH 3	10.29	10.09	10.26
C(CH3)3	10.62	10.12	10.23
C6H5	10.01	9.64	9.55
OCH 3	9.98	9.65	10.21
COOC 2 H 5	9.92	9.10	8.34
F	8.73	9.29	9.89
Cl	8.56	9.12	9.41
kardeşim	8.45	9.03	9.37
BEN	8.51	9.03	9.33
HCO	8.37	8.98	7.61
CN	6.86	8.61	7.97
NO 2	7.23	8.36	7.15

Tablo 1a

Bazı çoklu ikame edilmiş fenollerin ve naftollerin pK değerleri

18 Se'nin spiralar ve fenollerdeki reaksiyonları
19 Alkollü içeceklerde ve fenollerde Sn2'nin reaksiyonu
20 Benzen halkasının fenoller ve aromatik alkollerdeki reaksiyonları
21 Karbonil bileşiklerinin isimlendirilmesi, izomerliği, yapısı

Fiş

Taç eterler dihaloalkanların veya diesterlerin yoğunlaştırılmasıyla hazırlanır. P- tetrahidrofuran, 1,4-dioksan, dimetoksietan, dimetil sülfoksit içindeki polietilen glikollerle tolüensülfonik asitler, ovalar bazların (hidrürler, hidroksitler, karbonatlar) varlığında -bütanol; alkali metal hidroksitlerin varlığında dioksan, diglim veya tetrahidrofuran içindeki polietilen glikol monotosilatların molekül içi siklizasyonu ve ayrıca alkali ve alkalin toprak metallerin BF3 ve boroflorürlerinin varlığında etilen oksidin siklooligomerizasyonu.

Azacrown eterleri, di- veya poliaminlerin kısmen amino grupları tarafından korunan dikarboksilik asit klorürlerle asilasyonu ve ardından elde edilen makrosiklik diamidlerin indirgenmesiyle elde edilir; ditosildiaminlerin, alkali metal hidrürler veya hidroksitlerin varlığında dihalojen türevleri veya glikol ditosilatları ile alkilasyonu.

Tiakrowne eterler, polietilen glikollerin tiya analoglarından, geleneksel taç eterlere benzer bir şekilde veya ditiollerin, bazların varlığında dihalojenürler veya ditosilatlarla alkilasyonu yoluyla hazırlanır.

Başvuru

Taç eterler, nadir toprak elementleri de dahil olmak üzere metallerin konsantrasyonu, ayrılması, saflaştırılması ve yenilenmesi için kullanılır; nüklidlerin, enantiyomerlerin ayrılması için; ilaç, panzehir, böcek ilacı olarak; iyon seçici sensörler ve membranlar oluşturmak için; anyon içeren reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılır.

Tüm oksijen atomlarının nitrojenle değiştirildiği Tetrascrown eter sikleni, manyetik rezonans görüntülemede kontrast madde olarak kullanılır.

Alkenler.

Alkenler.- Bunlar molekülü bir çift bağ içeren doymamış hidrokarbonlardır.

Moleküllerindeki atomların tekli bağlarla bağlandığı ve CnH2n+2 genel formülüne karşılık gelen hidrokarbonlar.
Alkan moleküllerinde tüm karbon atomları sp3 hibridizasyonu durumundadır. Bu, karbon atomunun dört hibrit yörüngesinin hepsinin şekil ve enerji açısından aynı olduğu ve eşkenar üçgen piramidin (bir tetrahedron) köşelerine yönlendirildiği anlamına gelir. Yörüngeler arasındaki açılar 109° 28'dir.

Tek bir karbon-karbon bağı etrafında neredeyse serbest dönüş mümkündür ve alkan molekülleri, örneğin molekülde dört yüzlüye yakın (109° 28′) karbon atomlarındaki açılarla çok çeşitli şekiller alabilir. N-pentan.

Alkan moleküllerindeki bağları özellikle hatırlamakta fayda var. Doymuş hidrokarbon moleküllerindeki tüm bağlar tektir. Örtüşme eksen boyunca meydana gelir,
atomların çekirdeklerini birbirine bağlar, yani. bunlar σ bağlarıdır. Karbon-karbon bağları polar değildir ve zayıf polarize edilebilir. Alkanlardaki C-C bağının uzunluğu 0,154 nm'dir (1,54 · 10 - 10 m). C-H bağları biraz daha kısadır. Elektron yoğunluğu daha elektronegatif olan karbon atomuna doğru hafifçe kayar, yani C-H bağı zayıf polardır.

Doymuş hidrokarbon moleküllerinde polar bağların bulunmaması, bunların suda az çözünmelerine ve yüklü parçacıklar (iyonlar) ile etkileşime girmemelerine yol açar. Alkanlar için en karakteristik reaksiyonlar serbest radikalleri içeren reaksiyonlardır.

Homolog metan serisi

Homologlar- yapı ve özellik bakımından benzer olan ve bir veya daha fazla CH2 grubu bakımından farklılık gösteren maddeler.

İzomerizm ve isimlendirme

Alkanlar yapısal izomerizm olarak adlandırılan özelliklerle karakterize edilir. Yapısal izomerler karbon iskeletinin yapısında birbirinden farklıdır. Yapısal izomerlerle karakterize edilen en basit alkan bütandır.

İsimlendirme Temelleri

1. Ana devrenin seçimi. Bir hidrokarbon adının oluşumu, ana zincirin tanımıyla başlar - moleküldeki en uzun karbon atomu zinciri, sanki onun temelidir.
2. Ana zincirdeki atomların numaralandırılması. Ana zincirin atomlarına numaralar verilmiştir. Ana zincirin atomlarının numaralandırılması, ikame edicinin en yakın olduğu uçtan (A, B yapıları) başlar. İkame ediciler zincirin ucundan eşit uzaklıkta bulunuyorsa, numaralandırma bunların daha fazla olduğu uçtan başlar (B yapısı). Farklı ikame ediciler zincirin uçlarından eşit uzaklıkta bulunuyorsa, numaralandırma kıdemli olanın en yakın olduğu uçtan başlar (yapı D). Hidrokarbon ikame edicilerinin kıdemi, adlarının başladığı harfin alfabede görünme sırasına göre belirlenir: metil (-CH3), ardından etil (-CH2-CH3), propil (-CH2-CH2) -CH3) vb.
İkame edicinin adının -an son ekinin - son ekiyle değiştirilmesiyle oluşturulduğunu lütfen unutmayın. silt karşılık gelen alkan adına.
3. İsmin oluşumu. İsmin başında sayılar belirtilir - ikame edicilerin bulunduğu karbon atomlarının sayıları. Belirli bir atomda birden fazla ikame edici varsa, isimdeki karşılık gelen sayı, virgülle (2,2-) ayrılarak iki kez tekrarlanır. Numaradan sonra, ikame edicilerin sayısı kısa çizgi ile gösterilir ( di- iki, üç- üç, dörtlü- dört, penta- beş) ve ikame edicinin adı (metil, etil, propil). Daha sonra boşluk veya kısa çizgi olmadan ana zincirin adı. Ana zincire, homolog metan serisinin bir üyesi olan hidrokarbon adı verilir ( metan CH 4, etan C2H6, propan C3H8, C4H10, pentan C5H12, heksan C6H14, heptan C7H16, oktan C8H18, nonan S 9 H 20, dekan C10H22).

Alkanların fiziksel özellikleri

Homolog metan serisinin ilk dört temsilcisi gazlardır. Bunlardan en basiti metandır - renksiz, tatsız ve kokusuz bir gaz ("gaz" kokusu, kokladığınızda 04'ü aramanız gerekir, merkaptanların kokusuyla belirlenir - kullanılan metana özel olarak eklenen kükürt içeren bileşikler) Ev ve endüstriyel gazlı cihazlarda, yanlarında bulunan kişilerin sızıntıyı koku yoluyla tespit edebilmeleri için).
C4H12 ila C15H32 arasındaki bileşimdeki hidrokarbonlar sıvıdır; Daha ağır hidrokarbonlar katıdır. Alkanların kaynama ve erime noktaları, karbon zinciri uzunluğunun artmasıyla birlikte giderek artar. Tüm hidrokarbonlar suda az çözünür; sıvı hidrokarbonlar yaygın organik çözücülerdir.

Alkanların kimyasal özellikleri

Yer değiştirme reaksiyonları.
Alkanlar için en karakteristik reaksiyonlar, bir hidrojen atomunun bir halojen atomu veya bir grup ile değiştirildiği serbest radikal ikame reaksiyonlarıdır. Karakteristik reaksiyonların denklemlerini sunalım halojenasyon:

Halojenin fazla olması durumunda, klorlama daha da ileri giderek tüm hidrojen atomlarının tamamen klor ile değiştirilmesine kadar gidebilir:

Ortaya çıkan maddeler, organik sentezlerde çözücüler ve başlangıç malzemeleri olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.
Dehidrojenasyon reaksiyonu(hidrojen çıkarımı).
Alkanlar yüksek sıcaklıklarda (400-600 ° C) bir katalizör (Pt, Ni, Al 2 0 3, Cr 2 0 3) üzerinden geçirildiğinde, bir hidrojen molekülü elimine edilir ve bir alken oluşur:

Karbon zincirinin tahribatının eşlik ettiği reaksiyonlar.
Tüm doymuş hidrokarbonlar yanarak karbondioksit ve su oluşturur. Belirli oranlarda havayla karışan gaz halindeki hidrokarbonlar patlayabilir.
1. Doymuş hidrokarbonların yanması alkanları yakıt olarak kullanırken çok önemli olan serbest radikal ekzotermik bir reaksiyondur:

Alkanların yanma reaksiyonları genel olarak şu şekilde yazılabilir:

2. Hidrokarbonların termal bölünmesi.

Süreç serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir. Sıcaklıktaki bir artış, karbon-karbon bağının homolitik bölünmesine ve serbest radikallerin oluşumuna yol açar.

Bu radikaller birbirleriyle etkileşime girerek bir hidrojen atomu alışverişi yaparak bir alkan molekülü ve bir alken molekülü oluşturur:

Termal ayrışma reaksiyonları, endüstriyel hidrokarbon parçalama işleminin temelini oluşturur. Bu işlem petrol rafinasyonunun en önemli aşamasıdır.

3. Piroliz. Metan 1000 °C sıcaklığa ısıtıldığında metan pirolizi başlar - basit maddelere ayrışma:

1500 °C sıcaklığa ısıtıldığında asetilen oluşumu mümkündür:

4. İzomerizasyon. Doğrusal hidrokarbonlar bir izomerizasyon katalizörü (alüminyum klorür) ile ısıtıldığında, dallanmış karbon iskeletine sahip maddeler oluşur:

5. Aromatizasyon. Zincirde altı veya daha fazla karbon atomu bulunan alkanlar, benzen ve türevlerini oluşturmak üzere bir katalizör varlığında siklikleşir:

Alkan moleküllerindeki tüm karbon atomları sp3 hibridizasyonu durumunda olduğundan alkanlar serbest radikal mekanizmasına göre ilerleyen reaksiyonlara girerler. Bu maddelerin molekülleri, kovalent polar olmayan C-C (karbon-karbon) bağları ve zayıf polar C-H (karbon-hidrojen) bağları kullanılarak oluşturulur. Artan veya azalan elektron yoğunluğuna sahip alanlar veya kolayca polarize olabilen bağlar, yani elektron yoğunluğunun dış faktörlerin etkisi altında (iyonların elektrostatik alanları) değişebileceği bağlar içermezler. Sonuç olarak alkan moleküllerindeki bağlar heterolitik mekanizma tarafından kırılmadığından alkanlar yüklü parçacıklarla reaksiyona girmeyecektir.

Hidrokarbonların karakteristik kimyasal özellikleri: alkanlar, alkenler, dienler, alkinler, aromatik hidrokarbonlar

Alkanlar

Alkanlar, moleküllerindeki atomların tekli bağlarla bağlandığı ve $C_(n)H_(2n+2)$ genel formülüne karşılık gelen hidrokarbonlardır.

Homolog metan serisi

Bildiğin üzere, homologlar- bunlar yapı ve özellik bakımından benzer olan ve bir veya daha fazla $CH_2$ grubu bakımından farklılık gösteren maddelerdir.

Doymuş hidrokarbonlar metanın homolog serisini oluşturur.

İzomerizm ve isimlendirme

Alkanlar yapısal izomerizm olarak adlandırılan özelliklerle karakterize edilir. Yapısal izomerler karbon iskeletinin yapısında birbirinden farklıdır. Bildiğiniz gibi yapısal izomerlerle karakterize edilen en basit alkan bütandır:

Alkanlar için IUPAC isimlendirmesinin temellerine daha yakından bakalım:

1. Ana devrenin seçilmesi.

Bir hidrokarbon adının oluşumu, ana zincirin tanımıyla başlar - moleküldeki en uzun karbon atomu zinciri, sanki onun temelidir.

Ana zincirin atomlarına numaralar verilmiştir. Ana zincirin atomlarının numaralandırılması, ikame edicinin en yakın olduğu uçtan (A, B yapıları) başlar. İkame ediciler zincirin ucundan eşit uzaklıkta bulunuyorsa, numaralandırma bunların daha fazla olduğu uçtan başlar (B yapısı). Farklı ikame ediciler zincirin uçlarından eşit uzaklıkta bulunuyorsa, numaralandırma kıdemli olanın en yakın olduğu uçtan başlar (yapı D). Hidrokarbon ikame edicilerinin kıdemi, adlarının başladığı harfin alfabede görünme sırasına göre belirlenir: metil (—$СН_3$), ardından propil ($—СН_2—СН_2—СН_3$), etil ($—СН_2) —СН_3$ ) vb.

İkame edicinin adının sonek değiştirilerek oluşturulduğunu lütfen unutmayın. -BİR sonek eklemek -il karşılık gelen alkan adına.

3. İsmin oluşumu.

İsmin başında sayılar belirtilir - ikame edicilerin bulunduğu karbon atomlarının sayıları. Belirli bir atomda birden fazla ikame edici varsa, isimdeki karşılık gelen sayı, virgülle ayrılarak iki kez tekrarlanır ($2,2-$). Numaradan sonra, ikame edicilerin sayısı kısa çizgi ile gösterilir ( di- iki, üç- üç, dörtlü- dört, penta- beş) ve vekilin adı ( metil, etil, propil). Daha sonra boşluk veya kısa çizgi olmadan ana zincirin adı. Ana zincire, homolog metan serisinin bir üyesi olan hidrokarbon adı verilir ( metan, etan, propan vb.).

Yukarıda yapısal formülleri verilen maddelerin isimleri aşağıdaki gibidir:

— A yapısı: $2$ -metilpropan;

— B yapısı: $3$ -etilheksan;

— B yapısı: $2,2,4$ -trimetilpentan;

— G yapısı: $2$ -metil$4$-etilheksan.

Alkanların fiziksel ve kimyasal özellikleri

Fiziki ozellikleri. Homolog metan serisinin ilk dört temsilcisi gazlardır. Bunlardan en basiti, renksiz, tatsız ve kokusuz bir gaz olan metandır (algıladığınızda gazın kokusu, 104$ olarak adlandırmanız gerekir), merkaptanların kokusuyla belirlenir - metan gazına özel olarak eklenen kükürt içeren bileşikler. ev ve endüstriyel gaz cihazlarının yanında bulunan kişilerin sızıntıyı koku yoluyla tespit edebilmeleri için).

$С_5Н_(12)$ ila $С_(15)Н_(32)$ arasındaki bileşime sahip hidrokarbonlar sıvıdır; Daha ağır hidrokarbonlar katıdır.

Alkanların kaynama ve erime noktaları, karbon zinciri uzunluğunun artmasıyla birlikte giderek artar. Tüm hidrokarbonlar suda az çözünür; sıvı hidrokarbonlar yaygın organik çözücülerdir.

Kimyasal özellikler.

1. Yer değiştirme reaksiyonları. Alkanlar için en karakteristik reaksiyonlar, bir hidrojen atomunun bir halojen atomu veya bir grup ile değiştirildiği serbest radikal ikame reaksiyonlarıdır.

En karakteristik reaksiyonların denklemlerini sunalım.

Halojenasyon:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.

Halojenin fazla olması durumunda, klorlama daha da ileri giderek tüm hidrojen atomlarının tamamen klor ile değiştirilmesine kadar gidebilir:

$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"diklorometan (metilen klorür)")$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHСl_3)↙(\text"triklorometan(kloroform)")$,

$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"karbon tetraklorür(karbon tetraklorür)")$.

Ortaya çıkan maddeler, organik sentezlerde çözücüler ve başlangıç malzemeleri olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

2. Dehidrojenasyon (hidrojenin ortadan kaldırılması). Alkanlar yüksek sıcaklıklarda ($400-600°C$) bir katalizör ($Pt, Ni, Al_2O_3, Cr_2O_3$) üzerinden geçirildiğinde, bir hidrojen molekülü elimine edilir ve bir alken oluşur:

$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$

3. Karbon zincirinin tahribatının eşlik ettiği reaksiyonlar. Tüm doymuş hidrokarbonlar yanıyor karbondioksit ve su oluşumu ile. Belirli oranlarda havayla karışan gaz halindeki hidrokarbonlar patlayabilir. Doymuş hidrokarbonların yanması, alkanları yakıt olarak kullanırken çok önemli olan serbest radikal bir ekzotermik reaksiyondur:

$СН_4+2О_2→СО_2+2Н_2O+880 kJ.$

Alkanların yanma reaksiyonları genel olarak şu şekilde yazılabilir:

$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$

Hidrokarbonların termal bölünmesi:

$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$

Süreç serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir. Sıcaklıktaki bir artış, karbon-karbon bağının homolitik bölünmesine ve serbest radikallerin oluşumuna yol açar:

$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2·+·CH_2—R$.

Bu radikaller birbirleriyle etkileşime girerek bir hidrojen atomu alışverişi yaparak bir alkan molekülü ve bir alken molekülü oluşturur:

$R—CH_2CH_2·+·CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.

Termal ayrışma reaksiyonları, endüstriyel hidrokarbon parçalama işleminin temelini oluşturur. Bu işlem petrol rafinasyonunun en önemli aşamasıdır.

Metan 1000°C$ sıcaklığa ısıtıldığında metan pirolizi başlar; basit maddelere ayrışma:

$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$

1500°C$ sıcaklığa ısıtıldığında asetilen oluşumu mümkündür:

$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$

4. İzomerizasyon. Doğrusal hidrokarbonlar bir izomerizasyon katalizörü (alüminyum klorür) ile ısıtıldığında, dallanmış karbon iskeletine sahip maddeler oluşur:

5. Aromatizasyon. Zincirde altı veya daha fazla karbon atomu bulunan alkanlar, benzen ve türevlerini oluşturmak üzere bir katalizör varlığında siklikleşir:

Alkanların serbest radikal reaksiyonlarına girmelerinin nedeni nedir? Alkan moleküllerindeki tüm karbon atomları $sp^3$ hibridizasyon durumundadır. Bu maddelerin molekülleri, kovalent polar olmayan $C-C$ (karbon-karbon) bağları ve zayıf polar $C-H$ (karbon-hidrojen) bağları kullanılarak oluşturulur. Artmış veya azalmış elektron yoğunluğuna veya kolayca polarize olabilen bağlara sahip alanlar içermezler; bu tür bağlar, dış faktörlerin (elektrostatik iyon alanları) etkisi altında değişebilen elektron yoğunluğu. Sonuç olarak alkanlar yüklü parçacıklarla reaksiyona girmez çünkü Alkan moleküllerindeki bağlar heterolitik mekanizma tarafından kırılmaz.

Alkenler

Doymamışlar, moleküllerindeki karbon atomları arasında çoklu bağ içeren hidrokarbonları içerir. Sınırsız alkenler, alkadienler (polienler), alkinler. Halkada çift bağ içeren siklik hidrokarbonlar (sikloalkenler) ve ayrıca halkada az sayıda karbon atomu (üç veya dört atom) bulunan sikloalkanlar da doymamış bir karaktere sahiptir. Doymamışlığın özelliği, bu maddelerin doymuş veya doymuş hidrokarbonlar - alkanların oluşumu ile başta hidrojen olmak üzere ilave reaksiyonlara girme yeteneği ile ilişkilidir.

Alkenler, molekülde tekli bağlara ek olarak karbon atomları arasında bir çift bağ içeren ve $C_(n)H_(2n)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.

İkinci adı ise olefinler- alkenler, kalıntıları sıvı yağların - sıvı yağların (lat. yağ- yağ).

Homolog eten serisi

Dallanmamış alkenler, homolog eten (etilen) serisini oluşturur:

$С_2Н_4$ - eten, $С_3Н_6$ - propen, $С_4Н_8$ - büten, $С_5Н_(10)$ - penten, $С_6Н_(12)$ - heksen, vb.

İzomerizm ve isimlendirme

Alkanlar gibi alkenler de yapısal izomerlik ile karakterize edilir. Yapısal izomerler karbon iskeletinin yapısında birbirinden farklıdır. Yapısal izomerlerle karakterize edilen en basit alken bütendir:

Özel bir yapısal izomerizm türü, çift bağın konumunun izomerizmidir:

$CH_3—(CH_2)↙(büten-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(büten-2)—CH_3$

Tek bir karbon-karbon bağı etrafında karbon atomlarının neredeyse serbest dönüşü mümkündür, bu nedenle alkan molekülleri çok çeşitli şekiller alabilir. Çift bağın etrafında dönme imkansızdır, bu da alkenlerde başka bir tür izomerizmin ortaya çıkmasına neden olur - geometrik veya cis-trans izomerizm.

Cis- izomerler farklıdır trans izomerler, $π$ bağının düzlemine göre moleküler parçaların (bu durumda metil gruplarının) uzaysal düzenlemesine ve dolayısıyla özelliklerine göre belirlenir.

Alkenler sikloalkanlara izomerdir (sınıflar arası izomerizm), örneğin:

Alkenler için IUPAC isimlendirmesi alkanlarınkine benzer.

1. Ana devrenin seçilmesi.

Bir hidrokarbonun adlandırılması, moleküldeki en uzun karbon atomu zinciri olan ana zincirin tanımlanmasıyla başlar. Alkenlerde ana zincirde çift bağ bulunmalıdır.

2. Ana zincir atomlarının numaralandırılması.

Ana zincirdeki atomların numaralandırılması çift bağın en yakın olduğu uçtan başlar. Örneğin doğru bağlantı adı şöyledir:

Beklenebileceği gibi $2$-metilheksen-$4$ değil, $5$-metilheksen-$2$.

Çift bağın konumu zincirdeki atomların numaralandırmasının başlangıcını belirleyemezse, o zaman tıpkı doymuş hidrokarbonlarda olduğu gibi ikame edicilerin konumu tarafından belirlenir.

3. İsmin oluşumu.

Alkenlerin isimleri alkanların isimleriyle aynı şekilde oluşturulur. İsmin sonunda, çift bağın başladığı karbon atomunun numarasını ve bileşiğin alken sınıfına ait olduğunu gösteren bir son eki belirtin - -tr.

Örneğin:

Alkenlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Fiziki ozellikleri. Homolog alken serisinin ilk üç temsilcisi gazlardır; $С_5Н_(10)$ - $С_(16)Н_(32)$ bileşimindeki maddeler - sıvılar; Daha yüksek alkenler katılardır.

Bileşiklerin moleküler ağırlığı arttıkça kaynama ve erime noktaları doğal olarak artar.

Kimyasal özellikler.

İlave reaksiyonları. Doymamış hidrokarbonların - alkenlerin temsilcilerinin ayırt edici bir özelliğinin ilave reaksiyonlara girme yeteneği olduğunu hatırlayalım. Bu reaksiyonların çoğu şu mekanizmaya göre ilerlemektedir:

1. Alkenlerin hidrojenasyonu. Alkenler, hidrojenasyon katalizörleri, metaller - platin, paladyum, nikel varlığında hidrojen ekleme yeteneğine sahiptir:

$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.

Bu reaksiyon atmosferik ve yüksek basınçta meydana gelir ve yüksek sıcaklık gerektirmez, çünkü ekzotermiktir. Sıcaklık yükseldiğinde, aynı katalizörler ters bir reaksiyona (dehidrojenasyon) neden olabilir.

2. Halojenasyon (halojenlerin eklenmesi). Bir alkenin bromlu su veya organik bir çözücü ($CCl_4$) içindeki bir brom çözeltisi ile etkileşimi, alkene bir halojen molekülünün eklenmesi ve dihalojen alkanların oluşması sonucunda bu çözeltilerin hızlı renk değiştirmesine yol açar:

$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.

$CH_3-(CH)↙(propen)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropen)-CH_3$

Bu reaksiyon itaat eder Markovnikov'un kuralı:

Bir alkene bir hidrojen halojenür eklendiğinde, hidrojen daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna eklenir; daha fazla hidrojen atomunun bulunduğu atom ve halojenden daha az hidrojenlenmiş olana.

Alkenlerin hidrasyonu alkol oluşumuna yol açar. Örneğin, etene su eklenmesi, etil alkol üretimine yönelik endüstriyel yöntemlerden birinin temelini oluşturur:

$(CH_2)↙(eten)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(etanol)$

Birincil alkolün (birincil karbon üzerinde bir hidrokso grubu bulunan) yalnızca eten hidratlandığında oluştuğunu unutmayın. Propen veya diğer alkenler hidratlandığında ikincil alkoller oluşur.

Bu reaksiyon aynı zamanda Markovnikov kuralına göre de ilerler - bir hidrojen katyonu daha fazla hidrojenlenmiş bir karbon atomuna, bir hidrokso grubu daha az hidrojenlenmiş bir karbon atomuna bağlanır.

5. Polimerizasyon.Özel bir ekleme durumu, alkenlerin polimerizasyon reaksiyonudur:

$nCH_2(=)↙(eten)CH_2(→)↖(UV ışığı, R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polietilen)...)_n$

Bu ekleme reaksiyonu serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir.

6. Oksidasyon reaksiyonu.

Herhangi bir organik bileşik gibi, alkenler de oksijende yanarak $СО_2$ ve $Н_2О$ oluşturur:

$СН_2=СН_2+3О_2→2СО_2+2Н_2О$.

Genel olarak:

$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$

Çözeltilerdeki oksidasyona dirençli alkanların aksine alkenler, potasyum permanganat çözeltileri tarafından kolayca oksitlenir. Nötr veya alkalin çözeltilerde, alkenler diollere (dihidrik alkoller) oksitlenir ve oksidasyondan önce aralarında bir çift bağın bulunduğu atomlara hidroksil grupları eklenir:

Alkadienler (dien hidrokarbonlar)

Alkadienler, molekülde tekli bağların yanı sıra karbon atomları arasında iki çift bağ içeren ve $C_(n)H_(2n-2)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.

Çift bağların göreceli düzenine bağlı olarak üç tip dien ayırt edilir:

- alkadienler ile kümülatifçift bağların düzenlenmesi:

- alkadienler ile konjugeçift bağlar;

$CH_2=CH—CH=CH_2$;

- alkadienler ile yalıtılmışçift bağlar

$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.

Bu üç tip alkadien, yapı ve özellikler bakımından birbirinden önemli ölçüde farklılık gösterir. Alkadienlerde kümülatif bağlara sahip merkezi karbon atomu (iki çift bağ oluşturan atom) $sp$-hibridizasyon durumundadır. Aynı çizgi üzerinde bulunan ve zıt yönlere doğru uzanan iki $σ$-bağı ve birbirine dik düzlemlerde bulunan iki $π$-bağı oluşturur. $π$-Bağlar, her karbon atomunun melezleşmemiş p-orbitalleri nedeniyle oluşur. İzole edilmiş çift bağa sahip alkadienlerin özellikleri çok spesifiktir çünkü eşlenik $π$ bağları birbirini önemli ölçüde etkiler.

Konjuge $π$-bağlarını oluşturan p-orbitalleri pratik olarak tek bir sistem oluşturur (buna $π$-sistemi denir), çünkü Komşu $π$ bağlarının p-orbitalleri kısmen örtüşüyor.

İzomerizm ve isimlendirme

Alkadienler hem yapısal izomerizm hem de cis-, trans-izomerizm ile karakterize edilir.

Yapısal izomerizm.

— karbon iskelet izomerizmi:

— çoklu bağların konumunun izomerizmi:

$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadien-1,2)$

Cis-, trans- izomerizm (uzaysal ve geometrik)

Örneğin:

Alkadienler, alkinler ve sikloalkenler sınıfının izomerik bileşikleridir.

Bir alkadienin adını oluştururken çift bağların sayısı belirtilir. Ana zincir mutlaka iki çoklu bağ içermelidir.

Örneğin:

Alkadienlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Fiziki ozellikleri.

Normal koşullar altında propandien-1,2, bütadien-1,3 gaz, 2-metilbutadien-1,3 ise uçucu bir sıvıdır. İzole edilmiş çift bağa sahip alkadienler (bunlardan en basiti pentadien-1,4'tür) sıvıdır. Daha yüksek dienler katılardır.

Kimyasal özellikler.

İzole edilmiş çift bağa sahip alkadienlerin kimyasal özellikleri alkenlerin özelliklerinden çok az farklıdır. Konjuge bağlı alkadienlerin bazı özel özellikleri vardır.

1. İlave reaksiyonları. Alkadienler hidrojen, halojenler ve hidrojen halojenürler ekleme yeteneğine sahiptir.

Konjuge bağlarla alkadienlere ilavenin özel bir özelliği, moleküllerin hem 1 ve 2 pozisyonlarına hem de 1 ve 4 pozisyonlarına eklenebilmesidir.

Ürünlerin oranı, karşılık gelen reaksiyonların gerçekleştirilme koşullarına ve yöntemine bağlıdır.

2.Polimerizasyon reaksiyonu. Dienlerin en önemli özelliği katyonların veya serbest radikallerin etkisi altında polimerleşebilme yeteneğidir. Bu bileşiklerin polimerizasyonu sentetik kauçukların temelini oluşturur:

$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(bütadien-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"sentetik bütadien kauçuk")$ .

Konjuge dienlerin polimerizasyonu 1,4 ilavesi şeklinde ilerler.

Bu durumda, çift bağın ünitede merkezi olduğu ortaya çıkar ve temel ünite de her ikisini de üstlenebilir. cis-, Bu yüzden trans yapılandırma

Alkinler

Alkinler, molekülde tekli bağlara ek olarak karbon atomları arasında bir üçlü bağ içeren ve $C_(n)H_(2n-2)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.

Homolog etin serisi

Düz zincirli alkinler, homolog etin (asetilen) serisini oluşturur:

$С_2Н_2$ - etin, $С_3Н_4$ - propin, $С_4Н_6$ - bütin, $С_5Н_8$ - pentin, $С_6Н_(10)$ - heksin, vb.

İzomerizm ve isimlendirme

Alkinler, alkenler gibi yapısal izomerizmle karakterize edilir: karbon iskeletinin izomerliği ve çoklu bağın konumunun izomerliği. Alkin sınıfının çoklu bağ pozisyonunun yapısal izomerleri ile karakterize edilen en basit alkin, bütindir:

$СН_3—(СН_2)↙(butine-1)—С≡СН$ $СН_3—(С≡С)↙(butine-2)—СН_3$

Alkinlerde karbon iskeletinin izomerizmi pentin ile başlayarak mümkündür:

Üçlü bir bağ karbon zincirinin doğrusal bir yapısını varsaydığından geometrik ( cis-, trans-) alkinler için izomerizm imkansızdır.

Bu sınıftaki hidrokarbon moleküllerinde üçlü bağın varlığı son ek ile yansıtılmaktadır. -içinde ve zincirdeki konumu karbon atomunun sayısıdır.

Örneğin:

Diğer bazı sınıfların bileşikleri alkinlere izomerdir. Dolayısıyla, $C_6H_(10)$ kimyasal formülü heksin (alkin), heksadien (alkadien) ve sikloheksen (sikloalken) içerir:

Alkinlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Fiziki ozellikleri. Alkinlerin ve alkenlerin kaynama ve erime noktaları, bileşiklerin moleküler ağırlığının artmasıyla doğal olarak artar.

Alkinlerin kendine has bir kokusu vardır. Suda alkan ve alkenlere göre daha fazla çözünürler.

Kimyasal özellikler.

İlave reaksiyonları. Alkinler doymamış bileşiklerdir ve katılma reaksiyonlarına girerler. Çoğunlukla tepkiler elektrofilik ekleme.

1. Halojenasyon (bir halojen molekülünün eklenmesi). Bir alkin iki halojen molekülünü (klor, brom) bağlayabilir:

$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoetan),$

$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabromoetan)$

2. Hidrohalojenasyon (hidrojen halojenürün eklenmesi). Elektrofilik bir mekanizma yoluyla meydana gelen hidrojen halojenürün katılma reaksiyonu da iki aşamada gerçekleşir ve her iki aşamada da Markovnikov kuralı sağlanır:

$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropen),$

$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropan)$

3. Hidrasyon (su ilavesi). Ketonların ve aldehitlerin endüstriyel sentezi için büyük önem taşıyan su ekleme reaksiyonu (hidrasyon) olarak adlandırılır. Kucherov'un tepkisi:

4. Alkinlerin hidrojenasyonu. Alkinler, metal katalizörlerin ($Pt, Pd, Ni$) varlığında hidrojen ekler:

$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$

$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$

Üçlü bağ iki reaktif $π$ bağı içerdiğinden, alkanlar adım adım hidrojen ekler:

1) trimerizasyon.

Etin aktif karbon üzerinden geçirildiğinde, biri benzen olan bir ürün karışımı oluşur:

2) dimerizasyon.

Asetilenin trimerizasyonuna ek olarak dimerizasyonu da mümkündür. Tek değerlikli bakır tuzlarının etkisi altında vinil asetilen oluşur:

$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"büten-1-in-3(vinilasetilen)")$

Bu madde kloropren üretmek için kullanılır:

$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(kloropren)=CH_2$

kloropren kauçuğun elde edildiği polimerizasyon ile:

$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$

Alkinlerin oksidasyonu.

Etin (asetilen) oksijende yanarak çok büyük miktarda ısı açığa çıkarır:

$2C_2H_2+5O_2→4CO_2+2H_2O+2600kJ$ Oksijen-asetilen torçunun hareketi, alevi çok yüksek bir sıcaklığa (3000$°C$'ın üzerinde) sahip olan ve kesme için kullanılmasına olanak tanıyan bu reaksiyona dayanmaktadır. ve metallerin kaynaklanması.

Asetilen havada dumanlı bir alevle yanar, çünkü molekülündeki karbon içeriği etan ve eten moleküllerinden daha yüksektir.

Alkinler, alkenler gibi, asitleştirilmiş potasyum permanganat çözeltilerinin rengini bozar; Bu durumda çoklu bağ bozulur.

Oksijen içeren bileşiklerin üretilmesi için ana yöntemleri karakterize eden reaksiyonlar

1. Haloalkanların hidrolizi. Alkoller hidrojen halojenürlerle reaksiyona girdiğinde halokenalkan oluşumunun tersinir bir reaksiyon olduğunu zaten biliyorsunuz. Bu nedenle alkollerin şu yollarla elde edilebileceği açıktır: haloalkanların hidrolizi- bu bileşiklerin su ile reaksiyonları:

$R-Cl+NaOH(→)↖(H_2O)R-OH+NaCl+H_2O$

Polihidrik alkoller, molekül başına birden fazla halojen atomu içeren haloalkanların hidrolizi ile elde edilebilir. Örneğin:

2. Alkenlerin hidrasyonu- bir alken molekülünün $π$ bağı yoluyla su eklenmesi - size zaten tanıdık geliyor, örneğin:

$(CH_2=CH_2)↙(eten)+H_2O(→)↖(H^(+))(C_2H_5OH)↙(etanol)$

Propenin hidrasyonu, Markovnikov kuralına uygun olarak ikincil bir alkol olan propanol-2'nin oluşumuna yol açar:

3. Aldehit ve ketonların hidrojenasyonu. Alkollerin ılımlı koşullar altında oksidasyonunun aldehit veya keton oluşumuna yol açtığını zaten biliyorsunuz. Alkollerin, aldehitlerin ve ketonların hidrojenasyonu (hidrojenle indirgeme, hidrojen ilavesi) yoluyla elde edilebileceği açıktır:

4. Alkenlerin oksidasyonu. Glikoller, daha önce belirtildiği gibi, alkenlerin sulu bir potasyum permanganat çözeltisi ile oksidasyonu yoluyla elde edilebilir. Örneğin etilen glikol (etandiol-1,2), etilenin (eten) oksidasyonu ile oluşur:

$CH_2=CH_2+[O]+H_2O(→)↖(KMnO_4)HO-CH_2-CH_2-OH$

5. Alkol üretmek için özel yöntemler. Bazı alkoller kendilerine özgü yöntemler kullanılarak elde edilir. Böylece, metanol endüstriyel olarak hidrojenin karbon monoksit (II) (karbon monoksit) ile yüksek basınçta ve yüksek sıcaklıkta bir katalizörün (çinko oksit) yüzeyinde etkileşimi yoluyla üretilir:

$CO+2H_2(→)↖(t,p,ZnO)CH_3-OH$

Sentez gazı ($CO + nH_2O$) olarak da adlandırılan bu reaksiyon için gerekli olan karbon monoksit ve hidrojen karışımı, su buharının sıcak kömür üzerinden geçirilmesiyle elde edilir:

$C+H_2O(→)↖(t)CO+H_2-Q$

6. Glikozun fermantasyonu. Etil (şarap) alkol üretmenin bu yöntemi eski çağlardan beri insanoğlu tarafından bilinmektedir:

$(C_6H_(12)O_6)↙(glikoz)(→)↖(maya)2C_2H_5OH+2CO_2$

Aldehit ve keton üretme yöntemleri

Aldehitler ve ketonlar üretilebilir oksidasyon veya alkollerin dehidrojenasyonu. Birincil alkollerin oksidasyonu veya dehidrojenasyonunun aldehitler ve ikincil alkoller - ketonlar üretebileceğini bir kez daha belirtelim:

Kucherov'un tepkisi. Hidrasyon reaksiyonunun bir sonucu olarak asetilen, asetaldehit üretir ve asetilen homologlarından ketonlar elde edilir:

Isıtıldığında kalsiyum veya baryum tuzları karboksilik asitler bir keton ve metal karbonat oluşturur:

Karboksilik asit üretme yöntemleri

Karboksilik asitler birincil aldehit alkollerin oksidasyonu ile hazırlanabilir:

Aromatik karboksilik asitler benzen homologlarının oksidasyonu ile oluşturulur:

Çeşitli karboksilik asit türevlerinin hidrolizi de asitler üretir. Böylece bir esterin hidrolizi, bir alkol ve bir karboksilik asit üretir. Yukarıda bahsedildiği gibi asit katalizli esterleşme ve hidroliz reaksiyonları tersine çevrilebilir:

Esterin sulu bir alkali çözeltisinin etkisi altında hidrolizi geri dönüşü olmayan bir şekilde ilerler, bu durumda esterden bir asit değil tuzu oluşur.

Hidrokarbonların karakteristik kimyasal özellikleri: alkanlar, alkenler, dienler, alkinler, aromatik hidrokarbonlar

Alkanlar

Alkanlar, moleküllerindeki atomların tekli bağlarla bağlandığı ve $C_(n)H_(2n+2)$ genel formülüne karşılık gelen hidrokarbonlardır.

Homolog metan serisi

Bildiğin üzere, homologlar- bunlar yapı ve özellik bakımından benzer olan ve bir veya daha fazla $CH_2$ grubu bakımından farklılık gösteren maddelerdir.

Doymuş hidrokarbonlar metanın homolog serisini oluşturur.

İzomerizm ve isimlendirme

Alkanlar için IUPAC isimlendirmesinin temellerine daha yakından bakalım:

1. Ana devrenin seçilmesi.

Bir hidrokarbon adının oluşumu, ana zincirin tanımıyla başlar - moleküldeki en uzun karbon atomu zinciri, sanki onun temelidir.

İkame edicinin adının sonek değiştirilerek oluşturulduğunu lütfen unutmayın. -BİR sonek eklemek -il karşılık gelen alkan adına.

3. İsmin oluşumu.

Yukarıda yapısal formülleri verilen maddelerin isimleri aşağıdaki gibidir:

— A yapısı: $2$ -metilpropan;

— B yapısı: $3$ -etilheksan;

— B yapısı: $2,2,4$ -trimetilpentan;

— G yapısı: $2$ -metil$4$-etilheksan.

Alkanların fiziksel ve kimyasal özellikleri

$С_5Н_(12)$ ila $С_(15)Н_(32)$ arasındaki bileşime sahip hidrokarbonlar sıvıdır; Daha ağır hidrokarbonlar katıdır.

Kimyasal özellikler.

En karakteristik reaksiyonların denklemlerini sunalım.

Halojenasyon:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.

Halojenin fazla olması durumunda, klorlama daha da ileri giderek tüm hidrojen atomlarının tamamen klor ile değiştirilmesine kadar gidebilir:

$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"diklorometan (metilen klorür)")$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHСl_3)↙(\text"triklorometan(kloroform)")$,

$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"karbon tetraklorür(karbon tetraklorür)")$.

Ortaya çıkan maddeler, organik sentezlerde çözücüler ve başlangıç malzemeleri olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.

$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$

$СН_4+2О_2→СО_2+2Н_2O+880 kJ.$

Alkanların yanma reaksiyonları genel olarak şu şekilde yazılabilir:

$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$

Hidrokarbonların termal bölünmesi:

$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$

Süreç serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir. Sıcaklıktaki bir artış, karbon-karbon bağının homolitik bölünmesine ve serbest radikallerin oluşumuna yol açar:

$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2·+·CH_2—R$.

Bu radikaller birbirleriyle etkileşime girerek bir hidrojen atomu alışverişi yaparak bir alkan molekülü ve bir alken molekülü oluşturur:

$R—CH_2CH_2·+·CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.

Termal ayrışma reaksiyonları, endüstriyel hidrokarbon parçalama işleminin temelini oluşturur. Bu işlem petrol rafinasyonunun en önemli aşamasıdır.

Metan 1000°C$ sıcaklığa ısıtıldığında metan pirolizi başlar; basit maddelere ayrışma:

$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$

1500°C$ sıcaklığa ısıtıldığında asetilen oluşumu mümkündür:

$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$

4. İzomerizasyon. Doğrusal hidrokarbonlar bir izomerizasyon katalizörü (alüminyum klorür) ile ısıtıldığında, dallanmış karbon iskeletine sahip maddeler oluşur:

5. Aromatizasyon. Zincirde altı veya daha fazla karbon atomu bulunan alkanlar, benzen ve türevlerini oluşturmak üzere bir katalizör varlığında siklikleşir:

Alkenler

Alkenler, molekülde tekli bağlara ek olarak karbon atomları arasında bir çift bağ içeren ve $C_(n)H_(2n)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.

İkinci adı ise olefinler- alkenler, kalıntıları sıvı yağların - sıvı yağların (lat. yağ- yağ).

Homolog eten serisi

Dallanmamış alkenler, homolog eten (etilen) serisini oluşturur:

$С_2Н_4$ - eten, $С_3Н_6$ - propen, $С_4Н_8$ - büten, $С_5Н_(10)$ - penten, $С_6Н_(12)$ - heksen, vb.

İzomerizm ve isimlendirme

Özel bir yapısal izomerizm türü, çift bağın konumunun izomerizmidir:

$CH_3—(CH_2)↙(büten-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(büten-2)—CH_3$

Alkenler sikloalkanlara izomerdir (sınıflar arası izomerizm), örneğin:

Alkenler için IUPAC isimlendirmesi alkanlarınkine benzer.

1. Ana devrenin seçilmesi.

Bir hidrokarbonun adlandırılması, moleküldeki en uzun karbon atomu zinciri olan ana zincirin tanımlanmasıyla başlar. Alkenlerde ana zincirde çift bağ bulunmalıdır.

2. Ana zincir atomlarının numaralandırılması.

Ana zincirdeki atomların numaralandırılması çift bağın en yakın olduğu uçtan başlar. Örneğin doğru bağlantı adı şöyledir:

Beklenebileceği gibi $2$-metilheksen-$4$ değil, $5$-metilheksen-$2$.

3. İsmin oluşumu.

Örneğin:

Alkenlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Fiziki ozellikleri. Homolog alken serisinin ilk üç temsilcisi gazlardır; $С_5Н_(10)$ - $С_(16)Н_(32)$ bileşimindeki maddeler - sıvılar; Daha yüksek alkenler katılardır.

Bileşiklerin moleküler ağırlığı arttıkça kaynama ve erime noktaları doğal olarak artar.

Kimyasal özellikler.

1. Alkenlerin hidrojenasyonu. Alkenler, hidrojenasyon katalizörleri, metaller - platin, paladyum, nikel varlığında hidrojen ekleme yeteneğine sahiptir:

$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.

$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.

$CH_3-(CH)↙(propen)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropen)-CH_3$

Bu reaksiyon itaat eder Markovnikov'un kuralı:

Alkenlerin hidrasyonu alkol oluşumuna yol açar. Örneğin, etene su eklenmesi, etil alkol üretimine yönelik endüstriyel yöntemlerden birinin temelini oluşturur:

$(CH_2)↙(eten)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(etanol)$

5. Polimerizasyon.Özel bir ekleme durumu, alkenlerin polimerizasyon reaksiyonudur:

$nCH_2(=)↙(eten)CH_2(→)↖(UV ışığı, R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polietilen)...)_n$

Bu ekleme reaksiyonu serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir.

6. Oksidasyon reaksiyonu.

Herhangi bir organik bileşik gibi, alkenler de oksijende yanarak $СО_2$ ve $Н_2О$ oluşturur:

$СН_2=СН_2+3О_2→2СО_2+2Н_2О$.

Genel olarak:

$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$

Alkadienler (dien hidrokarbonlar)

Alkadienler, molekülde tekli bağların yanı sıra karbon atomları arasında iki çift bağ içeren ve $C_(n)H_(2n-2)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.

Çift bağların göreceli düzenine bağlı olarak üç tip dien ayırt edilir:

- alkadienler ile kümülatifçift bağların düzenlenmesi:

- alkadienler ile konjugeçift bağlar;

$CH_2=CH—CH=CH_2$;

- alkadienler ile yalıtılmışçift bağlar

$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.

Konjuge $π$-bağlarını oluşturan p-orbitalleri pratik olarak tek bir sistem oluşturur (buna $π$-sistemi denir), çünkü Komşu $π$ bağlarının p-orbitalleri kısmen örtüşüyor.

İzomerizm ve isimlendirme

Alkadienler hem yapısal izomerizm hem de cis-, trans-izomerizm ile karakterize edilir.

Yapısal izomerizm.

— karbon iskelet izomerizmi:

— çoklu bağların konumunun izomerizmi:

$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadien-1,2)$

Cis-, trans- izomerizm (uzaysal ve geometrik)

Örneğin:

Alkadienler, alkinler ve sikloalkenler sınıfının izomerik bileşikleridir.

Bir alkadienin adını oluştururken çift bağların sayısı belirtilir. Ana zincir mutlaka iki çoklu bağ içermelidir.

Örneğin:

Alkadienlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Fiziki ozellikleri.

Kimyasal özellikler.

İzole edilmiş çift bağa sahip alkadienlerin kimyasal özellikleri alkenlerin özelliklerinden çok az farklıdır. Konjuge bağlı alkadienlerin bazı özel özellikleri vardır.

1. İlave reaksiyonları. Alkadienler hidrojen, halojenler ve hidrojen halojenürler ekleme yeteneğine sahiptir.

Konjuge bağlarla alkadienlere ilavenin özel bir özelliği, moleküllerin hem 1 ve 2 pozisyonlarına hem de 1 ve 4 pozisyonlarına eklenebilmesidir.

Ürünlerin oranı, karşılık gelen reaksiyonların gerçekleştirilme koşullarına ve yöntemine bağlıdır.

$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(bütadien-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"sentetik bütadien kauçuk")$ .

Konjuge dienlerin polimerizasyonu 1,4 ilavesi şeklinde ilerler.

Bu durumda, çift bağın ünitede merkezi olduğu ortaya çıkar ve temel ünite de her ikisini de üstlenebilir. cis-, Bu yüzden trans yapılandırma

Alkinler

Alkinler, molekülde tekli bağlara ek olarak karbon atomları arasında bir üçlü bağ içeren ve $C_(n)H_(2n-2)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.

Homolog etin serisi

Düz zincirli alkinler, homolog etin (asetilen) serisini oluşturur:

$С_2Н_2$ - etin, $С_3Н_4$ - propin, $С_4Н_6$ - bütin, $С_5Н_8$ - pentin, $С_6Н_(10)$ - heksin, vb.

İzomerizm ve isimlendirme

$СН_3—(СН_2)↙(butine-1)—С≡СН$ $СН_3—(С≡С)↙(butine-2)—СН_3$

Alkinlerde karbon iskeletinin izomerizmi pentin ile başlayarak mümkündür:

Üçlü bir bağ karbon zincirinin doğrusal bir yapısını varsaydığından geometrik ( cis-, trans-) alkinler için izomerizm imkansızdır.

Bu sınıftaki hidrokarbon moleküllerinde üçlü bağın varlığı son ek ile yansıtılmaktadır. -içinde ve zincirdeki konumu karbon atomunun sayısıdır.

Örneğin:

Diğer bazı sınıfların bileşikleri alkinlere izomerdir. Dolayısıyla, $C_6H_(10)$ kimyasal formülü heksin (alkin), heksadien (alkadien) ve sikloheksen (sikloalken) içerir:

Alkinlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri

Fiziki ozellikleri. Alkinlerin ve alkenlerin kaynama ve erime noktaları, bileşiklerin moleküler ağırlığının artmasıyla doğal olarak artar.

Alkinlerin kendine has bir kokusu vardır. Suda alkan ve alkenlere göre daha fazla çözünürler.

Kimyasal özellikler.

İlave reaksiyonları. Alkinler doymamış bileşiklerdir ve katılma reaksiyonlarına girerler. Çoğunlukla tepkiler elektrofilik ekleme.

1. Halojenasyon (bir halojen molekülünün eklenmesi). Bir alkin iki halojen molekülünü (klor, brom) bağlayabilir:

$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoetan),$

$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabromoetan)$

$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropen),$

$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropan)$

3. Hidrasyon (su ilavesi). Ketonların ve aldehitlerin endüstriyel sentezi için büyük önem taşıyan su ekleme reaksiyonu (hidrasyon) olarak adlandırılır. Kucherov'un tepkisi:

4. Alkinlerin hidrojenasyonu. Alkinler, metal katalizörlerin ($Pt, Pd, Ni$) varlığında hidrojen ekler:

$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$

$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$

Üçlü bağ iki reaktif $π$ bağı içerdiğinden, alkanlar adım adım hidrojen ekler:

1) trimerizasyon.

Etin aktif karbon üzerinden geçirildiğinde, biri benzen olan bir ürün karışımı oluşur:

2) dimerizasyon.

Asetilenin trimerizasyonuna ek olarak dimerizasyonu da mümkündür. Tek değerlikli bakır tuzlarının etkisi altında vinil asetilen oluşur:

$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"büten-1-in-3(vinilasetilen)")$

Bu madde kloropren üretmek için kullanılır:

$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(kloropren)=CH_2$

kloropren kauçuğun elde edildiği polimerizasyon ile:

$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$

Alkinlerin oksidasyonu.

Etin (asetilen) oksijende yanarak çok büyük miktarda ısı açığa çıkarır:

Asetilen havada dumanlı bir alevle yanar, çünkü molekülündeki karbon içeriği etan ve eten moleküllerinden daha yüksektir.

Alkinler, alkenler gibi, asitleştirilmiş potasyum permanganat çözeltilerinin rengini bozar; Bu durumda çoklu bağ bozulur.

Organik kimyada iyonik (V.V. Markovnikov kuralı) ve radikal reaksiyon mekanizmaları

Organik kimyada kimyasal reaksiyon türleri

Organik maddelerin reaksiyonları resmi olarak dört ana türe ayrılabilir: ikame, ekleme, eliminasyon (eliminasyon) ve yeniden düzenleme (izomerizasyon). Organik bileşiklerin çeşitli reaksiyonlarının tamamının önerilen sınıflandırmaya (örneğin yanma reaksiyonları) indirgenemeyeceği açıktır. Bununla birlikte, böyle bir sınıflandırma, inorganik kimya dersinden zaten aşina olduğunuz inorganik maddeler arasında meydana gelen reaksiyonlarla analojiler kurmaya yardımcı olacaktır.

Tipik olarak, bir reaksiyonda yer alan ana organik bileşiğe substrat adı verilir ve reaksiyonun diğer bileşeni geleneksel olarak reaktan olarak kabul edilir.

İkame reaksiyonları

Orijinal moleküldeki (substrat) bir atomun veya atom grubunun başka atom veya atom gruplarıyla değiştirilmesiyle sonuçlanan reaksiyonlara ikame reaksiyonları denir.

İkame reaksiyonları alkanlar, sikloalkanlar veya arenler gibi doymuş ve aromatik bileşikleri içerir.

Bu tür reaksiyonlara örnekler verelim.

Işığın etkisi altında, metan molekülündeki hidrojen atomlarının yerini halojen atomları, örneğin klor atomları alabilir:

$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$

Hidrojeni halojenle değiştirmenin başka bir örneği benzenin bromobenzene dönüştürülmesidir:

Bu reaksiyonun denklemi farklı şekilde yazılabilir:

Bu gösterim biçiminde reaktifler, katalizör ve reaksiyon koşulları okun üstüne, inorganik reaksiyon ürünleri de onun altına yazılır.

İlave reaksiyonları

İki veya daha fazla reaksiyona giren madde molekülünün bir araya gelerek oluşturduğu reaksiyonlara katılma reaksiyonları denir.

Alkenler veya alkinler gibi doymamış bileşikler ilave reaksiyonlarına girer.

Hangi molekülün reaktif olarak görev yaptığına bağlı olarak, hidrojenasyon (veya indirgeme), halojenasyon, hidrohalojenasyon, hidrasyon ve diğer ekleme reaksiyonları ayırt edilir. Her biri belirli koşulları gerektirir.

1. Hidrojenasyon- çoklu bağ yoluyla bir hidrojen molekülünün eklenmesi reaksiyonu:

$CH_3(-CH=)↙(\text"propene")CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3(-CH_2-)↙(\text"propan")-CH_3$

2.Hidrohalojenasyon- hidrojen halojenür ekleme reaksiyonu (hidroklorlama):

$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+HCl→CH_3(-CH_2-)↙(\text"kloroetan")-Cl$

3.Halojenasyon- halojen ekleme reaksiyonu:

$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+Cl_2→(CH_2Cl-CH_2Cl)↙(\text"1.2-dikloroetan")$

4. Polimerizasyon- küçük moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerinin, çok yüksek moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerini oluşturmak üzere birbirleriyle birleştiği özel bir tür katılma reaksiyonu - makro moleküller.

Polimerizasyon reaksiyonları, düşük molekül ağırlıklı bir maddenin (monomer) birçok molekülünün bir polimerin büyük molekülleri (makromolekülleri) halinde birleştirilmesi işlemleridir.

Bir polimerizasyon reaksiyonunun bir örneği, ultraviyole radyasyonun ve bir radikal polimerizasyon başlatıcısının etkisi altında etilenden (eten) polietilen üretimidir $R:$

$(nCH_2=)↙(\text"eten")CH_2(→)↖(\text"UV ışığı, R")((...-CH_2-CH_2-...)_n)↙(\text" polietilen ")$

Organik bileşiklerin en karakteristik özelliği olan kovalent bağ, atomik yörüngeler örtüştüğünde ve paylaşılan elektron çiftleri oluştuğunda oluşur. Bunun sonucunda iki atom için ortak bir elektron çiftinin yer aldığı bir yörünge oluşur. Bir bağ koptuğunda, bu paylaşılan elektronların kaderi farklı olabilir.

Organik kimyada reaktif parçacık türleri

Bir atoma ait eşlenmemiş elektrona sahip bir yörünge, yine eşlenmemiş bir elektron içeren başka bir atomun yörüngesiyle örtüşebilir. Bu durumda kovalent bağ oluşur. değişim mekanizması:

$H + H→H:H,$ veya $H-H$

Değişim mekanizması Kovalent bağ oluşumu, farklı atomlara ait eşleşmemiş elektronlardan ortak bir elektron çifti oluşması durumunda gerçekleşir.

Değişim mekanizmasıyla kovalent bağ oluşumunun tersi olan süreç, her atoma bir elektronun kaybolduğu bağın bölünmesidir. Bunun sonucunda eşlenmemiş elektronlara sahip iki yüksüz parçacık oluşur:

Bu tür parçacıklara denir serbest radikaller.

Serbest radikaller- eşlenmemiş elektronlara sahip atomlar veya atom grupları.

Serbest radikallerin etkisi altında ve katılımıyla meydana gelen reaksiyonlara serbest radikal reaksiyonları denir.

İnorganik kimya dersinde bunlar hidrojenin oksijen, halojenler ve yanma reaksiyonları ile reaksiyonlarıdır. Lütfen bu tür reaksiyonların yüksek hız ve büyük miktarda ısı salınımı ile karakterize edildiğini unutmayın.

Verici-alıcı mekanizmasıyla da kovalent bir bağ oluşturulabilir. Yalnız bir elektron çifti içeren bir atomun (veya anyonun) yörüngelerinden biri, boş bir yörüngeye sahip başka bir atomun (veya katyonun) boş bir yörüngesi ile örtüşür ve bir kovalent bağ oluşur, örneğin:

$H^(+)+(:O-H^(-))↙(\text"alıcı")→(H-O-H)↙(\text"bağışçı")$

Kovalent bir bağın kırılması, pozitif ve negatif yüklü türlerin oluşmasına neden olur; bu durumda ortak bir elektron çiftindeki her iki elektron da atomlardan birinde kaldığından, ikinci atomun doldurulmamış bir yörüngesi vardır:

$R:|R=R:^(-)+R^(+)$

Asitlerin elektrolitik ayrışmasını ele alalım:

$H:|Cl=H^(+)+Cl^(-)$

Yalnız elektron çifti $R:^(-)$'ye sahip bir parçacığın, yani negatif yüklü bir iyonun, pozitif yüklü atomlar veya üzerinde en azından kısmi veya etkili bir pozitif yük bulunan atomlar tarafından çekileceği kolaylıkla tahmin edilebilir. Yalnız elektron çifti taşıyan parçacıklara denir nükleofilik ajanlar (çekirdek- çekirdek, atomun pozitif yüklü kısmı), yani çekirdeğin “arkadaşları”, pozitif yük.

Nükleofiller ($Nu$)- moleküllerin etkili bir pozitif yüke sahip kısımlarıyla etkileşime giren yalnız bir elektron çiftine sahip anyonlar veya moleküller.

Nükleofil örnekleri: $Cl^(-)$ (klorür iyonu), $OH^(-)$ (hidroksit anyonu), $CH_3O^(-)$ (metoksit anyonu), $CH_3COO^(-)$ ( asetat anyonu ).

Doldurulmamış bir yörüngeye sahip parçacıklar ise tam tersine, onu doldurma eğiliminde olacak ve dolayısıyla moleküllerin artan elektron yoğunluğuna, negatif yüke ve yalnız elektron çiftine sahip kısımları tarafından çekilecektir. Bunlar elektrofiller, elektronun "arkadaşları", negatif yük veya elektron yoğunluğu artan parçacıklardır.

Elektrofiller- doldurulmamış bir elektron yörüngesine sahip olan ve onu elektronlarla doldurma eğiliminde olan katyonlar veya moleküller, çünkü bu, atomun daha uygun bir elektronik konfigürasyonuna yol açar.

Elektrofil örnekleri: $NO_2$ (nitro grubu), -$COOH$ (karboksil), -$CN$ (nitril grubu), -$SON$ (aldehit grubu).

Doldurulmamış bir yörüngeye sahip her parçacık bir elektrofil değildir. Örneğin alkali metal katyonları inert gaz konfigürasyonuna sahiptir ve düşük elektron ilgisine sahip olduklarından elektron alma eğiliminde değildirler. Bundan, doldurulmamış bir yörüngenin varlığına rağmen, bu tür parçacıkların elektrofil olmayacağı sonucuna varabiliriz.

Temel reaksiyon mekanizmaları

Üç ana reaksiyona giren tür türünü (serbest radikaller, elektrofiller, nükleofiller) ve bunlara karşılık gelen üç reaksiyon mekanizması türünü belirledik:

- serbest radikal;

- elektrofilik;

- nükleofilik.

Reaksiyona giren parçacıkların türüne göre reaksiyonları sınıflandırmanın yanı sıra, organik kimyada moleküllerin bileşimini değiştirme ilkesine dayanan dört tip reaksiyon vardır: ekleme, ikame, ayırma veya eliminasyon (Lat. ortadan kaldırmak- kaldırma, bölme) ve yeniden düzenlemeler. Ekleme ve ikame, her üç tip reaktif türün etkisi altında meydana gelebildiğinden, birkaç temel reaksiyon mekanizması ayırt edilebilir.

1.Serbest radikal ikamesi:

$(CH_4)↙(\text"metan")+Br_2(→)↖(\text"UV ışığı")(CH_3Br)↙(\text"bromometan")+HBr$

2. Serbest radikal ilavesi:

$nCH_2=CH_2(→)↖(\text"UV ışığı,R")(...-CH_2-CH_2-...)_n$

3. Elektrofilik ikame:

4. Elektrofilik bağlantı:

$CH_3-(CH=)↙(\text"propene")CH_2+HBr(→)↖(\text"çözüm")(CH_3-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropan")$

$CH_3(-C≡)↙(\text"propin")CH+Cl_2(→)↖(\text"çözelti")(CH_3-CCl=CHCl)↙(\text"1,2-dikloropropen")$

5. Nükleofilik ekleme:

Ek olarak, nükleofilik parçacıkların - bazların etkisi altında meydana gelen eliminasyon reaksiyonlarını da ele alacağız.

6. Eliminasyon:

$СH_3-CHBr-CH_3+NaOH(→)↖(\text"alkol çözeltisi")CH_3-CH=CH_2+NaBr+H_2O$

V.V. Markovnikov'un kuralı

Alkenlerin (doymamış hidrokarbonlar) ayırt edici bir özelliği, katılma reaksiyonlarına girebilme yetenekleridir. Bu reaksiyonların çoğu şu mekanizmaya göre ilerlemektedir: elektrofilik ekleme.

Hidrohalojenasyon (hidrojen halojen eklenmesi):

$СH_3(-CH-)↙(\text"propene")CH_2+HBr→CH_3(-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropane")$

Bu reaksiyon itaat eder V.V. Markovnikov'un kuralı: Bir alkene bir hidrojen halojenür eklendiğinde, daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna hidrojen eklenir; daha fazla hidrojen atomunun bulunduğu atom ve halojenden daha az hidrojenlenmiş olana.