Конспекты по общему курсу Органической химии у ф а 2008


§2.Алкены (этиленовые углеводороды, олефины)



бет2/11
Дата18.07.2016
өлшемі4.23 Mb.
#208344
түріКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
§2.Алкены (этиленовые углеводороды, олефины)
В молекуле алкенов имеются углеродные атомы, связанные друг с другом двойной связью. Этиленовые углеводороды содержат на два водорода меньше, чем алканы с тем же числом углеродов. Их общая формула СnH2n.
2.1. Строение, изомерия и номенклатура
В молекулах алкенов все углероды, кроме связанных двойной связью, sp3 гибридизованы. Углероды двойной связи образуют одну из связей между собой за счет sp2-гибридных орбиталей, вторая же связь возникает в результате латерального (бокового) перекрывания не участвующих в гибридизации р-орбиталей. Таким образом, двойная связь – это комбинация не равнозначных - и -связей. Длина двойной связи составляет 1,34 ангстрема (0,134 нм), прочность – 145 ккал/моль. Поскольку одинарная связь между углеродами оценивается в 83 ккал/моль, то на долю -связи приходится приблизительно 145-83=62 ккал/моль. Отсюда видно, что -связь значительно слабее -связи.

Число изомеров у алкенов значительно больше, чем у алканов с тем же числом углеродных атомов. Это связано с тем, что для алкенов известно несколько видов изомерии. Это структурная изомерия, связанная со строением углеродной цепи (как и у алканов), еще один вид структурной изомерии по положению двойной связи в цепи и геометрическая изомерия. Последний вид изомерии возникает из-за возможности расположения заместителей по одну- (цис-изомеры) или разные (транс-изомеры) стороны от двойной связи. Фиксация заместителей по одну или другую сторону от двойной связи обусловлена невозможностью свободного вращения по этой связи. В качестве примера укажем, что если для алкана с девятью углеродами известно 35 изомеров, то алкен с тем же числом углеродных атомов представлен 154 изомерами.

Приведем структурные формулы некоторых простейших алкенов:

Для названия алкенов используются тривиальная, рациональная и систематическая номенклатуры.

Старая рациональная номенклатура производит названия алкенов от названия алканов с тем же числом углеродных атомов путем изменения суффикса ан на илен.

При составлении названия по систематической номенклатуре за главную цепь принимается самая длинная цепь с двойной связью. Нумерация углеродных атомов начинается с того конца цепи, к которому ближе двойная связь. Наличие в молекуле алкена двойной связи отображается изменением суффикса ан на ен в названии углеводорода, соответствующего главной цепи. Локант, указывающий на положение двойной связи в главной цепи, обозначает углерод, после которого следует двойная связь. В качестве примера укажем, что алкен следующего строения:

по систематической номенклатуре имеет название 2-метил-2-бутен.

Как и в случае алканов, исходя из алкенов можно произвести одновалентные остатки. Вот некоторые из них и их наиболее употребительные названия:



    1. Способы получения

2.2.1. В промышленности простейшие олефины С2 – С4 получают из соответствующих предельных углеводородов с использованием реакций пиролиза и дегидрирования (см.термолиз алканов).

2.2.2. В лабораторных условиях удобно алкены получать дегидратацией спиртов:

Дегидратация проводится в жидкой фазе при нагревании спирта с катализатором (серная, фосфорная кислота, кислые соли и др.), или же в паровой фазе при высоких температурах в присутствии гетерогенных катализаторов (400 - 5000, оксид алюминия, соли алюминия).

Легче всего дегидратации подвергаются третичные спирты. При этом порядок отщепления воды происходит в соответствии с правилом Зайцева: водород преимущественно отщепляется от наименее «гидрогенизированного» атома углерода. При дегидратации спиртов обычно получается смесь нескольких алкенов из-за изомеризации промежуточно образующихся карбокатионов по механизму 1,2-гидридных сдвигов (см.механизм пинаколиновой перегруппировки) и неполного соблюдения правила Зайцева. Так, при отщеплении воды от изоамилового спирта получаются 3-метил-1-бутен, 3-метил-2-бутен и 2-метил-1-бутен:

2.2.3. Алкены являются обычными продуктами дегидрогалогенирования моногалогенпроизводных алканов спиртовой щелочью или под действием тепла. Направление отщепления (элиминирования, см. механизм Е1 и Е2) элементов галогенводородов происходит в соответствии с правилом Зайцева:

2.2.4. Отщепление атомов галогенов (дегалогенирование) от дигалогенпроизводных алканов также приводит к алкенам. В этом случае галогены должны находится у соседних атомов углерода (вицинальные дигалогенпроизводные, vicinalis - соседний). Дегалогенирование чаще всего проводится с помощью цинковой пыли или цинковых стружек:

Этот метод едва ли имеет синтетическую ценность, поскольку сами дигалогенпроизводные лучше всего получаются из алкенов. Поэтому метод иногда применяется для т.н. защиты двойной связи: вначале алкен превращают в дигалогенпроизводное, затем осуществляют некоторые превращения с остальной частью молекулы. После этого дегалогенированием цинком вновь создают в молекуле двойную связь.

2.2.5. Для получения чистых цис- и транс-алкенов часто используют восстановление ацетиленовых углеводородов соответствующим реагентом: молекулярным или атомарным водородом:

2.2.6. Иногда возникает потребность в алкенах с концевой двойной связью. Такие терминальные (terminus – конец) алкены легко получаются по реакции Виттига:




    1. Химические свойства

Двойная связь, за счет которой происходят большинство реакций алкенов, состоит из прочной -связи и менее прочной -связи. В ходе реакций присоединения происходит разрыв слабой -связи и образование вместо нее двух прочных -связей. Во многих реакциях двойная связь служит донором электронов, т.е. ведет себя как основание. Двойная связь реагирует с реагентами, обедненными электронами – электрофильными реагентами. Поэтому типичными реакциями алкенов являются реакции электрофильного присоединения.

Алкены способны и к реакциям свободнорадикального присоединения, поскольку радикалам также не хватает электронов.

Поскольку в состав молекулы любого алкена, кроме этилена, входит остаток предельного углеводорода, то в некоторых условиях возможны реакции с участием этого остатка. Понятно, что это будут реакции свободнорадикального замещения.

Таким образом, наиболее типичными реакциями алкенов являются реакции электрофильного присоединения, радикального присоединения и свободнорадикального замещения:

А. Реакции электрофильного присоединения




  1. Присоединение серной кислоты.

Серная кислота присоединяется ко всем алкенам, начиная с этилена. Продуктом реакции являются кислые сульфаты спиртов:

Присоединение элементов серной кислоты к не симметричным алкенам подчиняется правилу Марковникова: водород реагента присоединяется к наиболее «гидрогенизированному» атому углерода двойной связи.

Труднее всех серную кислоту присоединяет этилен – реакция протекает лишь при использовании кислоты 98% - ной концентрации.

Более активен по отношению к серной кислоте пропилен. В этом случае достаточна 80% - ная кислота:

Изобутилен реагирует даже с 63% - ной серной кислотой:

Для реакции присоединения серной кислоты к алкенам предложен следующий механизм:

Ключевой элементарной стадией (медленной) в этом механизме является стадия протонирования алкена с образованием частицы с электронодефицитным углеродом – карбокатионом. В карбокатионе атом углерода окружен только шестью электронами. Они являются очень реакционноспособными частицами, стремясь в ходе реакции приобрести пару электронов и заполнить октет. Для них подходящими партнерами являются, поэтому, атомы или группы атомов, имеющие пару электронов. Это или анионы, или нейтральные молекулы, включающие в свой состав атом с неподеленной парой электронов.

В зависимости от того, какой углерод несет положительный заряд, карбокатионы бывают первичными, вторичными и третичными:

В чем же причина различной реакционной способности алкенов по отношению к серной кислоте? Оказывается, более активные алкены легче образуют карбокатионы:

Изобутилен потому быстрее реагирует с серной кислотой по сравнению с этиленом, что он легче образует карбокатион. Зная наблюдаемую в эксперименте реакционную способность алкенов по отношению к серной кислоте, образующиеся в каждом случае карбокатионы по легкости образования можно расположить в следующий ряд:

Образование этих же ионов из соответствующих алканов можно представить следующим образом. Вначале, с затратой определенной энергии (энергия диссоциации), как результат гомолиза ковалентной С-Н- связи получаются радикалы (см. хлорирование алканов). Отрыв электрона от радикала (потенциал ионизации) приводит к карбокатионам. Таким образом, общие затраты энергии при получении карбокатиона из алкана представляют собой сумму энергий диссоциации и потенциала ионизации. Эти затраты энергии измерены (в ккал/моль):

Чем больше затраты энергии на получение карбокатиона, тем он менее устойчив. Поэтому вышеприведенные карбокатионы по устойчивости можно расположить в следующий ряд:

Сопоставив ряды устойчивости и легкости образования карбокатионов, можно придти к заключению: чем устойчивее карбокатион, тем он легче образуется. Это обобщение позволяет предсказать реакционную способность алкенов в реакциях электрофильного присоединения, а также направление таких реакций. Соблюдение правила Марковникова при ионном присоединении к алкенам объясняется тем, что реакция в этом случае протекает через промежуточное образование более стабильного карбокатиона.

Карбокатион построен таким образом, что электронодефицитный углеродный атом тригонален (sp2 гибридизован), а все другие углероды тетраэдрические.

Различия в устойчивости карбокатионов объясняются тем, что алкильные радикалы, связанные с электронодефицитным углеродом, подают ковалентную пару в сторону этого углерода. В результате частично погашается заряд на этом углероде, а сами алкилы получают частичный положительный заряд. Все это приводит к делокализации (рассредоточению) заряда и повышению устойчивости карбокатиона.




  1. Гидратация.

Все алкены, начиная от этилена, в присутствии кислотных катализаторов присоединяют воду с образованием спиртов. Гидратация этилена широко используется в промышленности для получения этилового спирта:

Процесс проводится при 280 – 3000, давлении 70 - 80 атм. в присутствии фосфорной кислоты на силикагеле. Из-за обратимого характера реакции превращение этилена за проход составляет не более 5%.

Гидратация олефинов протекает с соблюдением правила Марковникова, поэтому приводит к вторичным и третичным спиртам. Например, в случае изобутилена получается трет.бутиловый спирт:

Механизм гидратации алкенов представляет собой частный случай электрофильного присоединения. Молекула воды принимает участие в быстрой стадии в реакции с карбокатионом:

3. Галогенирование.
Этиленовые углеводороды легко реагируют с хлором и бромом с образованием вицинальных дигалогенпроизводных:

Реакция идет достаточно быстро даже при комнатной температуре в инертном растворителе – четыреххлористом углероде или хлороформе. Присоединение брома лежит в основе качественной реакции на двойную связь. Обесцвечивание раствора брома в четыреххлористом углероде (окрашен в красный цвет) при взаимодействии галогена с органической молекулой свидетельствует о наличии в соединении двойной связи.

Галогенирование алкенов проходит в отсутствии кислых катализаторов. Тем не менее, оно тоже протекает как электрофильное присоединение. Предполагается, что неполярная молекула галогена, попав под влияние сильного электрического поля двойной углерод-углеродной связи, поляризуется: указанное поле отталкивает ковалентную пару электронов от ближнего атома галогена к дальнему. Этот процесс завершается полным гетеролитическим разрывом рассматриваемой связи. Одновременно происходит образование новой связи между одним из углеродов С=С – связи и положительно заряженным атомом галогена. Эта связь образуется за счет электронов двойной связи. В результате образуется карбокатион. В следующей быстрой стадии ион присоединяет анион галогена и превращается дигалогенид:

В действительности механизм галогенирования алкенов, возможно, более сложен. Имеются факты, указывающие, что реакция протекает как транс-присоединение. Для объяснения этого факта приходится допускать, что при взаимодействии алкена с галогеном образуется не «открытый» карбокатион, а циклический ион бромония, нуклеофильная атака на которого происходит с образованием транс-продукта:

Следует отметить, что в любом случае характерной особенностью ионного присоединения галогена к двойной связи является поляризация - изменение распределения электронов в одной молекуле под влиянием другой молекулы.

По имеющимся данным, присоединение галогена к алкену может протекать и как радикальный процесс.

Для электрофильного присоединения по двойной связи общепринятым является рассмотренный нами двухстадийный механизм, который, однако, пока еще не доказан. Интересно, что именно на примере реакции бромирования алкенов делались попытки восполнить этот пробел.

Было установлено, что при бромировании этилена в присутствии анионов хлора наблюдается образование дибромида и продукта смешанного галогенирования – бромхлорпроизводного:

Интересно при этом, что в продуктах реакции дихлорид отсутствует. Отсюда следует, что еще до вступления хлора в реакцию алкен реагирует с бромом с образованием какого-то положительно заряженного соединения. Это вполне может быть открытым карбокатионом или циклическим ионом бромония. Кроме того, результаты эксперимента исключают возможность реакции алкена с недиссоциированной молекулой брома.
4. Гидрогалогенирование.
Реакция присоединения к алкенам галогенводородных кислот приводит к моногалогенпроизводным алканов:

Гидрогалогенирование проводится без использования растворителя или же в растворителе средней полярности (уксусная кислота), но не в воде (возможна гидратация).

Галогенводородные кислоты по реакционной способности по отношению к алкенам располагаются в следующий ряд:

Фтористый водород наряду с присоединением к алкену часто вызывает его полимеризацию.

Гидрогалогенирование алкенов – типичная реакция электрофильного присоединения. На первой стадии происходит протонирование молекулы олефина в направлении образования более устойчивого карбокатиона (правило Марковникова), который далее быстро присоединяет анион галогена с образованием продукта реакции:

Иногда гидрогалогенирование протекает против правила Марковникова. Оказалось, что это происходит при гидробромировании в присутствии перекисей (перекисный эффект Хараша, 1933). В этом случае реакция идет не по ионному, а по радикальному механизму (см. радикальное присоединение к алкенам).




  1. Гипогалогенирование.

Присоединение к алкену гипогалогенитных кислот носит название реакции гипогалогенирования. При этом получаются соединения, содержащие атом галогена и гидроксильную группу у соседних атомов углерода – галогенгидрины:

Направление реакции определяется правилом Марковникова в следующей трактовке: при гипогалогенировании алкенов атом галогена направляется к наиболее гидрогенизированному атому углерода двойной связи:

При гипогалогенировании необязательно использование самих кислот. Можно использовать галоген и воду.

Механизм реакции включает стадию образования наиболее устойчивого карбокатиона и стадию присоединения последним молекулы воды:


  1. Присоединение альдегидов (реакция Принса).

В определенных условиях этиленовые углеводороды способны присоединять молекулы альдегидов с образованием шестичленных гетероциклических соединений с двумя кислородами в кольце. На примере изобутилена и формальдегида возможный механизм электрофильного присоединения в этом случае представляется следующим:


Электрофильная частица возникает при протонировании молекулы альдегида. Далее происходит электрофильная атака алкена в направлении образования наиболее устойчивого карбокатиона, нуклеофилом к которому выступает другая молекула альдегида. Реакция завершается внутримолекулярной циклизацией и отщеплением протона.

В реакции лучшие результаты получены с участием формальдегида и ацетальдегида. Этилен в реакцию Принса вовлечь не удалось. Другие алкены формальдегид (в виде формалина – 36% - ного водного раствора) присоединяют без затруднений. В промышленном масштабе конденсацией изобутилена с формальдегидом получают 4,4-диметил-1,3-диоксан – промежуточный продукт при получении важнейшего мономера современной промышленности синтетического каучука изопрена:

7. Присоединение алкенов (димеризация, полимеризация).
При нагревании изобутилена в присутствии серной кислоты Бутлеров наблюдал образование продуктов, состоящих из 8- и 12 атомов углерода, т.е. димеризацию и тримеризацию изобутилена. Среди соединений, входящих в состав димеров, преобладали 2,4,4-триметил-1-пентен и 2,4,4-триметил-2-пентен:

Образование именно этих соединений легко объясняется в рамках механизма электрофильного присоединения к кратной углерод-углеродной связи:

Вначале происходит протонирование алкена с образованием более устойчивого карбокатиона – трет.бутильного. Катион далее присоединяется к еще одной молекуле изобутилена. При этом также получается наиболее стабильный димерный карбокатион. Судя по строению продуктов реакции, этот ион отщепляет протон от одного из соседних углеродов и превращается в продукты димеризации. Кроме этого направления реакции, димерный карбокатион, как и его предшественник, может присоединяться к следующей молекуле изобутилена. Если такое направление реакции будет повторяться многократно, то получится продукт (полимер), состоящий из многих остатков исходного алкена (мономера). Образование полимера из многих молекул мономера называется полимеризацией.

К полимеризации способны все алкены. Труднее всего среди непредельных углеводородов полимеризуется этилен. Для этого требуется 2000, очень высокое давление – свыше 1500 атм., и присутствие следов кислорода. Полимеризация в этом случае носит цепной радикальный характер:


Вплоть до обрыва цепи, который когда-нибудь случается, например, из-за рекомбинации, растущая частица остается радикалом. Следует заметить, что полимеризация в общем случае может протекать и по ионному механизму – карбокатионному или карбанионному.

К.Циглер обнаружил, что полимеризацию этилена можно осуществить в несравненно мягких условиях при использовании каталитической системы, состоящей из триэтилалюминия (триалкилалюминия) и четыреххлористого титана (галогенидов металлов переменной валентности). Для сравнения с условиями полимеризации при высоком давлении, приведем условия полимеризации этилена по Циглеру: 56 – 700, 0 – 7 атм. Образование т.н. полиэтилена низкого давления в этом случае идет как постепенное внедрение молекул этилена по связи между алюминием и этильным радикалом:

Процесс завершается распадом образовавшегося триалкилалюминия:



  1. Алкилирование.

При взаимодействии алкенов с алканами в молекулу последних вводится алкильный радикал – происходит т.н. реакция алкилирования. Реакция между изобутиленом и изобутаном в присутствии серной или фосфорной кислот приводит к 2,4,4-триметилпентану (изооктану), являющемуся ценным компонентом моторных топлив. Ход реакции в этом случае, протекающей как электрофильное присоединение, можно представить следующим механизмом:

Своеобразие алкилирования заключается в способе стабилизации карбокатиона. В данном случае свое стремление получить пару электронов и заполнить электронную оболочку до октета карбокатион реализует путем отрывания гидридиона от молекулы предельного углеводорода.

Алкилирование – эффективный способ получения алканов разветвленного строения, представляющих интерес как высокооктановое моторное топливо.

9. Оксосинтез (гидроформилирование).

Реакция присоединения к этиленовым углеводородам оксида углерода и водорода с получением альдегидов называется оксосинтезом (Реппе). Реакция проводится при 100 – 2000, под давлением 100 – 200 атм. в присутствии кобальтового или никелевого катализатора. Активным началом кобальтового катализатора является гидрокарбонил кобальта НСо(СО)4.

В промышленности реализован оксосинтез пропилена с целью получения масляного альдегида:

В качестве побочного продукта в этом процессе получается изомасляный альдегид с выходом до 25%.

Действительный механизм оксосинтеза не установлен.
10. Присоединение карбена.

Карбен – реакционная частица :СН2, существующая в двух различных формах. В одной из них два внешних электрона спарены и находятся на общей орбитали. Такой метилен называется синглетным (:СН2). В другой форме свободные электроны не спарены, каждый из них находится на собственной орбитали. Этот бирадикальный метилен называется триплетным.

Вследствие дефицита электронов, а углерод в метилене окружен лишь шестью электронами, карбены относятся к электрофильным активным частицам и способны присоединяться к алкенам (и синглетный, и триплетный) с образованием производных циклопропана:

Имея в виду природу образующихся продуктов, присоединение карбена к алкенам часто называют циклопропанированием.

Метилен (синглетный) образуется при фотолизе диазометана, а часто применяемый при циклопропанировании дихлоркарбен :ССl2 легко получается при взаимодействии хлороформа с сильным основанием:

Б. Реакции радикального присоединения.


1. Гидробромирование. Механизм радикального присоединения к алкенам был предложен Харашом и Майо еще в 1933 году для объяснения результатов присоединения бромистого водорода к алкенам против правила Марковникова:

Такое направление присоединения наблюдается в присутствии перекисей, образующих в условиях реакции радикалы. Эти радикалы вызывают гомолиз бромистого водорода с образованием атомарного брома. При атаке этой частицей молекулы алкена образуется более устойчивый радикал, который в последующей быстрой стадии осуществляет гомолитическое расщепление молекулы галогенводорода. При этом получается продукт реакции и радикал брома, продолжающий цепь превращений:

Интересно отметить, что если ионное присоединение к алкенам протекает через промежуточное образование наиболее устойчивого карбокатиона, то гомолитическое присоединение также идет через наиболее стабильную частицу – радикал.

2. Присоединение четыреххлористого углерода. Другим примером радикального присоединения к алкенам является реакция между четыреххлористым углеродом и этиленовым углеводородом при освещении ультрафеолетом. Предполагается, что инициирование освещением вызывает гомолиз одной из связей С-Сl с образованием трихлорметильного радикала, который далее атакует двойную связь в направлении возникновения устойчивого радикала:

Продукты этой реакции представляют большую ценность при синтезе непредельных-, окси- и аминокислот, поскольку трихлорметильная группа легко гидролизуется в карбоксил, а атом галогена вступает в различные реакции замещения и в реакцию элиминирования.
В. Радикальное замещение.
Поскольку в состав молекулы алкенов входят и алкильные остатки, то они могут реагировать и с их участием. Понятно, что это будут изученные нами реакции свободнорадикального замещения. Однако эти реакции будут конкурировать с реакциями радикального или ионного присоединения. При этом кажется, что реакция присоединения полностью подавит замещение, поскольку она протекает в несравнимо мягких условиях. Как это ни удивительно, были найдены условия, при которых в основном идет замещение. Так, при хлорировании пропилена при 500 - 6000 получается не 1,2-дихлорпропан, а хлористый аллил:

Для объяснения результатов высокотемпературного хлорирования было предположено (Браун), что и при высокой температуре атом хлора присоединяется с образованием соответствующего радикала. Однако для этого радикала скорость вступления во вторую стадию свободнорадикального присоединения гораздо меньше, чем скорость отщепления уже присоединившегося галогена. В результате реакция присоединения не доходит до конца, т.е. до получения дигалогенпроизводного. В то же время развитию реакции свободнорадикального замещения через аллильный радикал ничего не препятствует:

Заместительное (аномальное) хлорирование пропилена используется в промышленности для получения хлористого аллила – промежуточного продукта в синтезе глицерина.

Другие реакции алкенов.


Кроме рассмотренных реакций, алкены способны к превращениям еще по многим другим направлениям.

1. Гидрирование. Присоединение водорода по кратной связи алкенов приводит к предельным углеводородам:

Наиболее активными катализаторами гидрирования являются платина, палладий или рутений в тонко диспергированном виде. Эти катализаторы настолько активны, что реакция может протекать уже при 25 – 900 при небольшом давлении. Такой же активностью обладает катализатор «никель Ренея», получаемый из сплава никеля с алюминием обработкой щелочью. При этом щелочь растворяет алюминий, а никель приобретает сильно развитую поверхность. Имеется целая группа более дешевых катализаторов: медь, кобальт, железо, хромит меди. При использовании этих катализаторов реакцию приходится проводить при 150 – 2500 и давлениях 200 – 350 атм.

Гидрирование алкенов едва ли имеет практическое значение (гораздо более актуальна обратная задача получения алкенов из алканов из-за их доступности) и представляет некоторый интерес для аналитических целей и при изучении устойчивости олефиновых углеводородов.

При гидрировании разрывается -связь молекулы алкена (для этого требуется затратить около 60 ккал) и связь между атомами водорода (энергия этой связи 104 ккал). Общие затраты энергии составят 164 ккал. В то же время происходит образование двух С-Н связей с выделением 97х2=194 ккал. Отсюда следует, что гидрирование – процесс экзотермический, протекающий с выделением около 30 ккал на каждую двойную связь. Количество тепла, выделяющееся при гидрировании одного моля алкена, называется теплотой гидрирования.

Теплоты гидрирования алкенов хотя и близки к указанным 30 ккал, однако различаются между собой. Связь между строением этиленового углеводорода и теплотой гидрирования дает ценную информацию об относительной устойчивости алкена. В качестве примера укажем теплоты гидрирования некоторых алкенов:

Все эти изопентены при гидрировании дают один и тот же изопентан. Следовательно, различие в теплотах гидрирования обусловлено их неодинаковой устойчивостью. Систематическое изучение связи между строением алкена и его теплотой гидрирования позволило установить, что чем больше степень замещения при двойной связи, тем устойчивее алкен. Алкены по уменьшению устойчивости располагаются в следующий ряд:

Выявление указанной закономерности имеет большое значение, поскольку позволяет предсказать направление реакций элиминирования (соблюдение правила Зайцева при дегидратации и дегидрогалогенировании), протекающих с образованием наиболее замещенных алкенов.



2. Окисление. При окислении алкенов, в зависимости от условий проведения реакции и природы окислителя, получаются разнообразные кислородсодержащие соединения. Рассмотрим некоторые варианты окисления алкенов.

а) При окислении алкенов гидроперекисями ацилов (надкислотами) получаются эпоксиды (реакция Прилежаева):

Однако промышленный синтез некоторых важнейших эпоксидов основан на высокотемпературном окислении алкенов кислородом воздуха в присутствии серебряного катализатора. В частности, так получают окись этилена в основном используемый для синтеза этиленгликоля:

б) Обычные окислители превращают алкены в вицинальные двухатомные спирты – гликоли (реакция Вагнера). В результате окисления этилена разбавленным раствором перманганата калия образуется этиленгликоль:

Для гидроксилирования алкенов, кроме указанного окислителя, используют надмуравьиную кислоту, перекись водорода в присутствии катализаторов (оксиды осьмия, хрома и др.).

в) В некоторых случаях окисление алкенов протекает с полным разрушением двойной связи. Получающиеся при этом фрагменты дают карбоновые кислоты и кетоны:

Так окисление идет при использовании концентрированных растворов сильных окислителей: перманганата калия, хромовой кислоты, азотной кислоты. По продуктам окисления можно судить о строении алкенов.

г) Озонолиз. Под озонолизом понимают окисление алкенов с расщеплением двойной связи под действием озона (реакция Гарриеса). Продуктами реакции являются альдегиды и кетоны. Если не принять меры, альдегиды могут окисляться дальше до карбоновых кислот.

Озонолиз алкенов протекает в две стадии - вначале получаются неустойчивые озониды, которые при взаимодействии с водой дают карбонильные соединения и перекись водорода:

Озонирование алкенов часто используется при установлении их строения. Если известно, например, что в результате озонолиза получены ацетон и изомасляный альдегид:

то они могли образоваться только из 2,4-диметил-2-пентена.



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет