Вкажіть в ізомери первинні, вторинні і третинні атоми вуглецю
Для будь-якого алкана з формулою Сn Н2N + 2 при n> 3 можна запропонувати більш однієї структурної формули, причому число можливих варіантів різко зростає з ростом n.
Для визначення структурних ізомерів спочатку пишуть вуглецевий ланцюг з шести атомів вуглецю, вільні валентності атома вуглецю заповнюють атомами водню - СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - СН2 - СН3 - нормальний гексан. Атоми вуглецю, пов'язані з одним вуглецевим атомом, називаються первинними, з двома - вторинними, трьома - третинними. Тому атоми 1С, 6С - первинні, 2С, 3С, 4С і 5С - вторинні;
Далі утворюють ланцюга з меншим числом атомів вуглецю, інші атоми переміщують в бічний ланцюг.
атоми 3С і 4С - вторинні, 2С - третинний, інші атоми - первинні;
атоми 2С і 3С - третинні, інші - первинні.
Для утворення нових структурних ізомерів бічні радикали переміщують в вуглеводневого ланцюга.
атом 2С - четвертинний, 3С - вторинний, інші атоми - первинні.
2. Які вуглеводні можна отримати по реакції Вюрца, використовуючи суміш галогеналканов (алкилгалогенидов) - хлоретану і хлорметана?
Для визначення формули одержуваного вуглеводню по реакції Вюрца слід структурні формули галогеналканов написати такий спосіб (назустріч атомами галогену):
Утворені радикали з'єднують між собою в структурну формулу нового вуглеводню. У разі двох різних галогеналканов можливі ще дві інші комбінації радикалів, що призводять до утворення двох інших вуглеводнів:
Таким чином, при використанні в реакції Вюрца суміші галогеналканов отримати індивідуальне речовина неможливо, утворюється суміш нових вуглеводнів.
У разі визначення структури та складу галогеналканов, необхідних для отримання вуглеводню відомого складу, потрібно умовно розділити вихідний вуглеводень на два однакових фрагмента (симетричні алкани), які і утворюють одне галогенопроїзводниє. Наприклад, для бутану СН3 - СН2 - # 9553; - СН2 - СН3 це буде
У разі несиметрично побудованого вуглеводню це можуть бути будь-які два галогенопроїзводниє. Наприклад, для пентана СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - # 9553; - СН3 це Бромметан і 1-бромбутан або СН3 - СН2 - СН2 - # 9553; - СН2 - СН3 брометан і 1-бромпропан.
Слід пам'ятати, що при взаємодії даних галогенопроізводних утворюється суміш вуглеводнів, один з яких - пентан.
Який вуглеводень вийде при сплаву ацетату натрію з лугом?
Схему даного хімічного перетворення має бути поданий таким чином:
В результаті сплаву натрієвих солей карбонових кислот з лугом (або натронной вапном) утворюються вуглеводні, в складі яких на один атом вуглецю менше в порівнянні зі складом вихідної солі.
4. Які продукти утворюються при Галогенування і нитровании по Коновалову (14-20% розчин НNО3. 140 0 С) пропану?
Реакції галогенування (хлорування, бромування), нітрування протікають по свободнорадикальному механізму (радикальне заміщення - SR).
Слід пам'ятати, що під час хлорування можливе утворення декількох ізомерів - монохлорпроізводних (реакції нерегіоселектівни):
У разі монобромірованія і мононітрованія по Коновалову заміщення атома водню в алканах відбувається переважно у теоретичних, потім вторинних атомів вуглецю, тобто дані реакції протікають регіоселективно:
Алкени (Етиленові вуглеводні)
Вуглеводні, в молекулах яких між атомами вуглецю є один подвійний зв'язок (комбінація # 963; - і π- вуглець - вуглецевих зв'язків), називаються алкенами (Етиленові вуглеводні). Загальна формула гомологічного ряду алкенів Сn Н2N.
Назви ненасичених вуглеводнів складають відповідно до правил ІЮПАК (див. «Номенклатура органічних сполук»), при цьому в назві вуглеводню суфікс «ан» замінюють на «ен». Для алкенів порівняно простого будови дозволяється застосовувати назви з суфіксом «Ілен». Наприклад, етилен, пропилен і т.д.
За раціональної номенклатурі вуглеводні розглядають як похідні етилену, у якого один або кілька атомів водню заміщені на вуглеводневі радикали. При складанні назви положення цих радикалів щодо подвійного зв'язку вказують додаванням слова «симетричний» або «несиметричний».
Для етиленових вуглеводнів характерно два види ізомерії: структурна і просторова. Структурна ізомерія зумовлена двома причинами: різною будовою вуглецевого скелета (починаючи з другого члена гомологічного ряду - це ланцюг або цикл) і різним становищем подвійного зв'язку в вуглецевого ланцюга
Неможливість в нормальних умовах вільного обертання навколо подвійного зв'язку (детально див. «Изомерия органічних сполук») призводить до появи у алкенов геометричній (цис -, транс-, Z-, E-) ізомерії.
На прикладі етилену слід, використовуючи гіпотезу про sp 2 - гібридизації атомів вуглецю, вивчити природу подвійного зв'язку, розглянути схеми освіти # 963; - і π- зв'язків (див. «Хімічний зв'язок») і їх характеристики. Необхідно підкреслити відмінності в будові етилену і його гомологів (наприклад, полярність молекул). Просторова будова молекули етилену і фрагмента - С = С інших з'єднань - плоске трігональную.
При вивченні фізичних властивостей алкенів слід звернути увагу, як і в разі алканів, на закономірності в змінах властивостей (температура кипіння і плавлення, щільність, розчинність в полярних і неполярних розчинниках і т.д.) гомологів, структурних і просторових ізомерів.
При вивченні хімічних властивостей необхідно звернути особливу увагу на високу реакційну здатність етиленових вуглеводнів і пов'язати це з появою у них хімічно активного реакційного центру - π - зв'язку. Майже всі реакції відбуваються за участю зв'язку з цим. За місцем розриву подвійного зв'язку протікають реакції приєднання (радикального АR - і електрофільного АE - типу), окислення і полімеризації.
Зазначені реакції мають велике практичне застосування, широко використовуються для отримання цілого ряду цінних продуктів: одно- і двоатомних спиртів, полімерів і т.д.
Студенту необхідно знати реакції приєднання до етиленовим вуглеводнів наступних речовин: водню, галогенів (з Br2 - якісна реакція на ненасичені сполуки), галогеноводородов, сірчаної кислоти, води. При цьому слід враховувати, що електрофільне приєднання до несиметрично побудованим алкенам протікає відповідно до правила Марковникова: атом водню приєднується до найбільш Гідрований атому вуглецю при подвійному зв'язку. Такий порядок приєднання обумовлений поляризуемостью подвійного зв'язку, відмінністю в стійкості проміжних карбокатіонів. наприклад,
Слід враховувати, що реакції приєднання можуть протікати і проти правила Марковникова:
1. у разі приєднання по радикальному механізму, наприклад, приєднання НВr в присутності перекису водню:
2. при введенні до складу ненасичених вуглеводнів електроноакцепторні групи (-NO2. -CF3 і т.д.):
На відміну від алканів алкени легко окислюються. Глибина, напрямок окислення (слабке, середнє, сильне і повне окислення, озоноліз) визначаються типом окислювача і умовами проведення реакцій.
Реакції полімеризації алкенів широко використовуються для отримання цілого ряду цінних продуктів: пластмас, каучуку та ін. Студенту необхідно розглянути основні види полімеризації (катионная, аніонна, радикальна) і їх особливості, основні характеристики полімерів. Схеми полімеризації етилену і пропилену можна представити таким чином:
З лабораторних методів отримання студенту необхідно знати отримання алкенів дегідратацією спиртів, дегідрогалогенірованіе галогеналканов (дія спиртового розчину лугу), при цьому слід враховувати, що дані реакції протікають за правилом Зайцева. Широко відомі реакції дегідрування алканів, дегалогенірованія дизаміщених алканів.
Контрольні питання і вправи:
1. Чому алкени називають ненасиченими? Які ще існують назви для цього класу?
2. Назвіть такі сполуки за двома номенклатурам - ІЮПАК і раціональної:
3. Для симм-діетілетілена рассморіте всі види ізомерії, характерні для алкенів. Назвіть ізомери.
4. На прикладі пропена розгляньте схеми освіти # 963; - і π-зв'язків, вкажіть всі електронні ефекти в даному з'єднанні.
5. Напишіть такі рівняння реакцій: гідратації изобутилена, гідрохлорування бутена-1, озоноліза гексена-2, окислення в умовах реакції Вагнера бутена-2. Назвіть отримані сполуки.
6. Які вуглеводні утворюються при дегідратації наступних спиртів:
2-гексанол, 2-метілпентанола-3? Напишіть рівняння реакцій. Вкажіть умови протікання реакцій. Назвіть отримані сполуки.