Алкени hbr. Алкени: методи на подготовка, хемиски својства и апликации. Реакција на алкини со бази
Првиот претставник на серијата алкени е етен (етилен); за да ја конструирате формулата за следниот претставник од серијата, треба да ја додадете групата CH 2 во оригиналната формула; Со повеќекратно повторување на оваа постапка, може да се конструира хомологна серија на алкени.
CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2 + CH 2
C 2 H 4 ® C 3 H 6 ® C 4 H 8 ® C 5 H 10 ® C 6 H 12 ® C 7 H 14 ® C 8 H 16 ® C 9 H 18 ® C 10 H 20
За да се конструира името на алкен, потребно е да се смени наставката во името на соодветниот алкан (со ист број на јаглеродни атоми како кај алкенот) mkна - en(или - илен).На пример, алкан со четири јаглеродни атоми во синџирот се нарекува бутан, а соодветниот алкен е бутен (бутилен). Исклучок е декан; соодветниот алкен ќе се нарекува не децен, туку декане (децилен). Алкен со пет јаглеродни атоми во синџирот, покрај името пентен, се нарекува амилен. Табелата подолу ги прикажува формулите и имињата на првите десет претставници на серијата алкени.
Меѓутоа, почнувајќи од третиот, бутен, претставник на голем број алкени, покрај вербалното име „бутен“, по неговото пишување треба да има и број 1 или 2, што ја покажува локацијата на двојната врска во јаглеродот. синџир.
CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3
бутен 1 бутен 2
Покрај систематската номенклатура, често се користат рационални имиња за алкени; алкените се сметаат за деривати на етилен, во чија молекула атомите на водород се заменуваат со радикали, а како основа се зема името „етилен“.
На пример, CH 3 – CH = CH – C 2 H 5 – симетричен метилетилен.
(CH 3) – CH = CH – C 2 H 5 – симетричен етилизопропилетилен.
(CH 3)C – CH = CH – CH(CH 3) 2 – симетричен изопропил изобутилетилен.
Незаситените јаглеводородни радикали се именуваат според систематска номенклатура со додавање на суфиксот - енил: етенил
CH 2 = CH -, пропенил-2 CH 2 = CH – CH 2 -. Но, многу почесто се користат емпириски имиња за овие радикали - соодветно винилИ алил.
Изомеризам на алкените.
Алкените се карактеризираат со голем број на различни видови изомеризам.
А) Изомеризам на јаглеродниот скелет.
CH 2 = C – CH 2 – CH 2 – CH 3 CH 2 = CH – CH – CH 2 – CH 3
2-метил пентен-1 3-метил пентен-1
CH 2 = CH – CH 2 – CH – CH 3
4-метил пентен-1
Б) Изомеризам на положбата на двојна врска.
CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH = CH – CH 3
бутен-1 бутен-2
Б) Просторен (стереоизомеризам).
Се нарекуваат изомери во кои идентични супституенти се наоѓаат на истата страна на двојната врска цис-изомери, но на различни начини - транс-изомери:
H 3 C CH 3 H 3 C H
цис-бутен транс-бутен
Cis- И транс- изомерите се разликуваат не само по нивната просторна структура, туку и по многу физички и хемиски (па дури и физиолошки) својства. Транс -Изомерите се постабилни во споредба со cis изомери. Ова се објаснува со поголемото растојание во просторот на групите кај атомите поврзани со двојна врска, во случајот транс- изомери.
G) Изомеризам на супстанции од различни класи на органски соединенија.
Изомерите на алкените се циклопарафини, кои имаат слична општа формула - C n H 2 n.
CH 3 – CH = CH – CH 3
бутен -2
циклобутан
4. Локацијата на алкените во природата и методите на нивна подготовка.
Исто како и алканите, алкените се наоѓаат во природата во нафтата, поврзаната нафта и природните гасови, кафеавиот јаглен и јагленот, нафтените шкрилци.
А) Подготовка на алкени со каталитичка дехидрогенизација на алканите.
СH 3 – CH – CH 3 ® CH 2 = C – CH 3 + H 2
CH 3 мачка. (K 2 O-Cr 2 O 3 -Al 2 O 3) CH 3
Б) Дехидрација на алкохоли под дејство на сулфурна киселина или со учество на Al 2 O 3(парафазна дехидрација).
етанол H2SO4 (кон.) етен
C 2 H 5 OH ® CH 2 = CH 2 + H 2 O
етанол Al2O3 етен
Дехидрацијата на алкохолите се одвива според правилото на А.М. Зајцев, според кој водородот се одвојува од најмалку хидрогенизираниот јаглероден атом, односно секундарен или терцијарен.
H 3 C – CH – C ® H 3 C – CH = C – CH 3
3-метилбутанол-2 2-метилбутен
ВО) Реакција на халоалкилите со алкалии(дехидрохалогенација).
H 3 C – C – CH 2 Cl + KOH ® H 3 C – C = CH 2 + H 2 O + KCl
1-хлоро 2-метилпропан(алкохолен раствор) 2-метилпропен-1
Г) Ефектот на магнезиумот или цинкот врз дихалогените деривати на алкилите со атоми на халоген кај соседните јаглеродни атоми (дехалогенација).
алкохол. т
CH 3 -CHCl-CH 2 Cl + Zn ® CH 3 -CH = CH 2 + ZnCl 2
1,2-дихлоропропан пропен-1
Г) Селективна хидрогенизација на алкини на катализатор.
СH º CH + H 2 ® CH 2 = CH 2
етен етен
5. Физички својства на алкените.
Првите три претставници на хомологната серија на етилен се гасови.
Почнувајќи од C 5 H 10 до C 17 H 34 - течности, почнувајќи од C 18 H 36 и потоа цврсти материи. Како што се зголемува молекуларната тежина, се зголемуваат и точките на топење и вриење. Алкените со нормален јаглероден ланец врие на повисока температура од нивните изомери кои имаат изоструктура. Температура на вриење цис- изомери повисоки од транс– изомери, а точката на топење е спротивна. Алкените се малку поларни, но лесно се поларизираат. Алкените се слабо растворливи во вода (сепак, подобри од соодветните алкани). Тие добро се раствораат во органски растворувачи. Етилен и пропилен горат со зовриен пламен.
Табелата подолу ги прикажува основните физички својства на некои претставници на голем број алкени.
| Алкен | Формула | t pl. oC | т кип. oC | г 4 20 |
| Етен (етилен) | C2H4 | -169,1 | -103,7 | 0,5700 |
| пропен (пропилен) | C3H6 | -187,6 | -47,7 | 0,6100 (на т(кип)) |
| Бутен (бутилен-1) | C4H8 | -185,3 | -6,3 | 0,5951 |
| цис– Бутен-2 | C4H8 | -138,9 | 3,7 | 0,6213 |
| транс– Бутен-2 | C4H8 | -105,5 | 0,9 | 0,6042 |
| изобутилен (2-метилпропен) | C4H8 | -140,4 | -7,0 | 0,6260 |
| Пентен-1 (амилен) | C5H10 | -165,2 | +30,1 | 0,6400 |
| Хексен-1 (хексилен) | C6H12 | -139,8 | 63,5 | 0,6730 |
| Хептен-1 (хептилен) | C 7 H 14 | -119 | 93,6 | 0,6970 |
| Октен-1 (октилен) | C 8 H 16 | -101,7 | 121,3 | 0,7140 |
| Nonene-1 (нонилен) | C 9 H 18 | -81,4 | 146,8 | 0,7290 |
| Децен-1 (децилен) | C 10 H 20 | -66,3 | 170,6 | 0,7410 |
6. Хемиски својства на алкените.
А) Додавање на водород(хидрогенизација).
CH 2 = CH 2 + H 2 ® CH 3 – CH 3
етен етан
Б) Интеракција со халогени(халогенација).
Додавањето хлор и бром во алкените е полесно, но јодот е потешко.
CH 3 – CH = CH 2 + Cl 2 ® CH 3 – CHCl – CH 2 Cl
пропилен 1,2-дихлоропропан
ВО) Додавање на водородни халиди (хидрохалогенација)
Додавањето на водородни халиди на алкените во нормални услови се одвива според правилото на Марковников: при јонско додавање на водородни халиди на несиметрични алкени (во нормални услови), водородот се додава на двојната врска со најхидрогенизираниот (врзан со најголемиот број атоми на водород) јаглероден атом, а халогот се додава на помалку хидрогенизираниот .
CH 2 =CH 2 + HBr ® CH 3 – CH 2 Br
етен бромоетан
G) Додавање вода во алкени(хидратација).
Додавањето вода на алкените се случува и според правилото на Марковников.
CH 3 – CH = CH 2 + H – OH ® CH 3 – CHOH – CH 3
пропен-1 пропанол-2
Д) Алкилација на алканите со алкени.
Алкилацијата е реакција со која различни јаглеводородни радикали (алкил) можат да се внесат во молекулите на органските соединенија. Како алкилирачки агенси се користат халоалкили, незаситени јаглеводороди, алкохоли и други органски материи. На пример, во присуство на концентрирана сулфурна киселина, активно се јавува реакција на алкилација на изобутан со изобутилен:
3CH 2 = CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O ® 3CH 2 OH – CH 2 OH + 2MnO 2 + 2KOH
етен етилен гликол
(етандиол-1,2)
Расцепувањето на молекулата на алкен на двојната врска може да доведе до формирање на соодветната карбоксилна киселина доколку се користи силно оксидирачко средство (концентрирана азотна киселина или хромна смеса).
HNO3 (кон.)
CH 3 – CH = CH – CH 3 ® 2CH 3 COOH
бутен-2 етаноична киселина (оцетна киселина)
Оксидацијата на етилен со атмосферски кислород во присуство на метално сребро доведува до формирање на етилен оксид.
2CH 2 = CH 2 + O 2 ® 2CH 2 – CH 2
И) Реакција на полимеризација на алкен.
n CH 2 = CH 2 ® [–CH 2 – CH 2 –] n
етиленмачка. полиетилен
7.Примена на алкени.
А) Сечење и заварување на метали.
Б) Производство на бои, растворувачи, лакови, нови органски материи.
Б) Производство на пластика и други синтетички материјали.
Г) Синтеза на алкохоли, полимери, гуми
Г) Синтеза на лекови.
IV. Диен јаглеводороди(алкадиени или диолефини) се незаситени комплексни органски соединенија со општа формула С nХ 2 n -2, што содржи две двојни врски помеѓу јаглеродни атоми во синџирот и способни за прицврстување на молекули на водород, халогени и други соединенија поради валентна незаситеност на јаглеродниот атом.
Првиот претставник на серијата диен јаглеводороди е пропадиен (ален). Структурата на диен јаглеводороди е слична на структурата на алкените, единствената разлика е во тоа што молекулите на диен јаглеводороди имаат две двојни врски, а не една.
Општа формула на алкени: CnH2n(n 2)
Првите претставници на хомологната серија алкени:
Формулите на алкените може да се состават од соодветните формули на алкани (заситени јаглеводороди). Имињата на алкените се формираат со замена на наставката -ане на соодветниот алкан со -ен или –илен: бутан - бутилен, пентан - пентен итн. Бројот на јаглеродниот атом со двојна врска е означен со арапски број по името.
Јаглеродните атоми вклучени во формирањето на двојната врска се во состојба на сп-хибридизација. Три врски формирани од хибридни орбитали и се наоѓаат во иста рамнина под агол од 120° една до друга. Дополнителна врска се формира со странично преклопување на нехибридни р-орбитали:
Должината на C=C двојната врска (0,133 nm) е пократка од должината на единечната врска (0,154 nm). Енергијата на двојната врска е помала од двапати поголема од енергијата на една врска бидејќи енергијата на -врската е помала од енергијата на -врската.
Алкен изомери
Сите алкени освен етилен имаат изомери. Алкените се карактеризираат со изомеризам на јаглеродниот скелет, изомеризам на положбата на двојната врска, меѓукласна и просторна изомерност.
Меѓукласниот изомер на пропенот (C 3 H 6) е циклопропан. Почнувајќи со бутен (C 4 H 8), изомеризмот се појавува со положбата на двојната врска (бутен-1 и бутен-2), изомеризмот на јаглеродниот скелет (метилпропен или изобутилен), како и просторната изомеризам (цис-бутен- 2 и транс-бутен-2). Во cis изомерите, супституентите се наоѓаат на едната страна, а во транс изомерите, тие се наоѓаат на спротивните страни на двојната врска.
Хемиските својства и хемиската активност на алкените се одредуваат со присуството на двојна врска во нивните молекули. Најчести реакции за алкените се електрофилното додавање: хидрохалогенација, хидратација, халогенација, хидрогенизација, полимеризација.
Квалитативна реакција на двојна врска - промена на бојата на бромната вода:
Примери за решавање проблеми на тема „формула на алкени“
ПРИМЕР 1
| Вежбајте | Колку изомери способни за обезбојување на бромната вода има супстанца со состав C 3 H 5 Cl? Напишете ги структурните формули на овие изомери |
| Решение | C 3 H 5 Cl е монохлорен дериват на јаглеводородот C 3 H 6 . Оваа формула одговара или на пропен, јаглеводород со една двојна врска или циклопропан (цикличен јаглеводород). Оваа супстанца ја обезбојува бромната вода, што значи дека содржи двојна врска. Три јаглеродни атоми можат да ја формираат само оваа структура: бидејќи изомеризмот на јаглеродниот скелет и положбата на двојната врска е невозможен со толкав број јаглеродни атоми. Структурниот изомеризам во дадена молекула е можен само поради промена на положбата на атомот на хлор во однос на двојната врска: За 1-хлоропропен, можен е цис-транс изомеризам: |
| Одговори | Проблематичните услови ги задоволуваат 4 изомери |
ПРИМЕР 2
| Вежбајте | Мешавина од изомерни јаглеводороди (гасови со густина на водород 21) со волумен од 11,2 литри (n.s.) реагирала со бромна вода. Резултатот беше 40,4 g од соодветниот дибромо дериват. Каква структура имаат овие јаглеводороди? Одредете ја нивната волуметриска содржина во смесата (во%). |
| Решение | Општата формула на јаглеводородите е C x H y. Да ја пресметаме моларната маса на јаглеводородите: Според тоа, формулата на јаглеводороди е C 3 H 6. Само две супстанции ја имаат оваа формула - пропен и циклопропан. Само пропенот реагира со бромна вода: Да ја пресметаме количината на супстанцијата на дибромо дериват: Според равенката на реакцијата: n(пропен) mol Вкупната количина на јаглеводороди во смесата е еднаква на: |
4. Хемиски својства на алкените
Енергијата на двојна врска јаглерод-јаглерод во етилен (146 kcal/mol) се покажува значително помала од двапати поголема од енергијата на една C-C врска во етан (2 88 = 176 kcal/mol). Врската -C во етилен е посилна од -врската, затоа реакциите на алкените придружени со расцепување на -врската со формирање на две нови едноставни врски се термодинамички поволен процес. На пример, во гасната фаза, според пресметаните податоци, сите реакции подолу се егзотермни со значителна негативна енталпија, без оглед на нивниот вистински механизам.
Од гледна точка на теоријата на молекуларните орбитали, може да се заклучи и дека -врската е пореактивна од -врската. Да ги разгледаме молекуларните орбитали на етилен (сл. 2).
Навистина, сврзувачката -орбитала на етилен има поголема енергија од сврзувачката -орбитала, и обратно, антиврзувачката * орбитала на етилен лежи под антисврзувачката * орбитала на врската C=C. Во нормални услови, *- и *-орбиталите на етилен се празни. Следствено, граничните орбитали на етилен и други алкени, кои ја одредуваат нивната реактивност, ќе бидат -орбитали.
4.1. Каталитичка хидрогенизација на алкените
И покрај фактот дека хидрогенизацијата на етилен и други алкени во алкани е придружена со ослободување на топлина, оваа реакција се јавува со забележлива брзина само во присуство на одредени катализатори. Катализаторот, по дефиниција, не влијае на термичкиот ефект на реакцијата, а неговата улога се сведува на намалување на енергијата на активирање. Неопходно е да се направи разлика помеѓу хетерогена и хомогена каталитичка хидрогенизација на алкените. При хетерогена хидрогенизација, се користат фино мелени метални катализатори - платина, паладиум, рутениум, родиум, осмиум и никел, или во чиста форма или поддржани на инертни носители - BaSO 4, CaCO 3, активен јаглен, Al 2 O 3 итн. од нив се нерастворливи во органски подлоги и делуваат како хетерогени катализатори. Најактивни меѓу нив се рутениумот и родиумот, но платината и никелот се најраспространети. Платинумот обично се користи во форма на црн диоксид PtO 2, попознат како катализатор на Адамс. Платина диоксид се добива со спојување на хлороплатинска киселина H 2 PtCl 6 . 6H 2 O или амониум хексахлороплатинат (NH 4) 2 PtCl 6 со натриум нитрат. Хидрогенизацијата на алкените со Адамсов катализатор обично се изведува при нормален притисок и температура од 20-50 0 C во алкохол, оцетна киселина, етил ацетат. Кога водородот се пропушта, платина диоксидот се редуцира директно во садот за реакција до платинесто црно, што ја катализира хидрогенизацијата. Други поактивни метали од платинската група се користат на инертни потпори, на пример, Pd/C или Pd/BaSO 4, Ru/Al 2 O 3; Rh/C итн. Паладиумот поддржан на јаглен ја катализира хидрогенизацијата на алкените во алкани во раствор на алкохол на 0-20 0 C и нормален притисок. Никелот обично се користи во форма на таканаречен „Рејни никел“. За да се добие овој катализатор, легура на никел-алуминиум се обработува со топла воден алкали за да се отстрани речиси целиот алуминиум, а потоа со вода до неутрална реакција. Катализаторот има порозна структура и затоа се нарекува и скелетен никел катализатор. Типични услови за хидрогенизација на алкените преку никел од Рани бараат употреба на притисок од редот од 5-10 атм и температура од 50-100 0 C, т.е. овој катализатор е многу помалку активен од металите од платинската група, но е поевтин . Подолу се дадени неколку типични примери на хетерогена каталитичка хидрогенизација на ациклични и циклични алкени:
Бидејќи двата атоми на водород се додаваат на јаглеродните атоми на двојната врска од површината на металот на катализаторот, додавањето обично се случува на едната страна од двојната врска. Овој тип на врска се нарекува син- пристапување. Во случаи кога два фрагменти од реагенс се додаваат на различни страни на повеќекратна врска (двојна или тројна), анти- пристапување. Услови син- И анти- се еквивалентни по значење на поимите цис- И транс-. За да се избегне забуна и погрешно разбирање на термините син- И анти- се однесуваат на типот на поврзување и условите цис- И транс- на структурата на подлогата.
Двојната врска во алкените се хидрогенизира со поголема брзина во споредба со многу други функционални групи (C=O, COOR, CN, итн.) и затоа хидрогенизацијата на C=C двојната врска често е селективен процес ако се изврши хидрогенизација при благи услови (0- 20 0 C и при атмосферски притисок). Подолу се дадени неколку типични примери:
Бензенскиот прстен не се намалува под овие услови.
Главно и фундаментално важно достигнување во каталитичката хидрогенизација е откривањето на растворливи метални комплекси кои ја катализираат хидрогенизацијата во хомоген раствор. Хетерогената хидрогенизација на површината на металните катализатори има голем број значајни недостатоци, како што се изомеризација на алкените и расцепување на единечни јаглерод-јаглеродни врски (хидрогенолиза). Хомогена хидрогенизација ги нема овие недостатоци. Во последниве години, добиена е голема група на хомогени катализатори за хидрогенизација - комплекси на преодни метали кои содржат различни лиганди. Најдобри катализатори за хомогена хидрогенизација се комплексите на родиум (I) и рутениум (III) хлориди со трифенилфосфин - трис(трифенилфосфин)родиум хлорид (Ph 3 P) 3 RhCl (Вилкинсонов катализатор) и трис(трифенилфосфин) родиум хлорид ) 3 RuHCl. Најпристапниот родиумски комплекс се добива со реакција на родиум(III) хлорид со трифенилфосфин. Вилкинсоновиот родиумски комплекс се користи за хидрогенизација на двојната врска во нормални услови.
Важна предност на хомогените катализатори е способноста за селективно намалување на моно- или диссупституирана двојна врска во присуство на три- и тетра-супституирана двојна врска поради големите разлики во нивните стапки на хидрогенизација.
Во случај на хомогени катализатори, додавањето на водород се јавува и како син- пристапување. Значи закрепнување цис-бутен-2 со деутериум во овие услови доведува до мезо-2,3-дидеутеробутан.
4.2. Намалување на двојна врска со користење на диимид
Редукцијата на алкените до соодветните алкани може успешно да се изврши со користење на диимид NH=NH.
Диимидот се добива со два главни методи: оксидација на хидразин со водороден пероксид во присуство на Cu 2+ јони или реакција на хидразин со Ni-Raney (хидразинска дехидрогенација). Ако алкен е присутен во реакционата смеса, неговата двојна врска се хидрогенизира со високо нестабилниот диимид. Карактеристична карактеристика на овој метод е строгата син-стереоспецифичност на процесот на реставрација. Се верува дека оваа реакција се одвива преку циклично активиран комплекс со строга ориентација на двете молекули кои реагираат во вселената.
4.3. Електрофилни реакции на додавање на двојната врска на алкените
Граничните HOMO и LUMO орбитали на алкените се окупираните и празни * орбитали. Следствено, -орбиталата ќе учествува во реакции со електрофили (E +), а *-орбиталата на врската C=C ќе учествува во реакции со нуклеофили (Nu -) (види Сл. 3). Во повеќето случаи, едноставните алкени реагираат лесно со електрофилите, но реагираат со нуклеофилите со голема тешкотија. Ова се објаснува со фактот дека обично LUMO на повеќето електрофили е блиску по енергија до енергијата на -HOMO на алкените, додека HOMO на повеќето нуклеофили е значително под *-LUMO.
Едноставните алкени реагираат само со многу силни нуклеофилни агенси (карбаниони) под тешки услови, меѓутоа, воведувањето на групите што повлекуваат електрони во алкени, на пример, NO 2, COR, итн., доведува до намалување на нивото *, поради што алкенот добива способност да реагира со нуклеофили со просечна јачина (амонијак, RO - , Nє C - , енолат анјон итн.).
Како резултат на интеракцијата на електрофилниот агенс Е + со алкен, се формира карбокација, кој е многу реактивен. Карбокацијата дополнително се стабилизира со брзо додавање на нуклеофилниот агенс Nu - :
Бидејќи бавната фаза е додавање на електрофил, процесот на додавање на кој било поларен агенс E + Nu - треба да се смета токму како електрофилно додавање на повеќекратната врска на алкен. Познати се голем број реакции од овој тип, каде што улогата на електрофилното средство ја играат халогените, водородните халиди, водата, двовалентни живи соли и други поларни реагенси. Електрофилното додавање на двојна врска во класификацијата на механизмите на органска реакција го има симболот Ad E ( Додаток Електрофилен) и, во зависност од бројот на молекули кои реагираат, се означува како Ad E 2 (бимолекуларна реакција) или Ad E 3 (тримолекуларна реакција).
4.3.а. Додавање на халогени
Алкените реагираат со бром и хлор за да формираат производи за додавање при двојната врска на една халогена молекула со принос близок до квантитативниот. Флуорот е премногу активен и предизвикува уништување на алкените. Додавањето на јод во алкените во повеќето случаи е реверзибилна реакција, чија рамнотежа е поместена кон оригиналните реагенси.
Брзата обезбојување на растворот на бром во CCl4 служи како еден од наједноставните тестови за незаситеност, бидејќи алкените, алкините и диените брзо реагираат со бром.
Додавањето на бром и хлор во алкените се случува со јонски наместо радикален механизам. Овој заклучок произлегува од фактот дека брзината на додавање халоген не зависи од зрачењето, присуството на кислород и други реагенси кои иницираат или инхибираат радикални процеси. Врз основа на голем број експериментални податоци, беше предложен механизам за оваа реакција, вклучувајќи неколку последователни фази. Во првата фаза, поларизацијата на молекулата на халоген се јавува под дејство на сврзувачките електрони. Атомот на халоген, кој стекнува одреден фракционо позитивен полнеж, формира нестабилен посредник со електроните на -врската, наречен комплекс - или комплекс за пренос на полнеж. Треба да се забележи дека во -комплексот халогенот не формира насочена врска со некој специфичен јаглероден атом; Во овој комплекс едноставно се реализира интеракцијата донор-акцептор на електронски пар - врска како донатор и халоген како акцептор.
Следно, комплексот се трансформира во цикличен бромониумски јон. За време на формирањето на овој цикличен катјон, настанува хетеролитичко расцепување на врската Br-Br и празна Р-орбиталата sp 2 на хибридизираниот јаглероден атом се преклопува со Р-орбитала на „осамениот пар“ електрони на атомот на халоген, формирајќи цикличен бромониумски јон.
Во последната, трета фаза, анјонот на бром, како нуклеофилен агенс, напаѓа еден од јаглеродните атоми на јонот на бромониум. Нуклеофилниот напад од бромидниот јон доведува до отворање на тричлениот прстен и формирање на вицинален дибромид ( виц- во близина). Овој чекор формално може да се смета како нуклеофилна замена на SN 2 во јаглеродниот атом, каде што напуштачката група е Br+.
Додавањето халогени во двојната врска на алкените е една од формално едноставните моделски реакции, користејќи го примерот на кој може да се разгледа влијанието на главните фактори, што овозможува да се извлечат аргументирани заклучоци за деталниот механизам на процесот. За да донесете информирани заклучоци за механизмот на каква било реакција, треба да имате податоци за: 1) кинетика на реакција; 2) стереохемија (стереохемиски резултат од реакцијата); 3) присуство или отсуство на поврзан, конкурентен процес; 4) влијанието на супституентите во оригиналниот супстрат врз брзината на реакцијата; 5) употреба на означени супстрати и (или) реагенси; 6) можноста за преуредување во текот на реакцијата; 7) ефектот на растворувачот врз брзината на реакцијата.
Да ги разгледаме овие фактори користејќи го примерот на халогенација на алкените. Кинетичките податоци овозможуваат да се утврди редоследот на реакцијата за секоја компонента и, врз основа на тоа, да се донесе заклучок за целокупната молекуларност на реакцијата, т.е., бројот на молекули кои реагираат.
За бромирање на алкените, брзината на реакција обично се опишува со следнава равенка:
v = k`[алкен] + k``[алкен] 2,
што во ретки случаи се поедноставува на
v = k`[алкен].
Врз основа на кинетичките податоци, може да се заклучи дека една или две молекули на бром се вклучени во чекорот за одредување на стапката. Вториот ред во бром значи дека не е бромидниот јон Br - тој што реагира со јонот на бромониум, туку трибромидниот јон формиран од интеракцијата на бром и бромид јон:
Оваа рамнотежа е поместена надесно. Кинетичките податоци не ни дозволуваат да извлечеме други заклучоци за структурата на преодната состојба и природата на електрофилните видови во реакцијата на халогено додавање на двојната врска. Највредните информации за механизмот на оваа реакција се дадени од податоците за стереохемијата на додатокот. Додавањето на халоген во двојна врска е стереоспецифичен процес (процес во кој се формира само еден од можните стереоизомери; во стереоселективен процес, се забележува преференцијалното формирање на еден стереомер) анти-додатоци за алкени и циклоалкени кај кои двојната врска не е конјугирана со бензенскиот прстен. За цис- И транс-изомери на бутен-2, пентен-2, хексен-3, циклохексен, циклопентен и други алкени, додавањето на бром се јавува исклучиво како анти- пристапување. Во овој случај, само во случај на циклохексен транс-1,2-дибромоциклохексан (мешавина на енантиомери).
Транс распоредот на атомите на бром во 1,2-дибромоциклохексан може да се прикаже на поедноставен начин во однос на средната рамнина на прстенот на циклохексан (без да се земе предвид конформации):
Кога бромот се комбинира со циклохексен, тој првично се формира транс-1,2-дибромоциклохексан во а, а-конформација, која потоа веднаш се трансформира во енергетски поповолна неа- конформација. Анти-додавањето халогени во двојна врска ни овозможува да го отфрлиме механизмот на едностепено синхроно додавање на една халогена молекула во двојна врска, што може да се случи само како син- пристапување. Анти-додавањето на халоген исто така не е во согласност со формирањето на отворен карбокација RCH + -CH 2 Hal како посредник. Во отворен карбокација, можна е слободна ротација околу врската C-C, што треба да доведе до напад на анјонот Br - до формирање на мешавина на производи како анти- и така син- пристапувања. Стереоспецифичен анти-додавањето на халогени беше главната причина за концептот на јони на бромониум или хлорониум како дискретни меѓувидови. Овој концепт совршено го задоволува правилото анти-додаток, бидејќи е можен нуклеофилен напад на халидниот јон со анти-страни на кој било од двата јаглеродни атоми на халидниот јон преку механизмот S N 2.
Во случај на несиметрично супституирани алкени, ова треба да резултира со два енантиомери трио-се формира при додавање на бром во цис-изомер или енантиомер еритро- се формира при халогенирање транс-изомер. Ова всушност се забележува кога се додава бром, на пример, цис- И транс-изомери на пентен-2.
Во случај на бромирање на симетрични алкени, на пример, цис- или транс-хексен-3 треба да се формира или расемат ( Д, Л-форма), или мезо-форма на финалниот дибромид, што всушност е забележано.
Постојат независни, директни докази за постоење на јони на халогениум во ненуклеофилна, рамнодушна средина на ниска температура. Со користење на NMR спектроскопија, формирањето на јони на бром е забележано за време на јонизацијата на 3-бромо-2-метил-2-флуоробутан под дејство на многу силна Луисова киселина од антимон пентафлуорид во раствор од течен сулфур диоксид на -80 0 C. .
Овој катјон е доста стабилен на -80 0 C во ненуклеофилна средина, но веднаш се уништува со дејство на какви било нуклеофилни агенси или при загревање.
Цикличните јони на бромониум понекогаш може да се изолираат во чиста форма ако стеричните пречки го спречуваат нивното отворање под дејство на нуклеофили:
Јасно е дека можноста за постоење на јони на бромониум, кои се доста стабилни под посебни услови, не може да послужи како директен доказ за нивното формирање во реакцијата на додавање на бром со двојната врска на алкен во алкохол, оцетна киселина и други електрони. -донирање растворувачи. Таквите податоци треба да се сметаат само како независна потврда за основната можност за формирање на јони на халогениум во процесот на електрофилно додавање на двојната врска.
Концептот на халидниот јон ни овозможува да обезбедиме рационално објаснување за реверзибилноста на додавањето на јод во двојната врска. Катјонот на халогениум има три електрофилни центри достапни за нуклеофилен напад од халидниот анјон: два јаглеродни атоми и атом на халоген. Во случај на јони на хлорониум, се чини дека Cl - анјонот преференцијално или дури и исклучиво ги напаѓа јаглеродните центри на катјонот. За бромониумскиот катјон, двете насоки на отворање на јонот на халогениум се подеднакво веројатни, и поради нападот на јонот на броми на двата атоми на јаглерод и на атомот на бром. Нуклеофилниот напад на атомот на бром на јонот на бромониум доведува до почетните реагенси бром и алкен:
Јодониумскиот јон се открива претежно како резултат на нападот на јодидниот јон на атомот на јод, и затоа рамнотежата помеѓу почетните реагенси и јодониумскиот јон се поместува налево.
Дополнително, конечниот адитивен производ, вициналниот дијодид, може да биде подложен на нуклеофилен напад на атом на јод од тријодидниот анјон присутен во растворот, што исто така доведува до формирање на почетните реагенси алкен и јод. Со други зборови, во услови на реакција на додавање, добиениот вицинален дијодид се дејодинира под дејство на тријодидниот анјон. Вициналните дихлориди и дибромиди не се дехалогенираат во услови на додавање на хлор или бром, соодветно, во алкените.
Против додавање на хлор или бром е карактеристично за алкените, кај кои двојната врска не е конјугирана со -електроните на бензенскиот прстен. За стирен, стилбен и нивните деривати заедно со анти- пристапувањето се одвива и син-додавање на халоген, кој дури може да стане доминантен во поларна средина.
Во случаи кога додавањето на халоген во двојна врска се врши во средина со нуклеофилна растворувач, растворувачот ефикасно се натпреварува со јонот на халидот при отворањето на тричлениот прстен на јонот на халогениум:
Формирањето на адитивни производи со учество на растворувач или некој друг „надворешен“ нуклеофилен агенс се нарекува реакција на конјугирана адиција. Кога бромот и стиренот реагираат во метанол, се формираат два производи: вицинален дибромид и бром естер, чиј однос зависи од концентрацијата на бром во метанолот.
Во високо разреден раствор доминира конјугираниот адитивен производ, додека во концентриран раствор, напротив, доминира вициналниот дибромид. Во воден раствор, секогаш преовладува халохидрин (алкохол кој содржи халоген во јаглеродниот атом) - производ на конјугирана адиција.
нејзиниот конформатор транс-2-хлороциклохексанол дополнително се стабилизира со O-H водородна врска . . . Cl. Во случај на несиметрични алкени, во реакциите на конјугирана адиција, халогенот секогаш се додава на јаглеродниот атом кој содржи најголем број атоми на водород, а нуклеофилното средство на јаглеродот со најмал број на атоми на водород. Не се формира изомерен производ со различен распоред на спојувачки групи. Тоа значи дека цикличниот халогенониумски јон формиран како посредник мора да има асиметрична структура со две врски C 1 -Hal и C 2 -Hal кои се разликуваат по енергија и сила и голем позитивен полнеж на внатрешниот јаглероден атом C 2, што може да биде графички изразено на два начина:
Затоа, јаглеродниот атом C2 на јонот на халогениум е подложен на нуклеофилен напад од растворувачот, и покрај фактот што е повеќе супституиран и стерички помалку достапен.
Еден од најдобрите подготвителни методи за синтеза на бромохидрини е хидроксиброминацијата на алкените со помош на N-бромосуцинимид ( Н.Б.С.) во бинарна мешавина од диметил сулфоксид ( ДМСО) и вода.
Оваа реакција може да се изврши во вода или без ДМСО, сепак, приносите на бромохидрините во овој случај се нешто помали.
Формирањето на конјугирани производи за додавање во реакцијата на халогенација на алкените, исто така, ни овозможува да го отфрлиме синхрониот механизам на додавање на една халогена молекула. Коњугатното додавање на двојната врска добро се согласува со механизмот во два чекора кој го вклучува катјонот на халогениум како посредник.
За реакција на електрофилно додавање на двојна врска, треба да се очекува зголемување на брзината на реакцијата во присуство на алкилни супституенти кои донираат електрони и намалување на присуството на супституенти кои повлекуваат електрони на двојната врска. Навистина, стапката на додавање на хлор и бром во двојната врска нагло се зголемува кога се движи од етилен до неговите деривати супституирани со метил. На пример, стапката на додавање на бром во тетраметилен е 10 5 пати поголема од стапката на неговото додавање во 1-бутен. Ова огромно забрзување јасно укажува на високиот поларитет на преодната состојба и високиот степен на раздвојување на полнежот во преодната состојба и е во согласност со елетрофилниот механизам на додавање.
Во некои случаи, додавањето на хлор во алкените кои содржат супституенти кои донираат електрони е придружено со апстракција на протон од средното соединение наместо со додавање на хлориден јон. Апстракцијата на протон резултира со формирање на алкен супституиран со хлор, кој формално може да се смета како директна замена со миграција на двојна врска. Сепак, експериментите со изотопски трагачи укажуваат на посложена природа на трансформациите што се случуваат овде. Кога изобутиленот се хлорира на 0 0 C, наместо очекуваниот дихлорид, се формира 2-метил-3-хлоропропен (металил хлорид), производ на додавање при двојната врска.
Формално изгледа како да има замена, а не пристапување. Студијата на оваа реакција користејќи изобутилен означен на позиција 1 со изотоп 14 C покажа дека директна замена на водородот со хлор не се случува, бидејќи во добиениот металил хлорид етикетата се наоѓа во групата 14 CH 2 Cl. Овој резултат може да се објасни со следнава низа на трансформации:
Во некои случаи, може да се појави и 1,2-миграција на алкилната група
Во CCl 4 (неполарен растворувач) оваа реакција дава речиси 100% дихлорид Б- производ на обично собирање при двојна врска (без преуредување).
Скелетните преуредувања од овој тип се најтипични за процеси кои вклучуваат отворени карбокации како посредни честички. Можно е додавањето на хлор во овие случаи да не се случи преку јонот на хлорониум, туку преку катјонска честичка блиску до отворениот карбокација. Во исто време, треба да се забележи дека скелетните преуредувања се прилично редок феномен во процесите на додавање на халогени и мешани халогени на двојната врска: тие почесто се забележуваат при додавање на хлор и многу поретко при додавање на бром. Веројатноста за такви преуредувања се зголемува кога се движите од неполарни растворувачи (CCl 4) на поларни (нитрометан, ацетонитрил).
Сумирајќи ги презентираните податоци за стереохемијата, конјугатното додавање, влијанието на супституентите во алкенот, како и преуредувањата во реакциите на додавање на халогените при двојната врска, треба да се забележи дека тие се во добра согласност со механизмот на електрофилното додавање кое вклучува цикличниот јон на халогениум. Податоците за додавање на мешани халогени во алкени, за кои фазите на додавање се одредуваат со поларитетот на врската на два атоми на халоген, може да се толкуваат на ист начин.
Хипермаркет на знаење >>Хемија >>Хемија 10-то одделение >> Хемија: Алкени
Незаситените вклучуваат јаглеводороди кои содржат повеќе врски помеѓу јаглеродните атоми во нивните молекули. Незаситени се алкени, алкини, алкадиени (полиени). Незаситен карактер имаат и цикличните јаглеводороди кои содржат двојна врска во прстенот (циклоалкени), како и циклоалканите со мал број јаглеродни атоми во прстенот (три или четири атоми). Својството на „незаситеност“ е поврзано со способноста на овие супстанции да влезат во реакции на додавање, првенствено водород, со формирање на заситени или заситени јаглеводороди - алкани.
Структура
Алкените се ациклични, содржат во молекулата, покрај единечните врски, една двојна врска помеѓу јаглеродните атоми и одговараат на општата формула C n H 2n.
Алкените го добија своето второ име - „олефини“ по аналогија со незаситени масни киселини (олеинска, линолна), чии остатоци се дел од течни масти - масла (од англиското масло - масло).
Јаглеродните атоми кои имаат двојна врска меѓу нив, како што знаете, се во состојба на sp 2 хибридизација. Ова значи дека една s и две p орбитали се вклучени во хибридизацијата, а една p орбитала останува нехибридизирана. Преклопувањето на хибридните орбитали доведува до формирање на а-врска, а поради нехибридизираните -орбитали на соседните јаглеродни атоми на молекулата на етилен, се формира втора, П-поврзување. Така, двојната врска се состои од една Þ-врска и една p-врска.
Хибридните орбитали на атомите што формираат двојна врска се во иста рамнина, а орбиталите што формираат n-врска се наоѓаат нормално на рамнината на молекулата (види Сл. 5).
Двојната врска (0,132 nm) е пократка од единечната врска, а нејзината енергија е поголема, т.е. е посилна. Сепак, присуството на мобилна, лесно поларизирачка 7g-врска води до фактот дека алкените се хемиски поактивни од алканите и се способни да претрпат реакции на додавање.
Хомологни серии на етен
Алкените со прав синџир ја формираат хомолошката серија на етен (етилен).
C2H4 - етен, C3H6 - пропен, C4H8 - бутен, C5H10 - пентен, C6H12 - хексен итн.
Изомеризам и номенклатура
Алкените, како и алканите, се карактеризираат со структурен изомеризам. Структурните изомери, како што се сеќавате, се разликуваат едни од други во структурата на јаглеродниот скелет. Наједноставниот алкен, кој се карактеризира со структурни изомери, е бутенот.
CH3-CH2-CH=CH2 CH3-C=CH2
л
CH3
бутен-1 метилпропен
Посебен тип на структурна изомеризам е изомеризмот на положбата на двојната врска:
CH3-CH2-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH3
бутен-1 бутен-2
Можна е речиси бесплатна ротација на јаглеродните атоми околу една јаглерод-јаглеродна врска, така што молекулите на алканите можат да добијат широк спектар на форми. Невозможна е ротација околу двојната врска, што доведува до појава на друг вид изомеризам кај алкените - геометриски, или цис-транс изомеризам.
Cis изомерите се разликуваат од изомерите на градниот кош во просторниот распоред на молекуларните фрагменти (во овој случај, метил групи) во однос на рамнината П-врски, а со тоа и својства.
Алкените се изомерни на циклоалканите (меѓукласен изомеризам), на пример:
CH2 = CH-CH2-CH2-CH2-CH3
хексен-1 циклохексан
Номенклатура алкени, развиен од IUPAC, е сличен на номенклатурата на алканите.
1. Избор на главно коло
Формирањето на името на јаглеводород започнува со дефиниција на главниот синџир - најдолгиот синџир на јаглеродни атоми во молекулата. Во случај на алкени, главниот ланец мора да содржи двојна врска.
2. Нумерирање на атомите на главниот синџир
Нумерирањето на атомите на главниот синџир започнува од крајот до кој е најблиску двојната врска. На пример, точното име на врската е
dn3-dn-dn2-dn=dn-dn3 dn3
5-метилхексен-2, а не 2-метилхексен-4, како што може да се очекува.
Ако положбата на двојната врска не може да го одреди почетокот на нумерирањето на атомите во синџирот, тогаш таа се одредува според положбата на супституентите на ист начин како и за заситените јаглеводороди.
CH3- CH2-CH=CH-CH-CH3
л
CH3
2-метилхексен-3
3. Формирање на името
Имињата на алкените се формираат на ист начин како и имињата на алканите. На крајот од името, наведете го бројот на јаглеродниот атом од кој започнува двојната врска и наставката што означува дека соединението припаѓа на класата на алкени, -ен.
Потврда
1. Пукнатини на нафтени продукти. Во процесот на термичко пукање на заситените јаглеводороди, заедно со формирањето на алкани, се јавува и формирање на алкени.
2. Дехидрогенизација на заситените јаглеводороди. Кога алканите се пренесуваат преку катализатор на високи температури (400-600 °C), водородната молекула се елиминира и се формира алкен: 
3. Дехидрација на алкохоли (елиминација на вода). Ефектот на средствата за отстранување вода (H2804, Al203) на монохидричните алкохоли на високи температури доведува до елиминација на молекулата на водата и формирање на двојна врска:
Оваа реакција се нарекува интрамолекуларна дехидрација (за разлика од интермолекуларната дехидрација, која доведува до формирање на етери и ќе биде проучена во § 16 „Алкохоли“).
4. Дехидрохалогенација (елиминација на водород халид).
Кога халоалкан реагира со алкали во раствор на алкохол, се формира двојна врска како резултат на елиминација на молекула на водород халид.
Забележете дека оваа реакција произведува претежно бутен-2 наместо бутен-1, што одговара на Правилото на Заицев:
Кога водород халид се елиминира од секундарните и терциерните халоалкани, атом на водород се елиминира од најмалку хидрогенизираниот јаглероден атом.
5. Дехалогенација. Кога цинкот делува на дибромо дериват на алкан, халогените атоми лоцирани на соседните јаглеродни атоми се елиминираат и се формира двојна врска: 
Физички својства
Првите три претставници на хомологната серија алкени се гасови, супстанциите од составот C5H10-C16H32 се течности, а повисоките алкени се цврсти материи.
Точките на вриење и топење природно се зголемуваат со зголемување на молекуларната тежина на соединенијата.
Хемиски својства
Реакции на додавање
Да потсетиме дека карактеристична карактеристика на претставниците на незаситените јаглеводороди - алкени е способноста да влегуваат во реакции на додавање. Повеќето од овие реакции се одвиваат преку механизмот за електрофилно додавање.
1. Хидрогенизација на алкените. Алкените се способни да додаваат водород во присуство на катализатори за хидрогенизација - метали - платина, паладиум, никел:
CH3-CH2-CH=CH2 + H2 -> CH3-CH2-CH2-CH3
Оваа реакција се јавува и при атмосферски и при покачен притисок и не бара висока температура, бидејќи е егзотермна. Кога температурата се зголемува, истите катализатори можат да предизвикаат обратна реакција - дехидрогенизација.
2. Халогенација (додавање на халогени). Интеракцијата на алкен со бром вода или раствор од бром во органски растворувач (CCl4) доведува до брзо обезбојување на овие раствори како резултат на додавање на халогена молекула во алкен и формирање на дихалоалкани.
Марковников Владимир Василиевич
(1837-1904)
Руски органски хемичар. Формулирани (1869) правила за насоката на супституција, елиминација, додавање при двојна врска и реакции на изомеризација во зависност од хемиската структура. Студирал (од 1880 г.) составот на нафтата и ги поставил основите на петрохемијата како самостојна наука. Откриена (1883) нова класа на органски супстанции - цикло-парафини (нафтени).
3. Хидрохалогенација (додавање на водород халид).
Реакцијата на додавање водород халид ќе биде разгледана подетално подолу. Оваа реакција го почитува правилото на Марковников:
Кога водород халид се прикачува на алкен, водородот се прикачува на похидрогенизираниот јаглероден атом, т.е.
4. Хидратација (додавање вода). Хидратацијата на алкените доведува до формирање на алкохоли. На пример, додавањето вода во етенот е основа на еден од индустриските методи за производство на етил алкохол:
CH2=CH2 + H2O -> CH3-CH2OH
етен етанол
Забележете дека примарен алкохол (со хидрокси група на примарниот јаглерод) се формира само кога етенот е хидриран. Кога се хидрираат пропен или други алкени, се формираат секундарни алкохоли. 
Оваа реакција, исто така, се одвива во согласност со правилото на Марковников - водороден катјон се прикачува на повеќе хидрогенизиран јаглероден атом, а хидрокси група се прикачува на помалку хидрогенизиран.
5. Полимеризација. Посебен случај на додавање е реакцијата на полимеризација на алкените:
Оваа реакција на додавање се јавува преку механизам на слободни радикали.
Реакции на оксидација
Како и сите органски соединенија, алкените согоруваат во кислород за да формираат CO2 и H20.
За разлика од алканите, кои се отпорни на оксидација во растворите, алкените лесно се оксидираат со дејство на водени раствори на калиум перманганат. Во неутрални или малку алкални раствори, се случува оксидација на алкените до диоли (дихидрични алкохоли), а хидроксилните групи се додаваат на оние атоми меѓу кои постоела двојна врска пред оксидацијата.
Како што веќе знаете, незаситените јаглеводороди - алкени се способни да влезат во реакции на додавање. Повеќето од овие реакции се одвиваат преку механизмот за електрофилно додавање.
Електрофилна врска
Електрофилните реакции се реакции кои се случуваат под влијание на електрофили - честички кои имаат недостаток на густина на електрони, на пример, неисполнета орбитала. Наједноставната електрофилна честичка е водородниот катјон. Познато е дека водородниот атом има еден електрон во третата орбитала. Водороден катјон се формира кога атомот го губи овој електрон, така што водородниот катјон воопшто нема електрони:
Н· - 1е - -> Н +
Во овој случај, катјонот има прилично висок афинитет на електрони. Комбинацијата на овие фактори го прави водородниот катјон прилично силна електрофилна честичка.
Формирањето на водороден катјон е можно за време на електролитичката дисоцијација на киселините:
НВr -> Н + + Вr -
Поради оваа причина, многу електрофилни реакции се случуваат во присуство и учество на киселини.
Електрофилните честички, како што беше споменато претходно, делуваат на системи кои содржат области со зголемена густина на електрони. Пример за таков систем е повеќекратна (двојна или тројна) врска јаглерод-јаглерод.
Веќе знаете дека јаглеродните атоми меѓу кои се формира двојна врска се во состојба на sp 2 хибридизација. Нехибридизираните p-орбитали на соседните јаглеродни атоми лоцирани во истата рамнина се преклопуваат, формирајќи П-врска која е помалку силна од Þ-врската и што е најважно лесно се поларизира под влијание на надворешно електрично поле. Тоа значи дека кога се приближува позитивно наелектризираната честичка, електроните на CS врската се поместуваат кон неа и т.н. П-комплекс.
Излегува П-комплексен и при додавање на водороден катјон на П- врски. Се чини дека водородниот катјон напаѓа во густината на електроните што излегува од рамнината на молекулата П-поврзување и приклучување кон него. 
Во следната фаза се случува целосно поместување на електронскиот пар П-поврзување со еден од атомите на јаглеродот, што доведува до појава на осамен пар електрони на него. Орбиталата на јаглеродниот атом на кој се наоѓа овој пар и неокупираната орбитала на водородниот катјон се преклопуваат, што доведува до формирање на ковалентна врска преку механизмот донор-акцептор. Вториот јаглероден атом сè уште има непополнета орбитала, т.е. позитивен полнеж.
Добиената честичка се нарекува карбокација бидејќи содржи позитивен полнеж на јаглеродниот атом. Оваа честичка може да се комбинира со кој било анјон, честичка која има осамен електронски пар, т.е. нуклеофил.
Да го разгледаме механизмот на електрофилната реакција на додавање користејќи го примерот на хидроброминација (додавање на водород бромид) на етен:
СН2= СН2 + НВг --> СНВr-СН3
Реакцијата започнува со формирање на електрофилна честичка - водороден катјон, кој се јавува како резултат на дисоцијација на молекула на водород бромид.
Напади водородни катјони П- поврзување, формирање П- комплекс кој брзо се претвора во карбокација: 
Сега да погледнеме во покомплексен случај.
Реакцијата на додавање на водород бромид на етен се одвива недвосмислено, а интеракцијата на водород бромид со пропен теоретски може да даде два производи: 1-бромопропан и 2-бромопропан. Експерименталните податоци покажуваат дека главно се произведува 2-бромопропан.
За да го објасниме ова, ќе треба да ја земеме предвид посредната честичка - карбокацијата.
Додавањето на водороден катјон на пропен може да доведе до формирање на два карбокации: ако водородниот катјон се приклучи на првиот јаглероден атом, атомот сместен на крајот од синџирот, тогаш вториот ќе има позитивен полнеж, т.е. центарот на молекулата (1); ако се приклучи на вториот, тогаш првиот атом ќе има позитивен полнеж (2). 
Преференцијалната насока на реакцијата ќе зависи од тоа кој карбокација е позастапен во медиумот за реакција, што, пак, се определува со стабилноста на карбокацијата. Експериментот покажува доминантно формирање на 2-бромопропан. Ова значи дека формирањето на карбокација (1) со позитивен полнеж на централниот атом се случува во поголема мера.
Поголемата стабилност на оваа карбокација се објаснува со фактот што позитивниот полнеж на централниот јаглероден атом се компензира со позитивниот индуктивен ефект на две метил групи, чиј вкупен ефект е повисок од +/- ефектот на една етил група:
Законите на реакциите на хидрохалогенација на алкените ги проучувал познатиот руски хемичар В.В.Марковников, ученик на А.М.Батлеров, кој, како што споменавме погоре, го формулирал правилото што го носи неговото име.
Ова правило е воспоставено емпириски, односно експериментално. Во моментов, можеме да дадеме сосема убедливо објаснување за тоа.
Интересно е што и другите електрофилни реакции на додавање го почитуваат правилото на Марковников, па би било точно да се формулира во поопшта форма.
Во реакциите на електрофилна адиција, електрофилот (честичка со непополнета орбитала) додава на повеќе хидрогенизиран јаглероден атом, а нуклеофилот (честичка со осамен пар електрони) додава на помалку хидрогенизиран.
Полимеризација
Посебен случај на реакција на додавање е реакцијата на полимеризација на алкените и нивните деривати. Оваа реакција се одвива со механизмот за додавање слободни радикали:
Полимеризацијата се изведува во присуство на иницијатори - соединенија на пероксид, кои се извор на слободни радикали. Соединенијата на пероксид се супстанции чии молекули ја вклучуваат групата -O-O-. Наједноставното соединение со пероксид е водород пероксид HOOH.
На температура од 100 °C и притисок од 100 MPa, се случува хомолиза на нестабилната врска кислород-кислород и формирање на радикали - иницијатори на полимеризација. Под влијание на KO- радикалите се започнува полимеризација која се развива како реакција на додавање на слободните радикали. Растот на ланецот престанува кога во реакционата смеса се јавува рекомбинација на радикали - полимерниот синџир и радикали или COCH2CH2-.
Користејќи ја реакцијата на полимеризација на слободните радикали на супстанции кои содржат двојна врска, се добиваат голем број соединенија со висока молекуларна тежина: 
Употребата на алкени со различни супституенти овозможува да се синтетизира широк спектар на полимерни материјали со широк опсег на својства. 
Сите овие полимерни соединенија се широко користени во различни области на човековата активност - индустрија, медицина, се користат за производство на опрема за биохемиски лаборатории, некои се посредници за синтеза на други високомолекуларни соединенија.
Оксидација
Веќе знаете дека во неутрални или малку алкални раствори се јавува оксидација на алкените до диоли (дихидрични алкохоли). Во кисела средина (раствор закиселена со сулфурна киселина), двојната врска е целосно уништена и јаглеродните атоми меѓу кои постоела двојната врска се претвораат во јаглеродни атоми од карбоксилната група: 
Деструктивната оксидација на алкените може да се користи за да се одреди нивната структура. Така, на пример, ако оцетна и пропионска киселина се добиени при оксидација на одреден алкен, тоа значи дека пентен-2 претрпел оксидација, а ако се добие маслен киселина и јаглерод диоксид, тогаш оригиналниот јаглеводород е пентен-1 .
Апликација
Алкените се широко користени во хемиската индустрија како суровини за производство на различни органски материи и материјали.
На пример, етенот е почетен материјал за производство на етанол, етилен гликол, епоксиди и дихлороетан.
Големо количество етен се преработува во полиетилен, кој се користи за правење филм за пакување, садови, цевки и материјали за електрична изолација.
Од пропенот се добиваат глицерин, ацетон, изопропанол и растворувачи. Со полимеризација на пропенот, се добива полипропилен, кој е супериорен во однос на полиетиленот во многу аспекти: има повисока точка на топење и хемиска отпорност.
Во моментов, влакна со уникатни својства се произведуваат од полимери - аналози на полиетилен. На пример, полипропиленските влакна се посилни од сите познати синтетички влакна.
Материјалите направени од овие влакна се ветувачки и се повеќе се користат во различни области на човековата активност.
1. Кои видови изомеризам се карактеристични за алкените? Напишете ги формулите за можни изомери на пентен-1.
2. Од кои соединенија може да се добијат: а) изобутен (2-метилпропен); б) бутен-2; в) бутен-1? Напиши ги равенките за соодветните реакции.
3. Дешифрирајте го следниот синџир на трансформации. Наведете ги соединенијата A, B, C. 4. Предложете метод за добивање на 2-хлоропропан од 1-хлоропропан. Напиши ги равенките за соодветните реакции.
5. Предложете метод за прочистување на етанот од етиленски нечистотии. Напиши ги равенките за соодветните реакции.
6. Наведете примери на реакции со кои може да се направи разлика помеѓу заситените и незаситените јаглеводороди.
7. За целосна хидрогенизација на 2,8 g алкен, потрошени се 0,896 литри водород (н.е.). Која е молекулската тежина и структурната формула на ова соединение, кое има нормален синџир на јаглеродни атоми?
8. Каков гас има во боцата (етен или пропен), ако се знае дека за целосно согорување на 20 cm3 од овој гас биле потребни 90 cm3 (n.s.) кислород?
9*. Кога алкен реагира со хлор во темница, се формираат 25,4 g дихлорид, а кога овој алкен со иста маса реагира со бром во јаглерод тетрахлорид, се формираат 43,2 g дибромид. Определете ги сите можни структурни формули на почетниот алкен.
Историја на откривање
Од горенаведениот материјал, веќе разбравме дека етиленот е предок на хомологната серија на незаситени јаглеводороди, која има една двојна врска. Нивната формула е C n H 2n и се нарекуваат алкени.
Во 1669 година, германскиот лекар и хемичар Бехер бил првиот што добил етилен со реакција на сулфурна киселина со етил алкохол. Бечер откри дека етиленот е хемиски поактивен од метанот. Но, за жал, во тоа време научникот не можеше да го идентификува добиениот гас и затоа не му додели никакво име.
Малку подоцна, холандските хемичари го користеа истиот метод за производство на етилен. И бидејќи, при интеракција со хлорот, тој имаше тенденција да формира мрсна течност, соодветно го доби името „нафтен гас“. Подоцна се дозна дека оваа течност е дихлороетан.
На француски, терминот „масло“ е oléfiant. И откако беа откриени други јаглеводороди од овој тип, Антоан Фуркроа, француски хемичар и научник, воведе нов термин кој стана вообичаен за целата класа на олефини или алкени.
Но, веќе на почетокот на деветнаесеттиот век, францускиот хемичар Ј. Геј-Лусак откри дека етанолот се состои не само од „нафтен“ гас, туку и од вода. Покрај тоа, истиот гас бил откриен и во етил хлорид.
И иако хемичарите утврдиле дека етиленот се состои од водород и јаглерод и веќе го знаеле составот на супстанциите, тие долго време не можеле да ја најдат неговата вистинска формула. И само во 1862 година Е. Ерленмаер успеа да докаже присуство на двојна врска во молекулата на етилен. Ова го препозна и рускиот научник А.М.Батлеров и експериментално ја потврди точноста на оваа гледна точка.
Појава во природата и физиолошка улога на алкените
Многу луѓе се заинтересирани за прашањето каде алкените можат да се најдат во природата. Значи, излегува дека тие практично не се појавуваат во природата, бидејќи неговиот наједноставен претставник, етилен, е хормон за растенијата и се синтетизира во нив само во мали количини.
Точно е дека во природата постои таков алкен како мускалур. Овој еден од природните алкени е сексуална привлечност на женската домашна мушичка.
Вреди да се обрне внимание на фактот дека, со висока концентрација, пониските алкени имаат наркотичен ефект што може да предизвика конвулзии и иритација на мукозните мембрани.
Примени на алкени
Тешко е да се замисли животот на современото општество денес без употреба на полимерни материјали. Бидејќи, за разлика од природните материјали, полимерите имаат различни својства, тие се лесни за обработка, а ако се погледне цената, тие се релативно евтини. Друг важен аспект во корист на полимерите е тоа што многу од нив може да се рециклираат.
Алкените ја нашле својата употреба во производството на пластика, гума, филмови, тефлон, етил алкохол, ацеталдехид и други органски соединенија.
Во земјоделството се користи како средство кое го забрзува процесот на зреење на плодовите. Пропиленот и бутилените се користат за производство на различни полимери и алкохоли. Но, во производството на синтетичка гума, се користи изобутилен. Затоа, можеме да заклучиме дека е невозможно да се направи без алкени, бидејќи тие се најважните хемиски суровини.
Индустриска употреба на етилен
Во индустриско ниво, пропилен обично се користи за синтеза на полипропилен и за производство на изопропанол, глицерол, бутиралдехиди итн. Секоја година побарувачката за пропилен се зголемува.
Алкените се незаситени алифатични јаглеводороди со една или повеќе двојни врски јаглерод-јаглерод. Двојна врска трансформира два јаглеродни атоми во рамна структура со агли на врска помеѓу соседните врски од 120°C:
Хомологната серија на алкени има општа формула; нејзините први два члена се етен (етилен) и пропен (пропилен):
Членовите на голем број алкени со четири или повеќе јаглеродни атоми покажуваат изомеризам на положбата на врската. На пример, алкен со формулата има три изомери, од кои два се изомери на позицијата на врската:
Забележете дека синџирот на алкен е нумериран од крајот најблиску до двојната врска. Позицијата на двојната врска е означена со долниот од двата броја, кои одговараат на двата јаглеродни атоми поврзани со двојната врска. Третиот изомер има разгранета структура:
Бројот на изомери на кој било алкен се зголемува со бројот на јаглеродни атоми. На пример, хексенот има три изомери на позицијата на врската:
Диенот е бута-1,3-диен, или едноставно бутадиен:
Соединенијата што содржат три двојни врски се нарекуваат триени. Соединенијата со повеќекратни двојни врски колективно се нарекуваат полиени.
Физички својства
Алкените имаат малку пониски точки на топење и вриење од нивните соодветни алкани. На пример, пентанот има точка на вриење. Етилен, пропен и три изомери на бутен се гасовити на собна температура и нормален притисок. Алкените со број на јаглеродни атоми од 5 до 15 се во течна состојба во нормални услови. Нивната испарливост, како онаа на алканите, се зголемува во присуство на разгранување во јаглеродниот синџир. Алкените со повеќе од 15 јаглеродни атоми се цврсти материи во нормални услови.
Добиени во лабораториски услови
Двата главни методи за производство на алкени во лабораторија се дехидрација на алкохоли и дехидрохалогенизација на халоалканите. На пример, етилен може да се добие со дехидрација на етанол под дејство на вишок на концентрирана сулфурна киселина на температура од 170 ° C (види дел 19.2):
Етилен може да се произведе и од етанол со пропуштање на пареа на етанол преку површината на загреаната алумина. За таа цел, можете да ја користите инсталацијата шематски прикажана на сл. 18.3.
Вториот вообичаен метод за подготовка на алкени се заснова на дехидрохалогенација на халогенирани алкани во основни услови на катализа
Механизмот на овој тип на реакција на елиминација е опишан во Дел. 17.3.
Алкени реакции
Алкените се многу пореактивни од алканите. Ова се должи на способноста на -електроните на двојната врска да привлекуваат електрофили (види Дел 17.3). Затоа, карактеристичните реакции на алкените се главно електрофилни реакции на додавање на двојната врска:
Многу од овие реакции имаат јонски механизми (види Дел 17.3).
Хидрогенизација
Ако некој алкен, на пример етилен, се измеша со водород и ја помине оваа смеса преку површината на платина катализатор на собна температура или никел катализатор на температура од околу 150 ° C, тогаш ќе дојде до додавање
водород на двојната врска на алкенот. Ова го произведува соодветниот алкан:
Овој тип на реакција е пример за хетерогена катализа. Неговиот механизам е опишан во Дел. 9.2 и е прикажано шематски на сл. 9.20.
Додавање на халогени
Хлорот или бромот лесно се додаваат на двојната врска на алкенот; оваа реакција се јавува во неполарни растворувачи, како што се тетрахлорометан или хексан. Реакцијата се одвива со јонски механизам, кој вклучува формирање на карбокација. Двојната врска ја поларизира халогената молекула, претворајќи ја во дипол:
Затоа, растворот на бром во хексан или тетрахлорометан станува безбоен кога се протресува со алкен. Истото се случува ако протресете алкен со бромна вода. Бромната вода е раствор на бром во вода. Овој раствор содржи хипобромна киселина. Молекула на хипобромна киселина се прикачува на двојната врска на алкенот, што резултира со формирање на бромо-супституиран алкохол. На пример
Додавање на водородни халиди
Механизмот на овој тип на реакција е опишан во Дел. 18.3. Како пример, разгледајте го додавањето на водород хлорид на пропенот:
Забележете дека производот од оваа реакција е 2-хлоропропан, а не 1-хлоропропан:
Во такви реакции на додавање, најелектронегативниот атом или најелектронегативната група секогаш се додава на јаглеродниот атом поврзан со
најмал број на атоми на водород. Овој модел се нарекува Марковниково правило.
Преференцијалното прицврстување на електронегативен атом или група на јаглеродниот атом поврзан со најмал број атоми на водород се должи на зголемувањето на стабилноста на карбокацијата како што се зголемува бројот на алкилни супституенти на јаглеродниот атом. Ова зголемување на стабилноста пак се објаснува со индуктивниот ефект што се јавува кај алкилните групи, бидејќи тие се донатори на електрони:
Во присуство на кој било органски пероксид, пропенот реагира со водород бромид, т.е. не според правилото на Марковников. Таквиот производ се нарекува анти-Марковников. Се формира како резултат на реакција која се јавува со радикален, а не со јонски механизам.
Хидратација
Алкените реагираат со ладна концентрирана сулфурна киселина за да формираат алкил водород сулфати. На пример
Оваа реакција е додаток бидејќи вклучува додавање на киселина при двојна врска. Тоа е обратна реакција на дехидрација на етанол за да се формира етилен. Механизмот на оваа реакција е сличен на механизмот на додавање на водородни халиди при двојната врска. Тоа вклучува формирање на карбокациски посредник. Ако производот од оваа реакција се разреди со вода и нежно се загрее, се хидролизира и формира етанол:
Реакцијата на додавање на сулфурна киселина на алкени го почитува правилото на Марковников:
Реакција со закиселен раствор на калиум перманганат
Виолетовата боја на закиселениот раствор на калиум перманганат исчезнува ако овој раствор се протресе во смеса со кој било алкен. Настанува хидроксилација на алкен (воведување на хидрокси група формирана како резултат на оксидација), која како резултат се претвора во диол. На пример, кога вишокот на етилен се протресува со закиселен раствор, се формира етан-1,2-диол (етилен гликол).
Ако алкен се протресе со вишок на -јонски раствор, настанува оксидативно расцепување на алкенот, што доведува до формирање на алдехиди и кетони:
Алдехидите формирани во овој случај подлежат на дополнителна оксидација за да формираат карбоксилни киселини.
Хидроксилацијата на алкените за да се формираат диоли, исто така, може да се изврши со користење на алкален раствор на калиум перманганат.
Реакција со пербензоева киселина
Алкените реагираат со перокси киселини (перациди), како што е пербензоевата киселина, за да формираат циклични етери (епоксидни соединенија). На пример
Кога епоксиетанот нежно се загрева со разреден раствор на киселина, се формира етан-1,2-диол:
Реакции со кислород
Како и сите други јаглеводороди, алкените согоруваат и, со многу воздух, формираат јаглерод диоксид и вода:
Со ограничен воздушен пристап, согорувањето на алкените доведува до формирање на јаглерод моноксид и вода:
Бидејќи алкените имаат поголема релативна содржина на јаглерод од соодветните алкани, тие горат со позачаден пламен. Ова се должи на формирањето на јаглеродни честички:
Ако измешате кој било алкен со кислород и ја поминете оваа смеса преку површината на сребрен катализатор, епксиетанот се формира на температура од околу 200 ° C:
Озонолиза
Кога гасот од озон се пропушта низ раствор на алкен во трихлорометан или тетрахлорометан на температури под 20 °C, се формира озонид на соодветниот алкен (оксиран).
Озонидите се нестабилни соединенија и можат да бидат експлозивни. Тие се подложени на хидролиза за да формираат алдехиди или кетони. На пример
Во овој случај, дел од метаналот (формалдехид) реагира со водород пероксид, формирајќи метана (мравја) киселина:
Полимеризација
Наједноставните алкени можат да се полимеризираат за да формираат соединенија со висока молекуларна тежина кои ја имаат истата емпириска формула како и основниот алкен:
Оваа реакција се јавува при висок притисок, температура од 120°C и во присуство на кислород, кој делува како катализатор. Меѓутоа, полимеризацијата на етилен може да се изврши при помал притисок доколку се користи катализатор на Ziegler. Еден од најчестите Ziegler катализатори е мешавина од триетиалуминиум и титаниум тетрахлорид.
Полимеризацијата на алкените е разгледана подетално во Дел. 18.3.
Се вчитува...