Алкен
-
Определение и классификация алкенов
- Алкены, или олефины, содержат двойную углерод-углеродную связь.
- Двойная связь может быть внутренней или концевой.
- Концевые алкены называются α-олефинами.
- IUPAC рекомендует использовать «алкен» только для ациклических углеводородов с одной двойной связью.
-
Гомологический ряд и изомерия
- Ациклические алкены образуют гомологичный ряд с общей формулой CnH2n.
- При n ≥ 4 возможны изомеры с различными положениями и конформациями двойной связи.
- Алкены бесцветны, неполярны и легко воспламеняются.
-
Структура и связывание
- Двойная связь состоит из сигма- и пи-связей.
- Пи-связь слабее сигма-связи и лежит вне основной оси С-С.
- Вращение вокруг двойной связи ограничено.
-
Изомерия и формы
- Алкены могут иметь цис- и транс-изомеры.
- E- и Z-конфигурации используются для молекул с различными заместителями.
- Молекулярная геометрия алкенов включает углы связи около 120°.
-
Физические свойства и реакции
- Алкены имеют более сильный запах, чем алканы.
- Алкены более реакционноспособны, чем алканы, и участвуют в полимеризации и алкилировании.
- Гидрирование и галогенирование являются важными реакциями.
-
Бромный тест и бромное число
- Бромный тест используется для определения насыщенности углеводородов.
- Бромное число определяется количеством брома, вступающего в реакцию со 100 г продукта.
- Более высокое бромное число указывает на более высокую степень ненасыщенности.
-
Гидратация алкенов
- Алкены подвергаются гидратации с использованием сильной кислоты.
- Первый этап гидратации включает образование карбокатиона.
- Конечный результат реакции — спирт.
-
Гидрогалогенирование
- Гидрогалогенирование включает добавление Н−Х к ненасыщенным углеводородам.
- Образуются новые связи C−H и C−X σ.
- Образование промежуточного карбокатиона происходит избирательно.
-
Циклоприсоединение
- Алкены присоединяются к диенам с образованием циклогексенов.
- Реакция протекает с сохранением стереохимии.
- При облучении ультрафиолетом алкены димеризуются.
-
Окисление алкенов
- Алкены вступают в реакцию с перкарбоновыми кислотами и перекисью водорода.
- Окисление может быть остановлено на вицинальном диоле.
- Алкены реагируют с озоном, что приводит к разрыву двойной связи.
-
Полимеризация алкенов
- Конечные алкены являются предшественниками полимеров.
- Полимеры из алкена называются полиолефинами.
- Полимеризация может протекать по различным механизмам.
-
Аллильное замещение
- Наличие π−связи C=C ослабляет энергию диссоциации аллильных C-H связей.
- Аллильные связи C-H могут быть галогенированы.
-
Метатезис и комплексообразование металлов
- Алкены подвергаются олефиновому метатезису.
- В алкеновых комплексах переходных металлов алкены служат лигандами.
-
Синтез алкенов
- Алкены получают путем крекинга углеводородов.
- Каталитическое дегидрирование также используется для синтеза алкенов.
- Реакции элиминации включают удаление алкилгалогенидов и спиртов.
- Синтез из карбонильных соединений включает альдольную конденсацию и конденсацию Кневенагеля.
-
Преобразование кетонов в алкены
- Кетоны могут быть преобразованы в алкены через тозилгидразон с использованием метоксида натрия или алкиллития.
-
Синтез алкенов из алкенов
- Поэтапная полимеризация этилена позволяет получать длинные цепочки, такие как полиэтилен.
- Метатезис олефинов используется для получения более коротких цепей, например, для производства поверхностно-активных веществ.
- Гидровинилирование начинается с алкена и включает добавление водорода и винильной группы.
-
Синтез алкенов из алкинов
- Восстановление алкинов гидрированием или гидроборированием приводит к цис-алкенам.
- Восстановление алкина металлическим натрием в жидком аммиаке дает трансалкены.
- Карбометаллирование алкинов приводит к образованию производных алкенов.
-
Перегруппировки и реакции
- Алкены могут быть синтезированы из других алкенов через реакции перегруппировки, такие как реакция енэ и перегруппировка Коупа.
- В реакции Дильса–Альдера производное циклогексена получают из диена и алкена.
-
Применение алкенов
- Ненасыщенные углеводороды используются для производства пластмасс, лекарств и других материалов.
- Алкены широко распространены в природе, особенно в растениях.
-
Номенклатура ИЮПАК
- Алкен — это ациклический углеводород с одной двойной связью между атомами углерода.
- Для прямоцепочечных алкенов название формируется путем изменения суффикса -an- на -en-.
- Для разветвленных алкенов применяются правила, включающие нумерацию атомов углерода и указание положения двойной связи.
- Цис–транс-изомерия обозначается приставками цис- или транс- перед названием.
- ИЮПАК рекомендует использовать обозначение E–Z для более общего обозначения конфигурации.
-
Группы, содержащие двойные связи
- ИЮПАК признает винильную и аллильную группы как углеводородные группы, содержащие двойные связи C=C.