Вопрос № 5. Циклоалканы (циклопарафины). Строение. Физико-химические свойства, применение

Реакции окисления

Присоединение водорода происходит к наиболее гидрированному атому углерода при двойной углерод-углеродной связи.

OH

Реакции присоединения

Химические свойства алкенов

Для алкенов наиболее типичными являются реакции присоединения. В реакциях присоединения двойная связь выступает как донор электронов, поэтому для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения.

1. Гидрирование (гидрогенизация – взаимодействие с водородом):

C_nH_2n + H₂ ^{t, Ni} → C_nH_2n+2

2. Галогенирование (взаимодействие с галогенами):

C_nH_2n + Г₂ → С_nH_2nГ₂

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂-CH₂ (1,2-дибромэтан)

│ │

Br Br

Это качественная реакция алкенов – бромная вода Br₂ (бурая жидкость) обесцвечивается.

3. Гидрогалогенирование* (взаимодействие с галогенводородами):

R-CH=CH₂ + HГ → R-CH-CH₃

│

Г

4. Гидратация* (присоединение молекул воды):

R-CH=CH₂ + H-OH ^t,H3PO4 → R- CH-CH₃

│

CH₂=CH₂ + H₂O ^t,H3PO4 → CH₃-CH₂-OH (этанол – этиловый спирт)

* Присоединение галогенводородов и воды к несимметричным алкенам происходит по правилу Марковникова В.В.

Исключения!!!

1) Если в алкене присутствует электроноакцепторный заместитель, т.е. группа, способная оттягивать на себя электронную плотность:

F₃C ← CH=CH₂ + H-Br → F₃C - CH₂ - CH₂(Br) 1,1,1- трифтор-3-бромпропан

2) Присоединение в присутствии Н₂О₂ (эффект Хараша) или органической перекиси

(R-O-O-R):

СH₃-CH=CH₂ + H-Br ^Н2О2 → H₃C - CH₂ - CH₂(Br)

5. Реакции полимеризации:

nCH₂=CH₂ ^{t, p, kat-TiCl4, Al(C2H5)3} → (-CH₂-CH₂-)_n

мономер - этилен полимер – полиэтилен

nCH₂=CH-CH₃ ^{t, p, kat} → (-CH₂-CH-)_n

│

CH₃

полимер – полипропилен

1. Горение:

C_nH_2n + 3n/2O₂ ^{t, p, kat} → nCO₂ + nH₂O + Q (пламя ярко светящее)

Частичное окисление этилена     2CH₂=CH₂ + O₂ ^{150-300, kat} → 2 CH₂-CH₂ \ ⁄ O Оксид этилена – для органического синтеза

2. Окисление перманганатом калия (р. Вагнера) в нейтральной среде– это качественная реакция алкенов, розовый раствор марганцовки обесцвечивается.

R-CH=CH₂ + KMnO₄ + H₂O → R-CH-CH₂ + MnO₂↓ + KOH

│ │

OH OH

3CH₂=CH₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3CH₂-CH₂ + 2MnO₂↓ + 2KOH

│ │

OH OH

(этиленгликоль)

Влияние среды на характер продуктов реакций окисления

1) Окисление в кислой среде при нагревании идёт до а) карбоновых кислот; б) кетонов (если атом углерода при двойной связи содержит два заместителя); в) углекислого газа (если двойная связь на конце молекулы, то образуется муравьиная кислота, которая легко окисляется до CO₂):

а) 5CH₃-CH=CH-CH₃ + 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ → 10CH₃COOH + 8MnSO₄ +4K₂SO₄ + 12H₂O

б) 5CH₃ – C = CH – CH₃+6KMnO₄+9H₂SO₄ → 5CH₃ – C – CH₃+5CH₃COOH+6MnSO₄+3K₂SO₄+9H₂O

│ ║

CH₃ O

2-метилпропен ацетон

в) CH₃ – CH₂ – CH = CH₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → CH₃CH₂COOH + CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O

2) Окисление в нейтральной или слабощелочной среде на холоде (см. выше

В отличие от предельных углеводородов, характеризующихся наличием открытых углеродных цепей, существуют углеводороды с замкнутыми цепями (циклами). По своим свойствам они напоминают обычные предельные углеводороды алканы (парафины), отсюда и произошло их название – циклоалканы (циклопарафины, нафтены). Общая формула гомологического ряда циклоалканов C_nH_2n. Представителями этого ряда соединений являются циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклогексан.

Циклопропан	Циклобутан	Циклопентан	Циклогексан

Очень часто в органической химии структурные формулы перечисленных циклоалканов изображают без символов C и H простыми геометрическими фигурами

Дата добавления: 2015-04-24