Физические и химические свойства алкенов

Алкены не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях. Это действительно наблюдается при присоединении брома, например, к цис- и транс-изомерам пентена-2. Вицинальные дихлориды и дибромиды не дегалогенируются в условиях реакции присоединения соответственно хлора или брома к алкенам. Метод используется, в основном, для получения некоторых циклических алкенов и в химии алкалоидов.


Алкены, число атомов углерода в которых больше двух, (т.е. кроме этилена) имеют изомеры. Для алкенов характерны изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая и пространственная. В природе ациклические алкены практически не встречаются. Это один из промышленных способов получения алкенов. В реакция Бэмфорда-Стивенса образуются более замещенные, а в реакция Шапиро — наименее замещенные алкены.

Получение. Свойства

Карбены CR2: — высокореакционные короткоживущие частицы, которые способны легко присоединяться к двойной связи алкенов. Глава 16. Реакции присоединения к кратным связям углерод-гетероатом. Углубленный курс для университетов и химических вузов: в 4-х томах / Пер. с англ., под редакцией И. П. Белецкой. В реакциях присоединения двойная связь выступает как донор электронов, поэтому для алкенов характерны реакции электрофильного присоединения.

Связь С-С в этилене прочнее -связи, поэтому реакции алкенов, сопровождающиеся разрывом -связи с образованием двух новых простых -связей, представляют собой термодинамически благоприятный процесс. Следовательно, граничными орбиталями этилена и других алкенов, определяющими их реакционную способность будут -орбитали. Следует различать гетерогенное и гомогенное каталитическое гидрирование алкенов.

Гидрирование алкенов с катализатором Адамса проводят обычно при нормальном давлении и температуре 20-500С в спирте, уксусной кислоте, этилацетате. Если в реакционной смеси присутствует алкен, его двойная связь под действием очень нестабильного диимида подвергается гидрированию. Граничными орбиталями ВЗМО и НСМО алкенов являются занятая — и пустая *-орбитали. В результате взаимодействия электрофильного агента Е+ с алкеном образуется карбокатион, обладающий высокой реакционной способностью.

Алкены реагируют с бромом и хлором с образованием продуктов присоединения по двойной связи одной молекулы галогена с выходом близким к количественному. Присоединение йода к алкенам в большинстве случаев представляет собой обратимую реакцию, равновесие которой смещено в сторону исходных реагентов. Быстрое обесцвечивание раствора брома в СCl4 служит одним из простейших тестов на ненасыщенность, поскольку и алкены, и алкины, и диены быстро реагируют с бромом.

Физические свойства

Рассмотрим эти факторы на примере галогенирования алкенов. Для цис- и транс-изомеров бутена-2, пентена-2, гексена-3, циклогексена, циклопентена и других алкенов присоединение брома происходит исключительно как анти-присоединение.

Анти-присоединение галогена не согласуется также и с образованием открытого карбкатиона RCH+-CH2Hal в качестве интермедиата. В открытом карбокатионе возможно свободное вращение вокруг С-С-связи, что должно приводить после атаки аниона Br- к образованию смеси продуктов как анти-, так и син-присоединения. В случае бромирования симметричных алкенов, например, цис- или транс-гексенов-3 должны образоваться или рацемат (D,L-форма), или мезо-форма конечного дибромида, что и наблюдается в действительности.

Анти-присоединение хлора или брома характерно для алкенов, у которых двойная связь не сопряжена с -электронами бензольного кольца. Образование продуктов сопряженного присоединения в реакции галогенирования алкенов также позволяет отвергнуть синхронный механизм присоединения одной молекулы галогена. В некоторых случаях присоединение хлора к алкенам, содержащим электронодонорные заместители, сопровождается отщеплением протона из промежуточного соединения вместо присоединения хлорид-иона.

Электрофильное присоединение к алкенам

По номенклатуре IUPAC названия алкенов образуются от названий соответствующих алканов заменой суффикса «-ан» на «-ен»; положение двойной связи указывается арабской цифрой.

Начиная с бутена, существуют изомеры по положению двойной связи (бутен-1 и бутен-2), по углеродному скелету (изобутилен или метилпропен) и геометрические изомеры (цис-бутен-2 и транс-бутен-2).

В начале XIX века французский химик Ж. Гей-Люссак обнаружил, что этанол состоит из «маслородного» газа и воды. Этот же газ он обнаружил и в хлористом этиле. В 1828 годуЖ. Дюма и П. Буллей предположили, что этилен представляет собой основание, способное давать соли подобно аммиаку. Определив, что этилен состоит из водорода и углерода, долгое время химики не могли выписать его настоящую формулу.

Простейший представитель этого класса органических соединений — этилен (C2H4) — является гормоном для растений и в незначительном количестве в них синтезируется. При нормальных условиях алкены с C2H4 до C4H8 — газы; с пентена C5H10 до гексадецена C17H34 включительно — жидкости, а начиная с октадецена C18H36 — твёрдые вещества.

Температура: 350—450 °C, катализатор — Cr2O3. Также используются алюмомолибденовые и алюмоплатиновые катализаторы. Элиминирование по Гофману приводит к образованию наименее замещенных алкенов (против правила Зайцева). Реакция Бэмфорда-Стивенса и Реакция Шапиро протекают по одинаковому механизму. В первом случае используются натрий, метилат натрия, гидриды лития или натрия, амид натрия и т. п. Во втором: аллкиллитий и реактивы Гриньяра.

Несмотря на то, что гидрирование этилена и других алкенов до алканов, сопровождается выделением тепла, эта реакция с заметной скоростью идет только в присутствии определенных катализаторов.

И это интересно: