Слайд 2
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ и РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ АЛКЕНОВ, алкинов
и алкадиенов.
Слайд 3
Алкены
Алкенами называются ненасыщенные углеводороды, молекулы которых содержат одну
двойную связь.
СnН2n
олефины
Слайд 4
Этилен — самое производимое органическое соединение в мире; общее
мировое производство этилена составило 113 миллионов тонн и продолжает
расти на 2—3 % в год.
Слайд 5
Этилен образуется в растениях и является
фитогормоном.
Фитогормоны — низкомолекулярные органические вещества, вырабатываемые растениями и имеющие
регуляторные функции
- низкие концентрации (до 10−11 М)
- вызывают различные физиологические и морфологические изменения в чувствительных к их действию частях растений
Слайд 6
Действие этилена на растения впервые описано русским ученым
Д. Н. Нелюбовым в 1901.
Слайд 7
Эпинастией называется явление усиленного роста на верхней стороне
растительного органа.
(раскрывание лепестков в цветке)
Гипонастией называется усиленный
рост на нижней поверхности органа (образование кочана капусты сопровождается усиленным ростом нижних поверхностей листьев, вследствие чего раскрытые сначала листья завертываются и образуют кочан).
Слайд 8
Электронное строение этилена
Слайд 10
Геометрическая изомерия
цис-бутен-2
Ткип=4С
транс-бутен-2
Ткип=1С
π- диастереомеры
(Z)-бутен-2
(E)-бутен-2
Слайд 11
Пространственная геометрическая изомерия
2-метилбутен-1
не обладает геометрической изомерией !
Слайд 12
Химические свойства
Для алкенов характерны
реакции присоединения
Слайд 14
Поляризация молекулы реагента
реагенты
Слайд 15
Гетеролитический электрофильный
механизм, АE
(от англ. addition electrophilic)
1
стадия.
Атака алкена электрофилом с образованием карбкатиона
медленная стадия
карбкатион
π-комплекс
σ-комплекс
Слайд 16
Реакции электрофильного присоединения
карбкатион
1 стадия
Слайд 17
Реакции электрофильного присоединения
2 стадия
быстрая стадия
+ H2O →
Br+ →
(1ст.)
карбкатион
>C(Br) – C+< →
(2 ст.)
>CBr–CBr< + >CBr–CCl< + >CBr-C(OH)<
Na+Cl–
Слайд 19
+I–эффект
–I–эффект
Статический фактор
(до вступления в реакцию)
Слайд 21
Олефин BrCH=CH2 < HOOCCH=CH2 < CH2=CH2
0,03 1
Олефин < CH3CH=CH2 < (CH3)2C=CH2 < (CH3)2C=CHCH3
Скорость 2 5 10
Слайд 22
1. Галогенирование
(получение вицинальных дигалогеналканов)
Качественная реакция
Слайд 26
«Атака с противоположной стороны»
2 стадия
Транс(анти)-присоединение,
АЕ - Стереоселективная реакция
Слайд 27
Стереохимия реакций присоединения
к двойной связи
Транс (анти)-присоединение
Слайд 28
трео
Продукты транс-присоединения
рацемат
Слайд 29
Продукты транс-присоединения
Транс –
бутен-2
анти-присоединение
Br-
эритро-форма
рацемат
Слайд 30
Стереохимия реакций присоединения к двойной связи
Из
цис-изомера образуется рацемическая смесь энантиомеров с R,R- и S,S-конфигурацией
(трео-форма), из транс-алкена – рацемат с R,S- и S,R-конфигурацией (эритро-форма).
Транс (анти)-присоединение
Слайд 31
Аллильное замещение галогенами, реакция
Львова (1883)
Свободно-радикальное замещение
α
α
Слайд 32
Львов Михаил Дмитриевич
(1848–1899),
профессор (Россия).
Ученик А.М.Бутлерова.
Основные работы посвящены выявлению эмпирических закономерностей в связи с
развитием теории химического строения.
Слайд 33
2. Гидрогалогенирование
симметричный алкен
Слайд 34
Гидрогалогенирование
Несимметричный алкен
региоселективность реакции
Слайд 35
Влияние заместителей на стабильность и энергетические характеристики переходного
состояния носит название
динамического фактора.
Марковникова (1869):
при взаимодействии реагентов типа НХ с
несимметричными алкенами водород присоединяется к более «гидрогенизированному» атому углерода двойной связи.
Слайд 37
МАРКОВНИКОВ
Владимир Васильевич
13.12.1837 – 29.01.1904
Слайд 38
Направление присоединения реагентов типа НХ к несимметричным алкенам
определяется относительной устойчивостью промежуточно образующихся карбкатионов.
Винилхлорид
Подчиняется правилу Марковникова
Х
Слайд 41
Реакции присоединения по двойной связи ,-ненасыщенных
карбонилсодержащих соединений
АЕ против правила Марковникова
Слайд 42
АЕ против правила Марковникова
-I
β
β
α
Слайд 43
β
АЕ против правила Марковникова
ЭА заместители
Слайд 44
Свободно-радикальное присоединение,
Перекисный эффект Хараша
AR
HBr
против правила Марковникова
RО
Слайд 45
Радикальное присоединение (АdR)
RО (из перекиси)
+ HX ROH +
X ,
Слайд 46
3. Гидратация (присоединение воды)
получение спиртов
Слайд 47
В реакциях несимметричных алкенов соблюдается правило Марковникова:
Слайд 48
4. Присоединение галогенов в присутствии воды
(получение галогенгидринов)
HO- - Br+ бромноватистая
кислота
Слайд 49
5. Присоединение водорода
(каталитическое гидрирование;
получение алканов):
>C=C< + H2 (Pt,
Pd, Ni) >CHCH<
цис-присоединение
(или син-присоединение)
Слайд 50
по Вагнеру
(1888)
Реакция с перманганатом калия
(получение гликолей):
6.
Гидроксилирование
хол.
цис-гликоль, виц.диол
КОН
Слайд 51
ВАГНЕР
Егор Егорович
9.XII.1849 – 27.XI.1903
русский химик-органик, работал
с А. М. Бутлеровым, с Н. А. Меншуткиным.
С 1886 профессор кафедры химии Варшавского университета.
Слайд 52
Реакция Вагнера
(качественнАЯ
реакциЯ на двойную связь)
Продукт
цис-присоединения
цис-гликоль
Слайд 53
мезо
Эритро,
Продукты цис-присоединения
Слайд 55
Продукты цис-присоединения
(каталитическое гидрирование,
гидроксилирование)
из цис-алкенов
получаются эритро-изомеры,
а из транс-алкенов
трео-изомеры.
цис - присоединение
Слайд 57
7. Присоединение надкислот (получение эпоксидов):
Реакция Прилежаева (1908)
надкислота
эпоксид
транс – виц. диол
Н2О ( Н+ или ОН- )
Слайд 58
Прилежаев
Николай Александрович
(1877- 1944),
Химик- органик, член корреспондент АН
СССР (1933), академик АН БССР (1940).
Слайд 59
Реакция Прилежаева
из цис-алкенов образуются трео-изомеры,
а из
транс-алкенов эритро-изомеры
(Транс (анти)-присоединение)
Слайд 60
8.Присоединение озона
(озонирование и озонолиз,
получение карбонильных соединений)
Озонолиз
Слайд 62
9.Присоединение карбкатионов
Реакция полимеризации —
это последовательное присоединение молекул ненасыщенных соединений друг к другу с образованием высокомолекулярного продукта — полимера.
(димеризация, олигомеризация и полимеризация).
Слайд 63
1) Радикальная полимеризация
(инициируется
перекисями):
а) R–OOR → R• + •OOR
;
в) обрыв цепи – рекомбинация радикалов
Слайд 64
2) Катионная полимеризация
BF3, AlCl3, H+, катализатор Циглера
–Натта комплекс Al(C2H5)3∙TiCl4,
(инициируется катионами):
Нобелевская премия, 1963
Слайд 65
Полимеризация идет «голова к хвосту»
Слайд 66
3) Анионная полимеризация
(инициируется основаниями Льюиса):
CH2=CHCN,
CH2=CHCOOR, C6H5CH=CH
Акрилонитрил
Акрилаты Стирол
В качестве оснований Льюиса применяются алкоголяты металлов, металлические литий и натрий, алкилмагнийгалогениды.
Слайд 67
Реакция полимеризации
полиэтилен
полипропилен
(ок. 16 млн. тонн в 1980 году)
1500 атм, 200o
Слайд 68
Полифторэтилен (фторпласт-4, фторлон-4, тефлон), является продуктом полимеризации тетрафторэтилена:
Тефлон является хорошим диэлектриком, очень устойчив к действию окислителей,
щелочей, кислот, органических растворителей. Применяется в производстве изделий электротехнической, радиотехнической и химической промышленности.
Слайд 69
Поливинилхлорид (ПВХ) получают полимеризацией хлорэтилена (винилхлорида):
На основе поливинилхлорида
получают:
пластмассы,
пластизоли,
поливинилхлоридное волокно.
Слайд 70
Полиакрилаты являются полимерами сложных эфиров акриловой или
метакриловой кислоты:
метилакрилат
полиметилакрилат
метилметакрилат полиметилметакрилат
Применяются для производства органического стекла, пленок, лакокрасочных материалов, клеев и пропиточных составов для бумаги, кожи, дерева, ткани и др. Полиакрилаты широко используют в медицине, в частности в стоматологии, для изготовления искусственных челюстей и зубов, для пломбирования. Из полимеров и сополимеров на основе акрилатов изготовляют протезы и контактные линзы.
Слайд 71
Пломбировочный материал на основе мономера бисфенол-А-диглицидилметакрилата (Bis-GМA)
1962
год - Боуен (R.L. Bowen)
создал полимерный пломбировочный материал
на основе мономера бисфенол-А-диглицидилметакрилата (Bis-GМA) и силанизированного органического наполнителя.
Бис-ГМА
Слайд 73
АЛКИНЫ
ацетилен (H-C≡C-H)
Общая формула алкинов
СnH2n-2
Низшие алкины обладают наркотическим
эффектом; ацетилен использовался для ингаляционного наркоза под названием нарцилен.
Ацетилен также вызывает ускорение созревания плодов.
Слайд 76
Химические свойства (кислотность).
пропин
амид натрия
метилацетиленид натрия аммиак
меди(I)
качественная реакция на концевую тройную связь
aцетиленид
аммиачный водный раствор хлорида меди(I
Слайд 77
качественная реакция на концевую тройную связь
Слайд 78
Взаимодействие алкилгалогенидов с ацетиленидами металлов
пропинид натрия
Слайд 79
Реакции присоединения к алкинам, АЕ
1.Гидрирование – присоединение водорода.
бутин-2
цис-бутен-2 бутан
бутин-2 транс-бутен-2
Слайд 80
2. Присоединение галогенов
бутин-2
2,3-дибромбутен-2 2,2,3,3-тетрабромбутан
Присоединение галогенов идёт по механизму электрофильного присоединения AE
Слайд 81
3. Гидрогалогенирование – присоединение галогеноводородов
(HCl, HBr, HI)
пропин
2-хлорпропен 2,2-дихлорпропан
AE
Слайд 82
4. Гидратация – присоединение воды (реакция Кучерова, 1881)
пропин
пропенол-2 ацетон
Слайд 83
КУЧЕРОВ
Михаил Григорьевич
(3.VI.1850 -
26.VI.1911)
Русский химик-органик
Русское физико-химическое общество учредило (1915) премию имени М.Г. Кучерова
для начинающих исследователей-химиков.
Слайд 84
Винилирование — присоединение ацетиленов к спиртам, кислотам, аминам
или меркаптанам
(катализаторы — алкоголяты и соли щелочных металлов):
сложный виниловый эфир
5. Винилирование
(реакция Реппе, 1939-1945)
виниламины
простой виниловый эфир
винилсульфиды
Слайд 85
РЕППЕ (Reppe), Вальтер Юлиус
29 июля 1892 г. –
26 июля 1969 г.
немецкий химик-органик
Слайд 88
АЛКАДИЕНЫ
Алкадиены (диены, диеновые углеводороды) – непредельные алифатические соединения,
содержащие две двойные связи
Общая формула алкадиенов СnH2n-2
Слайд 89
Изомерия положения двойных связей
Кумулированные двойные связи
Сопряжённые двойные
связи
Изолированные двойные связи
Слайд 90
Алкадиены
Делокализация электронной плотности — это ее распределение по
всей сопряженной системе, по всем связям и атомам.
Слайд 91
Сопряженные диеновые углеводороды
Слайд 92
Геометрическая изомерия
транс-пентадиен-1,3
цис-пентадиен-1,3
Слайд 93
Химические свойства
Реакции присоединения, АЕ
Полимеризация
бутадиен-1,3
полибутадиен
изопрен полиизопрен
Слайд 98
ЛЕБЕДЕВ
Сергей Васильевич
(25.VII.1874 - 2.V.1934)
академик (Россия).
Впервые получил
(1910) образец синтетического бутадиенового каучука. Разработал (1926–1928) одностадийный способ
получения бутадиена из этанола
Слайд 99
Получение алкадиенов
Дегидрогенизация алканов (Cr2O3/Al2O3, 450-650 oС).
Реакция Лебедева
Первый в мире
промышленный синтетический каучук был получен в СССР в 1932,
используя бутадиен, который синтезировали по реакции С.В. Лебедева
Слайд 100
Природный каучук выделяют из Hevea brasilensis
Слайд 101
Алкадиены
Каучуконосы
ГЕВЕЯ БРАЗИЛЬСКАЯ (Hevea brasiliensis) Содержание каучука в млечном
соке у этого каучукового дерева бассейна Амазонки, достигает 40—50%.
Каучук, добываемый из этого растения, составляет 90—92% мирового производства натурального каучука. В настоящее время гевея бразильская широко культивируется в тропической Азии (остров Шри-Ланка, полуостров Малакка, Малайский архипелаг), Африке (Нигерия).
ГЕВЕЯ БРАЗИЛЬСКАЯ
(Hevea brasiliensis)
Слайд 102
Алкадиены
Каучуконосы
ГЕВЕЯ БРАЗИЛЬСКАЯ
(Hevea brasiliensis)
Слайд 103
Ещё задолго до открытия Америки индейцы изготавливали мячи
из каучука.
В Европе в начале 19 века начали
производить непромокаемые плащи из ткани, пропитанной каучуком – макинтоши (от имени шотландского химика Ч. Макинтоша, 1823). Однако эта ткань липла к телу и, к тому, же каучук довольно быстро затвердевает и приобретает хрупкость.
Слайд 104
Гутту выделяют из растений рода Palaquium (Малайзия)
В
СССР гутту получали из Бересклета бородавчатого
Слайд 105
Натуральный каучук, цис-полиизопрен
Гуттаперча, транс-полиизопрен
Слайд 107
Каучуконосы
Добытчик каучука (серингеро) , коагулирующий собранный латекс, сначала
собирая его на палку, а затем удерживая ее
над чаном с дымом
Переработка каучука на плантации в Восточном Камеруне
Слайд 108
В 1838 году американец Ч. Гудьир (Goodyear) открыл
вулканизацию каучука серой при нагревании (135-140o). Сера сшивает длинные
молекулы каучука, при этом образуется ценный продукт – резина (от лат. resina — смола). Повышается прочность, теплостойкость, морозостойкость, снижается растворимость в органических растворителях.
Слайд 109
Алкадиены
Каучуконосы
Одуванчик кок-сагыз (Taraxacum kok-saghyz Rodin) открыт в 1931
г. Распространен в долинах восточного Тянь-Шаня (Нарынкольский район Алма-Атинской
обл.). В культуре его возделывали в России, Казахстане, Белоруссии, на Украине (в 1956 г. здесь засевалось 7 тыс. га), в странах Прибалтики, Швеции, Северном Китае, США. Эффективный каучуконос. В корнях содержится 6-11% каучука (в корнях дикорастущих растений - до 27%), который по качеству не уступает каучуку из гевеи.
На полях кок-сагыза. Фото 1943 года
Слайд 111
Каучук является цис-полиизопреном, гутта – транс-полиизопреном:
Слайд 112
изопреновые остатки в каучуке и гутте связаны по
принципу “голова к хвосту”
Это правило называется правилом Ружички или
«изопреновое правило»
Слайд 113
Формальными продуктами полимеризации изопрена являются терпены – углеводороды
с общей формулой (C5H8)n которые вместе с их производными
(терпеноидами) широко распространены в природе
лимонен a-пинен камфора
Слайд 115
Реакция диенового синтеза
(реакция Дильса-Альдера, 1928, Нобелевская премия
по химии 1950).
бутадиен-1,3
этилен циклогексен