coolreferat.com.ua сторінка 1сторінка 2



Міністерство освіти Р.Ф.

Курська державна сільськогосподарська

академія ім. Проф. І. І. Іванова

РЕФЕРАТ ПО

Органічної хімії

ТЕМА:

ОТРИМАННЯ АЛКАНІВ, АЛКЕНІВ, АЛКИНОВ.

НАЙВАЖЛИВІШІ ПРЕДСТАВНИКИ.

ЗАСТОСУВАННЯ В ПРОМИСЛОВОСТІ.

Виконав:

КУРСЬК-2001

План.


    1. Алка (граничні вуглеводні).




    1. МЕТОДИ ОТРИМАННЯ АЛКАНОВ.




    1. ПРЕДСТАВНИКИ АЛКАНОВ.




    1. Алкени (Етиленові вуглеводні).




    1. МЕТОДИ ОТРИМАННЯ АЛКЕНОВ.




    1. ПРЕДСТАВНИКИ АЛКЕНОВ.




    1. АЛКИНОВ (ацетиленові вуглеводні).




    1. МЕТОДИ ОТРИМАННЯ АЛКИНОВ.




    1. ПРЕДСТАВНИКИ АЛКИНОВ.


4. ЗАСТОСУВАННЯ АЛКАНІВ, АЛКЕНІВ, АЛКИНОВ.

1.1 граничні вуглеводні (алкани).

Граничними вуглеводнями (алканами) називаються сполуки, що складаються з атомів вуглецю і водню, з'єднаних між собою тільки Q-зв'язками, і не містять циклів. У алканах атоми вуглецю знаходяться в ступені гібридизації sp3.

1.2 Методи отримання алканів.

Головним природним джерелом граничних вуглеводнів є нафта, а для перших членів гомологічного ряду - природний газ. Проте виділення індивідуальних з'єднань з нафти або продуктів її крекінга- вельми трудомістка, а часто і нездійсненне завдання, тому доводиться вдаватися до синтетичним методам отримання.

1. Алкани утворюються при дії металевого натрію на моногалогенпроізводние - реакція Вюрца:

НзС-СН2-Вг + Вг-СН2-СH3 СНЗ-СН2-СН2-СНЗ + 2NaBr

Якщо взяті різні галогенпохідних, то утворюється суміш трьох різних алканів, так що ймовірність зустрічі в реакційному комплексі молекул однакових або різних дорівнює, а реакційна здатність їх близька:

3C2H5I + 3CH3CH2CH2I С4Н10 + С5Н12 + С6Н14 + 6NaI

2. Алкани можуть бути отримані при відновленні алкенів або алкинов воднем у присутності каталізаторів:

НзС-СН = СН-СНЗ НзС-СН2-СН2-СНЗ
3. Найрізноманітніші похідні алканів можуть бути відновлені при високій температурі іодістоводородной кислотою:

H 3C H3C

CHBr + 2HI CH2 + HBr + I2

H3C H3C
Однак у цих випадках іноді спостерігається часткова ізомеризація вуглецевого скелета - утворюються більш розгалужені алкани.
4. Алкани можуть бути отримані при сплаву солей карбонових кислот з лугом. Утворений при цьому алкан містить на один атом вуглецю менше, ніж вихідна карбонова кислота:
O

СНЗ-С + NaOH CH4 + Na2C03

ONa

1.3 Представники алканів

Відповідно до теорії будови А. М. Бутлерова, фізичні властивості речовин залежать від їх складу і будови. Розглянемо на прикладі граничних вуглеводнів зміна фізичних властивостей в гомологічної ряду.

Чотири перші члена гомологічного ряду, починаючи з метану, газоподібні речовини. Починаючи з пентану і вище, нормальні вуглеводні являють собою рідини. Метан згущується в рідину лише при -162 ° С. У подальших членів ряду температура кипіння зростає, причому при переході до наступного гомологів вона зростає приблизно на 25 °.

Щільність вуглеводнів при температурі кипіння для нижніх членів ряду збільшується спочатку швидко, а потім усе повільніше: від 0,416 в метану до величини, дещо більшою 0,78 .Температура плавлення нормальних вуглеводнів в гомологічної ряду збільшується повільно. Починаючи з вуглеводню С16Н34, вищі гомологи при звичайній температурі - речовини тверді.

Температура кипіння у всіх розгалужених алканів нижче, ніж у нормальних алканів, і притому тим нижче, чим більше розгалужена вуглецева ланцюг молекули. Це видно, наприклад, з порівняння температур кипіння трьох ізомерних пентанов. Навпаки, температура плавлення виявляється найвищою у ізомерів з максимально розгалуженої вуглецевої ланцюгом. Так, з усіх ізомерних октанов лише гекса-метілетап (СН3) 3С-С (СНЗ) 3 є твердим речовиною вже при звичайній температурі (т. Пл. 104 ° С). Ці закономірності пояснюються наступними причинами.

Перетворенню рідини в газ перешкоджають ван-дер-ваальсові сили взаємодії між атомами окремих молекул. Тому чим більше атомів в молекулі, тим вище температура кипіння речовини, отже, в гомологічної ряду температура кипіння повинна рівномірно зростати. Якщо порівняти сили взаємодії молекул н -пентана і неопентана, то ясно, що ці сили більше для молекули з нормальною ланцюгом вуглецевих атомів, ніж для розгалужених, оскільки в молекулі неопентана центральний атом взагалі виключений зі взаємодії.

Головним чинником, що впливає на температуру плавлення речовини, є щільність упаковки молекули в кристалічній решітці. Чим симетричніше молекула, тим щільніше її упаковка в кристалі і тим вища температура плавлення (у н -пентана -132 ° C, у неопентана -20 ° С)


2.1 алкени (Етиленові вуглеводні, олефіни)

Вуглеводні, в молекулі яких крім простих Q-зв'язків вуглець - вуглець і вуглець - водень є вуглець-вуглецеві

-зв'язку, називаються неграничними. Так як освіта - зв'язку формально еквівалентно втрати молекулою двох атомсв годорода, то ненасичені вуглеводні містять на 2п атомів иодорода менше, ніж граничні, де n число - Зв'язків
С6H14 C6H12 C6H10 C6H8 C6H6
Ряд, члени якого відрізняються один від одного на (2Н) n, називається ізологіческім поруч. Так, у наведеній вище схемі изологов є гексан, гекса, гексадіени, гексіни, гексатріени і бензол.

Вуглеводні, що містять одну - Зв'язок (т. Е. Подвійну зв'язок), називаваются алкенами (олефінами) або, по першому члену ряду - етилену, етиленовими вуглеводнями. Загальна формула їх гомологічного ряду - CnH2n
2.2 Методи отримання алкенів

При дії спиртових розчинів їдких лугів на галогенпохідних: відщеплюється галогенводород і утворюється подвійний зв'язок:

H3C-CH2-CH2Br H3C-CH = CH2 + NaBr + H2O

Бромистий пропив Пропиляний

Якщо в? -положенні До атома вуглецю, пов'язаному з галогеном, знаходиться третинний, вторинний і первинний атоми водню, то переважно відщеплюється третинний атом водню, меншою мірою вторинний і тим більше первинний (правило Зайцева):

CH3 CH3



CH2 CH2



H3C-C-CI H3C-C + KCL + H2O



CH C



H3C CH3 H3C CH3

2,3-Диметил-3-хлорпентан 2,3-Діметелпентен-2

Це пов'язано з термодинамічної стійкістю утворюються алке-нoв. Чим більше заступників має алкен у вінільних атомів вуглецю, тим вище його стійкість.

2. Дією на спирти водовіднімаючих засобів: а) при пропущенні спиртів над окисом алюмінію при 300-400 ° С.

НзС-СН-СН2.-СНЗ НзС-СН = СН-СНЗ

OH Бутен-2

Втор -Бутіловий спирт


б) при дії на спирти сірчаної кислоти в м'яких умовах реакція йде через проміжне утворення ефірів сірчаної кислоти:

Н ЗС-СН-СНЗ НзС-СН-СН3 H3C-CH = CH2

OH O-SO3H

ізопропнлопип спирт

При дегідратації спиртів в жорстких умовах в кислих середовищах спостерігається та ж закономірність у отщеплении водневих атомів різного типу, як і при відщеплення галогенводорода.

Першою стадією цього процесу є протонирование спирту, після чого відщеплюєтьсямолекула води і утворюється карбкатион:
З Нз-СН2-СН-СНЗ + H CH3-CH2-CH-CH3 CH3-CH-CH-

OH OH

HH

C H3 CH3-CH-CH-CH3 CH3-CH = CH-CH3
Утворився карбкатион стабілізується викидом протона з сусіднього положення з утворенням подвійного зв'язку (? -елімінірованіе).У цьому випадку теж утворюється найбільш розгалужений алкен (термодинамічно більш устойчівиі). При цьому процесі часто спостерігаються перегрупування карбкатион пов'язані з изомеризацией вуглецевого скелета:

CH3 CH3

CH3 C-CH - CH3 CH3 C-CH-CH3

CH3 OH CH3
CH3 CH3 CH3 CH3

C-CH C = C

CH3 CH3 CH3 CH3
3. При дії Zn або Mg на дігалогенпроізводние з двома

атомами галогену у сусідніх атомів вуглецю:
CI
H3C - C CH2CI H3C - C - CH2 + MgCI2




CH3 CH3

1,2-дихлор-2-метал- ізобутилен

пропан

4. Гідруванням ацетиленових вуглеводнів над каталізаторами зі зниженою активністю (Fe або «отруєні», т. Е. Оброблені серусодержащнмі сполуками для пониження каталітичної активності, Pt і Pd):

НС С-СН (СНЗ) 2 Н2С = СН-СН (СНЗ) 2


2.3 Представники алкенів.

Як і Алка, нижчі гомологи ряду найпростіших алкенів при звичайних умовах - гази, а починаючи з С5 - низкокипящие рідини (див. Табл.).








т.пл.,

Т.

d4

Формула

Назва

° з

Кіп., ° С

Ch2 = CH2

Етилен

-169

-104

0,5660 (при -102 ° С)

СН3СН = СН3

Пропілен

-185

-47

0,6090 (при -47 "С)

СНзСНзСН = СН2 Снз-СН = СН-СНЗ

(цис) Бутен-1

-130

-5


0,6696 (при -5 ° С) 0,6352 (Пріо ° С)

-139

+4

(цис)









СНЗ-СН = СН-СНЗ

(транс) -Бутеп-2

-105

+1

0,6361 (при 0 ° С)

(транс)









(СНЗ) ЗС = СН2

Іеобутілен

-140

-7

0,6407 (при 0 ° С)


Всі алкени, як і алкани, практично нерозчинні у воді і добре розчинні в інших органічних розчинниках, за винятком метилового спирту; всі вони мають меншу щільність, ніж вода.

3.1 АЛКИНОВ (ацетиленові вуглеводні)

АЛКИНОВ називаються вуглеводні, що містять крім Q-зв'язків два

-зв'язку (потрійний зв'язок) в однієї пари вуглецевих атомів. Загальна формула гомологічного ряду ацетиленових вуглеводнів СnН2n-2 утворення однієї -зв'язку формально еквівалентно втрати двох атомів водню.

Різними фізичними методами доведено, що ацетилен C2H2 - I найпростіший представник гомологічного ряду алкінів - має лінійну молекулу, в якій довжина вуглець-вуглецевого потрійний зв'язку дорівнює 1,20 А, а довжина зв'язків вуглець-водень 1,06 A.

Зв'язки С-Н в ацетилені відносяться до числа Q-зв'язків, утворених шляхом перекривапія s-орбіталі водню з гібрідізоваться sp- орбиталью вуглецю; в молекулі є одна вуглець-вуглецева а-зв'язок (утворена перекриванням двох гібрідізоваться sp-орбі- талів вуглецю) і дві вуглець-вуглецеві -зв'язку - результат перекривання двох взаємно перпендикулярних пар «чистих» p-орбіталей і Р ) Сусідніх атомів вуглецю. Валентні кути в ацетилені на підставі цієї моделі рівні 180 ° і молекула має лінійну конформацію, що робить неможливою цис-транс- изомерию при потрійний зв'язку.
3.2Методи отримання алкинов.

Найбільш загальним способом отримання ацетиленових вуглеводнів є дію спиртового розчину лугів на дігалогенпроіз-водні граничних вуглеводнів з віцінальним (а) або геміналь-ним (б) розташуванням атомів галогену

  1. CH2Br -CH2Br -> СН СН + 2НВг

б) СНЗ-СН2-СНСl2 -> СHз-С СН + 2ІСl

CH3-CH2-CCl2-CH3 -> Снз-С С-СНЗ + 2НС1

Так як віцінальние дігалогенпроізводние зазвичай отримують приєднанням галогенів до етиленовим вуглеводням, то реакцію (а) можна розглядати як реакцію перетворення етиленових вуглеводнів в ацетиленові.

Гемінальние дігалогенпроізводние (обидва атома галогену в одного атома вуглецю) є похідними кетонів або альдегідів і, отже, за допомогою реакцій (б) можна здійснити перехід від карбонільних з'єднань до АЛКИНОВ. При отщеплении галогенводородов діє вже відоме правило Зайцева, що водень відщеплюється від вуглецевого атома, що містить меншу кількість атомів водню.

Ацетилен можна отримувати безпосередньо при високотемпературному крекінгу (термічному або електротермічному) метану або більше, складних вуглеводнів:

2СН4 Н-С С-Н + ЗН2


наступна сторінка >>