4. คุณสมบัติทางเคมีของอัลคีน

พลังงานของพันธะคาร์บอน-คาร์บอนสองเท่าในเอทิลีน (146 กิโลแคลอรี/โมล) ปรากฏว่าต่ำกว่าพลังงานของพันธะ C-C เดี่ยวในอีเทนถึงสองเท่าอย่างมาก (2 88 = 176 กิโลแคลอรี/โมล) -การเชื่อมต่อ S-Sในเอทิลีน พันธะ-จะแข็งแกร่งกว่า ดังนั้นปฏิกิริยาของอัลคีนร่วมกับการแตกตัวของพันธะ-ด้วยการก่อตัวของพันธะธรรมดาใหม่สองพันธะ จึงเป็นกระบวนการที่ดีทางอุณหพลศาสตร์ ตัวอย่างเช่น ในสถานะแก๊ส ตามข้อมูลที่คำนวณได้ ปฏิกิริยาทั้งหมดด้านล่างนี้เป็นแบบคายความร้อนโดยมีเอนทาลปีเป็นลบที่มีนัยสำคัญ โดยไม่คำนึงถึงกลไกที่แท้จริงของปฏิกิริยา

จากมุมมองของทฤษฎีวงโคจรของโมเลกุล ยังสรุปได้ว่าพันธะ - มีปฏิกิริยามากกว่าพันธะ - ลองพิจารณาวงโคจรโมเลกุลของเอทิลีน (รูปที่ 2)

อันที่จริงวงโคจรพันธะของเอทิลีนมีมากกว่านั้น พลังงานสูงกว่าพันธะ -ออร์บิทัล และในทางกลับกัน แอนติบอดี *-ออร์บิทัลของเอทิลีนจะอยู่ใต้แอนติบอดี *-ออร์บิทัลของพันธะ C=C ภายใต้สภาวะปกติ *- และ *-วงโคจรของเอทิลีนจะว่าง ดังนั้นขอบเขตวงโคจรของเอทิลีนและอัลคีนอื่น ๆ จึงเป็นตัวกำหนดพวกมัน ปฏิกิริยาจะมี -ออร์บิทัล

4.1. ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของอัลคีน

แม้ว่าความจริงที่ว่าไฮโดรจิเนชันของเอทิลีนและอัลคีนอื่น ๆ ไปจนถึงอัลเคนจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อน แต่ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในอัตราที่เห็นได้ชัดเจนเฉพาะเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาบางตัวเท่านั้น ตามคำจำกัดความแล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยาจะไม่ส่งผลต่อผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยา และบทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยาจะลดลงในการลดพลังงานกระตุ้น จำเป็นต้องแยกแยะระหว่างการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกันและเป็นเนื้อเดียวกันของอัลคีน ในการเติมไฮโดรเจนแบบต่างกันจะใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะบดละเอียด - แพลตตินัม, แพลเลเดียม, รูทีเนียม, โรเดียม, ออสเมียมและนิกเกิล ไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบบริสุทธิ์หรือรองรับบนตัวพาเฉื่อย - BaSO 4, CaCO 3, ถ่านกัมมันต์, อัล 2 O 3 เป็นต้น ทั้งหมด สิ่งเหล่านี้ไม่ละลายในสารอินทรีย์และทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน ที่ใช้งานมากที่สุด ได้แก่ รูทีเนียมและโรเดียม แต่แพลตตินัมและนิกเกิลแพร่หลายมากที่สุด แพลตตินัมมักจะใช้ในรูปของแบล็กไดออกไซด์ PtO 2 หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าตัวเร่งปฏิกิริยาอดัมส์ แพลตตินัมไดออกไซด์ได้มาจากการหลอมกรดคลอโรพลาตินิก H 2 PtCl 6 .

เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนทั้งสองถูกเติมลงในอะตอมคาร์บอนของพันธะคู่จากพื้นผิวของโลหะตัวเร่งปฏิกิริยา การเติมจึงมักเกิดขึ้นที่ด้านหนึ่งของพันธะคู่ การเชื่อมต่อประเภทนี้เรียกว่า ซิน- ภาคยานุวัติ ในกรณีที่มีการเพิ่มชิ้นส่วนรีเอเจนต์สองชิ้นเข้ากับด้านที่ต่างกันของพันธะหลายอัน (สองเท่าหรือสามเท่า) ต่อต้าน- ภาคยานุวัติ เงื่อนไข ซิน- และ ต่อต้าน- มีความหมายเทียบเท่ากับคำศัพท์ ถูกต้อง- และ ความมึนงง- เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนและความเข้าใจผิดในข้อกำหนด ซิน- และ ต่อต้าน- ดูประเภทการเชื่อมต่อและเงื่อนไข ถูกต้อง- และ ความมึนงง- ไปจนถึงโครงสร้างของสารตั้งต้น

พันธะคู่ในอัลคีนจะถูกเติมไฮโดรเจนในอัตราที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับกลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ จำนวนมาก (C=O, COOR, CN ฯลฯ) ดังนั้นการเติมไฮโดรเจนของพันธะคู่ C=C มักจะเป็นกระบวนการคัดเลือกหากดำเนินการเติมไฮโดรเจน ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง (0- 20 0 C และที่ ความดันบรรยากาศ- ด้านล่างนี้คือตัวอย่างทั่วไปบางส่วน:

แหวนเบนซีนจะไม่ลดลงภายใต้สภาวะเหล่านี้

ใหญ่และสำคัญ ความสำเร็จที่สำคัญในการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันคือการค้นพบสารเชิงซ้อนของโลหะที่ละลายน้ำได้ซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันในสารละลายที่เป็นเนื้อเดียวกัน การเติมไฮโดรเจนแบบต่างกันบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีข้อเสียที่สำคัญหลายประการ เช่น ไอโซเมอไรเซชันของอัลคีน และการแยกพันธะคาร์บอน-คาร์บอนเดี่ยว (ไฮโดรจีโนไลซิส) การเติมไฮโดรเจนที่เป็นเนื้อเดียวกันไม่มีข้อเสียเหล่านี้ สำหรับ ปีที่ผ่านมาได้รับตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันที่เป็นเนื้อเดียวกันกลุ่มใหญ่ - สารเชิงซ้อนของโลหะทรานซิชันที่มีลิแกนด์ต่างๆ - ได้รับแล้ว ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีที่สุดสำหรับการเติมไฮโดรเจนที่เป็นเนื้อเดียวกันคือสารประกอบเชิงซ้อนของโรเดียม (I) และรูทีเนียม (III) คลอไรด์ที่มีไตรฟีนิลฟอสฟีน - ทริส (ไตรฟีนิลฟอสฟีน) โรเดียมคลอไรด์ (Ph 3 P) 3 RhCl (ตัวเร่งปฏิกิริยาของวิลคินสัน) และทริส (ไตรฟีนิลฟอสฟีน) รูทีเนียมไฮโดรคลอไรด์ (Ph 3 P ) 3 RuHCl โรเดียมคอมเพล็กซ์ที่สามารถเข้าถึงได้มากที่สุดนั้นได้มาจากการทำปฏิกิริยาโรเดียม (III) คลอไรด์กับไตรฟีนิลฟอสฟีน โรเดียมเชิงซ้อนของวิลคินสันใช้ในการเติมไฮโดรเจนให้กับพันธะคู่ภายใต้สภาวะปกติ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันคือความสามารถในการเลือกลดพันธะคู่แบบโมโนหรือแบบที่ถูกแทนที่เมื่อมีพันธะคู่แบบไตรและเตตร้าแทนที่ เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากของอัตราการไฮโดรจิเนชันของพวกมัน

ในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน การเติมไฮโดรเจนก็เกิดขึ้นเช่นกัน ซิน- ภาคยานุวัติ ดังนั้นการฟื้นตัว ถูกต้อง-บิวทีน-2 ​​กับดิวทีเรียมภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้นำไปสู่ เมโส-2,3-ไดดียูเทอโรบิวเทน

4.2. การลดพันธะคู่โดยใช้ไดอิไมด์

การลดอัลคีนให้เป็นอัลเคนที่สอดคล้องกันสามารถทำได้สำเร็จโดยใช้ไดอิไมด์ NH=NH

Diimide ได้มาจากสองวิธีหลัก: ออกซิเดชันของไฮดราซีนกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ต่อหน้า Cu 2+ ไอออนหรือปฏิกิริยาของไฮดราซีนกับ Ni-Raney (ไฮดราซีนดีไฮโดรจีเนชัน) หากมีอัลคีนอยู่ในส่วนผสมของปฏิกิริยา พันธะคู่ของมันจะถูกเติมไฮโดรเจนด้วยไดอิไมด์ที่ไม่เสถียรอย่างยิ่ง ลักษณะเด่นของวิธีนี้คือเข้มงวด ซิน-stereoจำเพาะของกระบวนการฟื้นฟู เชื่อกันว่าปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นผ่านสารเชิงซ้อนที่กระตุ้นแบบไซคลิกโดยมีการวางแนวที่เข้มงวดของโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาทั้งสองในอวกาศ

4.3. ปฏิกิริยาการเติมอิเล็กโทรฟิลิกที่พันธะคู่ของอัลคีน

วงโคจร HOMO และ LUMO ของอัลคีนคือวงโคจร * ที่ถูกครอบครองและว่างเปล่า ดังนั้น -ออร์บิทัลจะมีส่วนร่วมในปฏิกิริยากับอิเล็กโทรฟิล (E +) และ *-ออร์บิทัลของพันธะ C=C จะมีส่วนร่วมในการทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไทล์ (Nu -) (ดูรูปที่ 3) ในกรณีส่วนใหญ่ อัลคีนธรรมดาจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ได้ง่าย และทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไทล์ด้วย ด้วยความยากลำบากอย่างยิ่ง- สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า โดยปกติแล้ว LUMO ของอิเล็กโทรไลต์ส่วนใหญ่จะมีพลังงานใกล้เคียงกับพลังงานของ -HOMO ของอัลคีน ในขณะที่ HOMO ของนิวคลีโอไทล์ส่วนใหญ่อยู่ต่ำกว่า *-LUMO อย่างมีนัยสำคัญ

อัลคีนธรรมดาจะทำปฏิกิริยากับสารนิวคลีโอฟิลิกที่แข็งแกร่งมากเท่านั้น (คาร์บาเนียน) ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย อย่างไรก็ตาม การนำกลุ่มที่ดึงอิเล็กตรอนออกมาเป็นอัลคีน เช่น NO 2, COR เป็นต้น ทำให้ระดับ * ลดลง เนื่องจาก ซึ่งอัลคีนได้รับความสามารถในการทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไทล์ที่มีความแรงเฉลี่ย (แอมโมเนีย, RO - , ไม่ใช่ซี - , อิโนเลตแอนไอออน ฯลฯ)

อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของสารอิเล็กโทรฟิลิก E + กับอัลคีนจะเกิดคาร์โบเคชันซึ่งมีปฏิกิริยาสูง คาร์โบคาเตชันจะเสถียรยิ่งขึ้นโดยการเติมสารนิวคลีโอฟิลิกอย่างรวดเร็ว Nu - :

เนื่องจากระยะที่ช้าคือการเติมอิเล็กโทรฟิลิก กระบวนการเติมสารมีขั้ว E + Nu ใดๆ ควรได้รับการพิจารณาอย่างแม่นยำว่าเป็นการเติมอิเล็กโทรฟิลิกให้กับพันธะพหุคูณของอัลคีน เป็นที่ทราบกันว่าปฏิกิริยาประเภทนี้จำนวนมาก โดยที่บทบาทของสารอิเล็กโทรฟิลิกนั้นเล่นโดยฮาโลเจน ไฮโดรเจนเฮไลด์ น้ำ เกลือปรอทไดวาเลนต์ และรีเอเจนต์ขั้วโลกอื่น ๆ การเติมอิเล็กโทรฟิลิกเข้ากับพันธะคู่ในการจำแนกกลไก ปฏิกิริยาอินทรีย์มีสัญลักษณ์ Ad E ( นอกจากนี้ อิเล็กโทรฟิลิก) และขึ้นอยู่กับจำนวนโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา ถูกกำหนดให้เป็น Ad E 2 (ปฏิกิริยาสองโมเลกุล) หรือ Ad E 3 (ปฏิกิริยาไตรโมเลกุล)

4.3.ก. การเติมฮาโลเจน

อัลคีนทำปฏิกิริยากับโบรมีนและคลอรีนเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมที่พันธะคู่ของโมเลกุลฮาโลเจนหนึ่งโมเลกุลโดยให้ผลลัพธ์ใกล้เคียงกับปริมาณ ฟลูออรีนมีฤทธิ์มากเกินไปและทำให้อัลคีนถูกทำลาย การเติมไอโอดีนลงในอัลคีนในกรณีส่วนใหญ่ก็คือ ปฏิกิริยาย้อนกลับซึ่งสมดุลจะเลื่อนไปทางรีเอเจนต์ดั้งเดิม

การลดสีอย่างรวดเร็วของสารละลายโบรมีนใน CCl4 ถือเป็นการทดสอบความไม่อิ่มตัวที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่ง เนื่องจากอัลคีน อัลคีน และไดอีนทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับโบรมีน

การเติมโบรมีนและคลอรีนลงในอัลคีนเกิดขึ้นจากไอออนิกแทนที่จะเป็นกลไกที่รุนแรง ข้อสรุปนี้ตามมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าอัตราการเติมฮาโลเจนไม่ได้ขึ้นอยู่กับการฉายรังสี การมีอยู่ของออกซิเจน และสารรีเอเจนต์อื่นๆ ที่เริ่มต้นหรือยับยั้งกระบวนการที่รุนแรง จากข้อมูลการทดลองจำนวนมาก มีการเสนอกลไกสำหรับปฏิกิริยานี้ รวมถึงขั้นตอนต่อเนื่องหลายขั้นตอน ในระยะแรก โพลาไรเซชันของโมเลกุลฮาโลเจนเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของพันธะอิเล็กตรอน อะตอมของฮาโลเจนซึ่งรับประจุบวกที่เป็นเศษส่วนจำนวนหนึ่ง จะก่อตัวเป็นสารตัวกลางที่ไม่เสถียรกับอิเล็กตรอนของพันธะ เรียกว่า -เชิงซ้อน หรือสารเชิงซ้อนการถ่ายโอนประจุ ควรสังเกตว่าใน - สารเชิงซ้อน ฮาโลเจนไม่ก่อให้เกิดพันธะโดยตรงกับอะตอมของคาร์บอนจำเพาะใดๆ ในความซับซ้อนนี้ปฏิสัมพันธ์ของผู้บริจาคและผู้รับของคู่อิเล็กตรอน - พันธะในฐานะผู้บริจาคและฮาโลเจนในฐานะผู้รับนั้นเกิดขึ้นได้ง่าย

ถัดไป -คอมเพล็กซ์จะเปลี่ยนเป็นไอออนโบรโมเนียมแบบไซคลิก ในระหว่างการก่อตัวของไอออนบวกแบบไซคลิก จะเกิดความแตกแยกแบบเฮเทอโรไลติกของพันธะ Br-Br และว่างเปล่า ร- วงโคจร sp 2 ของอะตอมคาร์บอนลูกผสมซ้อนทับกัน ร- วงโคจรของอิเล็กตรอนคู่เดียวของอะตอมฮาโลเจน ก่อตัวเป็นไอออนโบรโมเนียมแบบไซคลิก

ในขั้นตอนสุดท้ายและขั้นที่สาม แอนไอออนโบรมีนในฐานะตัวแทนนิวคลีโอฟิลิก จะโจมตีอะตอมคาร์บอนตัวหนึ่งของโบรโมเนียมไอออน การโจมตีนิวคลีโอฟิลิกของโบรไมด์ไอออนนำไปสู่การเปิดของวงแหวนที่มีสมาชิกสามส่วนและการก่อตัวของไดโบรไมด์ส่วนบริเวณ ( วิก-ใกล้). ขั้นตอนนี้ถือได้อย่างเป็นทางการว่าเป็นการแทนที่นิวคลีโอฟิลิกของ SN 2 ที่อะตอมของคาร์บอน โดยที่หมู่ที่ออกไปคือ Br+

การเติมฮาโลเจนในพันธะคู่ของอัลคีนเป็นหนึ่งในปฏิกิริยาแบบจำลองที่เป็นทางการอย่างง่าย โดยใช้ตัวอย่างที่สามารถพิจารณาอิทธิพลของปัจจัยหลักที่ทำให้สามารถสรุปผลเชิงเหตุผลเกี่ยวกับกลไกโดยละเอียดของกระบวนการได้ หากต้องการสรุปข้อมูลเกี่ยวกับกลไกของปฏิกิริยาใด ๆ คุณควรมีข้อมูลเกี่ยวกับ: 1) จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา 2) สเตอริโอเคมี (ผลสเตอริโอเคมีของปฏิกิริยา); 3) การมีหรือไม่มีกระบวนการที่เกี่ยวข้องและแข่งขันกัน 4) อิทธิพลขององค์ประกอบทดแทนในสารตั้งต้นดั้งเดิมต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา 5) การใช้สารตั้งต้นที่มีป้ายกำกับและ (หรือ) รีเอเจนต์ 6) ความเป็นไปได้ของการจัดเรียงใหม่ระหว่างปฏิกิริยา 7) ผลของตัวทำละลายต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา

ให้เราพิจารณาปัจจัยเหล่านี้โดยใช้ตัวอย่างฮาโลเจนของอัลคีน ข้อมูลจลน์ศาสตร์ทำให้สามารถกำหนดลำดับของปฏิกิริยาสำหรับแต่ละส่วนประกอบได้ และบนพื้นฐานนี้ ทำให้ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับความเป็นโมเลกุลโดยรวมของปฏิกิริยา เช่น จำนวนโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา

สำหรับโบรมีนของอัลคีน โดยทั่วไปอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้:

v = k`[อัลคีน] + k``[อัลคีน] 2,

ซึ่งใน ในกรณีที่หายากช่วยลดความยุ่งยากในการ

v = k`[แอลคีน]

จากข้อมูลจลน์ศาสตร์ สามารถสรุปได้ว่าโมเลกุลโบรมีนหนึ่งหรือสองโมเลกุลเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการกำหนดอัตรา ลำดับที่สองในโบรมีนหมายความว่าไม่ใช่โบรไมด์ไอออน Br - ที่ทำปฏิกิริยากับโบรโมเนียมไอออน แต่เป็นไอออนไตรโบรไมด์ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างโบรมีนและไอออนโบรไมด์:

ยอดคงเหลือนี้เลื่อนไปทางขวา ข้อมูลจลนศาสตร์ไม่อนุญาตให้เราสรุปข้อสรุปอื่นใดเกี่ยวกับโครงสร้างของสถานะการเปลี่ยนแปลงและธรรมชาติของสปีชีส์อิเล็กโทรฟิลิกในปฏิกิริยาของการเติมฮาโลเจนกับพันธะคู่ ข้อมูลที่มีค่าที่สุดเกี่ยวกับกลไกของปฏิกิริยานี้ได้มาจากข้อมูลเกี่ยวกับสเตอริโอเคมีของการเติม การเติมฮาโลเจนเข้ากับพันธะคู่เป็นกระบวนการที่มีความจำเพาะต่อสเตอริโอ (กระบวนการที่มีการสร้างสเตอริโอไอโซเมอร์ที่เป็นไปได้เพียงตัวเดียว ในกระบวนการคัดเลือกสเตอริโอ จะสังเกตการก่อตัวของสเตอริโอเมอร์ตัวเดียวเป็นพิเศษ) ต่อต้าน- การเติมอัลคีนและไซโคลอัลคีน ซึ่งพันธะคู่ไม่ได้เชื่อมต่อกับวงแหวนเบนซีน สำหรับ ถูกต้อง- และ ความมึนงง- ไอโซเมอร์ของบิวทีน-2, เพนทีน-2, เฮกซีน-3, ไซโคลเฮกซีน, ไซโคลเพนทีน และอัลคีนอื่น ๆ การเติมโบรมีนเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อ ต่อต้าน- ภาคยานุวัติ ในกรณีนี้ ในกรณีของไซโคลเฮกซีนเท่านั้น ความมึนงง-1,2-ไดโบรโมไซโคลเฮกเซน (ของผสมของอิแนนทิโอเมอร์)

การจัดเรียงทรานส์ของอะตอมโบรมีนใน 1,2-ไดโบรโมไซโคลเฮกเซนสามารถอธิบายได้ในลักษณะที่เรียบง่ายเมื่อเทียบกับระนาบเฉลี่ยของวงแหวนไซโคลเฮกเซน (โดยไม่คำนึงถึง เป็นไปตามข้อกำหนด):

เมื่อโบรมีนรวมตัวกับไซโคลเฮกซีน จะก่อตัวขึ้นตั้งแต่แรก ความมึนงง-1,2-ไดโบรโมไซโคลเฮกเซนใน ก,ก-รูปแบบซึ่งจะเปลี่ยนไปสู่ความกระฉับกระเฉงมากขึ้นทันที ของเธอ-รูปแบบ ต่อต้าน-การเติมฮาโลเจนในพันธะคู่ทำให้เราสามารถปฏิเสธกลไกของการเติมฮาโลเจนหนึ่งโมเลกุลแบบซิงโครนัสในขั้นตอนเดียวลงในพันธะคู่ ซึ่งสามารถดำเนินการได้เฉพาะในรูปแบบ ซิน- ภาคยานุวัติ ต่อต้าน- การเติมฮาโลเจนก็ไม่สอดคล้องกับการก่อตัวของ carbocation แบบเปิด RCH + -CH 2 Hal เป็นตัวกลาง ในคาร์โบเคชันแบบเปิด สามารถหมุนอย่างอิสระรอบพันธะ C-C ได้ ซึ่งจะนำไปสู่การโจมตีของแอนไอออน Br - ไปจนถึงการก่อตัวของส่วนผสมของผลิตภัณฑ์ดังนี้ ต่อต้าน- และอื่นๆ ซิน- ภาคยานุวัติ สเตอริโอจำเพาะ ต่อต้าน-การเติมฮาโลเจนคือ เหตุผลหลักสร้างแนวคิดของโบรโมเนียมหรือคลอโรเนียมไอออนเป็นสายพันธุ์กลางที่แยกจากกัน แนวคิดนี้เป็นไปตามกฎอย่างสมบูรณ์ ต่อต้าน- นอกจากนี้เนื่องจากการโจมตีนิวคลีโอฟิลิกของเฮไลด์ไอออนเป็นไปได้ด้วย ต่อต้าน- อยู่ด้านใดอะตอมหนึ่งของคาร์บอน 2 อะตอมของเฮไลด์ไอออนผ่านกลไก S N 2

ในกรณีของอัลคีนที่ถูกแทนที่แบบไม่สมมาตร จะส่งผลให้มีอิแนนทิโอเมอร์สองตัว ทรีโอ- ก่อตัวเมื่อมีการเติมโบรมีนลงไป ถูกต้อง-ไอโซเมอร์หรืออีแนนทิโอเมอร์ เม็ดเลือดแดง- ก่อตัวขึ้นเมื่อเกิดฮาโลเจน ความมึนงง-ไอโซเมอร์ สิ่งนี้สังเกตได้จริงเมื่อมีการเติมโบรมีนลงไป เช่น ถูกต้อง- และ ความมึนงง-ไอโซเมอร์ของเพนทีน-2

ในกรณีของโบรมีนของแอลคีนที่สมมาตร เช่น ถูกต้อง- หรือ ความมึนงง-เฮกซีน-3 ควรถูกสร้างขึ้นหรือราซีเมท ( ดี,แอล-แบบฟอร์ม) หรือ เมโส- รูปแบบของไดโบรไมด์สุดท้ายซึ่งเป็นสิ่งที่สังเกตได้จริง

มีหลักฐานโดยตรงที่เป็นอิสระเกี่ยวกับการมีอยู่ของไอออนฮาโลเจนเนียมในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช่นิวคลีโอฟิลิกและไม่แยแสที่อุณหภูมิต่ำ ด้วยการใช้ NMR สเปกโทรสโกปี ตรวจพบการก่อตัวของโบรโมเนียมไอออนในระหว่างการแตกตัวเป็นไอออนของ 3-โบรโม-2-เมทิล-2-ฟลูออโรบิวเทนภายใต้การกระทำของ กรดแก่ Lewis antimony pentafluoride ในสารละลายซัลเฟอร์ไดออกไซด์เหลวที่ -80 0 C

ไอออนบวกนี้ค่อนข้างเสถียรที่ -80 0 C ในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช่นิวคลีโอฟิลิก แต่จะถูกทำลายทันทีโดยการกระทำของสารนิวคลีโอฟิลิกหรือเมื่อได้รับความร้อน

บางครั้งไอออนโบรโมเนียมแบบไซคลิกสามารถถูกแยกออกได้ในรูปแบบบริสุทธิ์ หากมีสิ่งกีดขวาง steric ขัดขวางไม่ให้พวกมันเปิดออกภายใต้การกระทำของนิวคลีโอไทล์:

เป็นที่แน่ชัดว่าความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของโบรโมเนียมไอออนซึ่งค่อนข้างเสถียรภายใต้สภาวะพิเศษ ไม่สามารถเป็นหลักฐานโดยตรงของการก่อตัวในปฏิกิริยาของโบรมีนนอกเหนือจากพันธะคู่ของอัลคีนในแอลกอฮอล์ กรดอะซิติก และอิเล็กตรอนอื่นๆ -บริจาคตัวทำละลาย ข้อมูลดังกล่าวควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นการยืนยันโดยอิสระเกี่ยวกับความเป็นไปได้พื้นฐานของการก่อตัวของไอออนฮาโลเจนเนียมในกระบวนการเติมอิเล็กโทรฟิลิกที่พันธะคู่

แนวคิดของเฮไลด์ไอออนช่วยให้เราสามารถให้คำอธิบายที่สมเหตุสมผลเกี่ยวกับการย้อนกลับของการเติมไอโอดีนในพันธะคู่ได้ ไอออนบวกของฮาโลเจนมีจุดศูนย์กลางอิเล็กโตรฟิลิกสามจุดที่สามารถโจมตีนิวคลีโอฟิลิกได้โดยไอออนเฮไลด์ ได้แก่ อะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมและอะตอมของฮาโลเจน 1 อะตอม ในกรณีของคลอโรเนียมไอออน Cl - แอนไอออนดูเหมือนจะโจมตีใจกลางคาร์บอนของไอออนบวกเป็นพิเศษหรือเจาะจงด้วยซ้ำ สำหรับโบรโมเนียมไอออนบวก ทั้งสองทิศทางของการเปิดไอออนฮาโลเจนเนียมมีความเป็นไปได้เท่ากัน เนื่องจากการโจมตีของไอออนโบรไมด์บนทั้งอะตอมของคาร์บอนและบนอะตอมโบรมีน การโจมตีด้วยนิวคลีโอฟิลต่ออะตอมโบรมีนของโบรโมเนียมไอออนทำให้เกิดรีเอเจนต์เริ่มต้นโบรมีนและแอลคีน:

ไอออนไอโอโดเนียมถูกเปิดเผยเป็นส่วนใหญ่อันเป็นผลมาจากการโจมตีของไอออนไอโอไดด์บนอะตอมไอโอดีน ดังนั้นความสมดุลระหว่างรีเอเจนต์เริ่มต้นและไอออนไอโอโดเนียมจึงเลื่อนไปทางซ้าย

นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์ที่เติมขั้นสุดท้าย ซึ่งก็คือไดโอไดด์ส่วนบริเวณอาจถูกโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิกที่อะตอมไอโอดีนโดยไอออนไตรไอโอไดด์ที่มีอยู่ในสารละลาย ซึ่งยังนำไปสู่การก่อตัวของรีเอเจนต์ตั้งต้นอัลคีนและไอโอดีนอีกด้วย กล่าวอีกนัยหนึ่ง ภายใต้เงื่อนไขของปฏิกิริยาการเติม ไดโอไดด์บริเวณที่เป็นผลลัพธ์จะถูกกำจัดไอโอดีนภายใต้การกระทำของไอออนไตรไอโอไดด์ ไดคลอไรด์และไดโบรไมด์ที่เป็นตัวทำละลายจะไม่ทำให้ฮาโลเจนลดลงภายใต้เงื่อนไขของการเติมคลอรีนหรือโบรมีนตามลำดับลงในอัลคีน

การต่อต้านการเติมคลอรีนหรือโบรมีนเป็นคุณลักษณะเฉพาะของอัลคีน โดยที่พันธะคู่ไม่ได้เชื่อมกับอิเล็กตรอนของวงแหวนเบนซีน สำหรับสไตรีน สติลบีน และอนุพันธ์ของพวกมันด้วย ต่อต้าน- ภาคยานุวัติเกิดขึ้นและ ซิน-การเติมฮาโลเจน ซึ่งสามารถกลายเป็นส่วนสำคัญในสภาพแวดล้อมขั้วโลกได้

ในกรณีที่การเติมฮาโลเจนเข้ากับพันธะคู่ถูกดำเนินการในสภาพแวดล้อมของตัวทำละลายนิวคลีโอฟิลิก ตัวทำละลายจะแข่งขันกับฮาไลด์ไอออนอย่างมีประสิทธิผลในการเปิดวงแหวนที่มีสมาชิกสามส่วนของไอออนฮาโลเจนเนียม:

การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เติมโดยมีส่วนร่วมของตัวทำละลายหรือสารนิวคลีโอฟิลิก "ภายนอก" อื่น ๆ เรียกว่าปฏิกิริยาการเติมคอนจูเกต เมื่อโบรมีนและสไตรีนทำปฏิกิริยาในเมทานอล จะเกิดผลิตภัณฑ์ 2 ชนิด ได้แก่ ไวซินัลไดโบรไมด์และโบรมีนเอสเทอร์ ซึ่งอัตราส่วนนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโบรมีนในเมทานอล

ในสารละลายที่มีความเข้มข้นสูง ผลิตภัณฑ์เติมคอนจูเกตจะมีอิทธิพลเหนือกว่า ในขณะที่อยู่ในสารละลายที่มีความเข้มข้น ในทางกลับกัน ไวซินัลไดโบรไมด์จะมีอำนาจเหนือกว่า ในสารละลายที่เป็นน้ำ ฮาโลไฮดริน (แอลกอฮอล์ที่มีฮาโลเจนที่อะตอมคาร์บอน) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการเติมคอนจูเกตจะมีอิทธิพลเหนือเสมอ

ผู้สมรู้ร่วมคิดของเธอ ความมึนงง-2-คลอโรไซโคลเฮกซานอลถูกทำให้เสถียรยิ่งขึ้นด้วยพันธะไฮโดรเจน O-H . . . Cl. ในกรณีของอัลคีนที่ไม่สมมาตร ในปฏิกิริยาการเติมคอนจูเกต ฮาโลเจนจะเติมอะตอมของคาร์บอนที่มีอะตอมไฮโดรเจนมากที่สุดเสมอ และเติมสารนิวคลีโอฟิลิกลงในคาร์บอนที่มีอะตอมไฮโดรเจนน้อยที่สุดเสมอ ไม่มีการสร้างผลิตภัณฑ์ไอโซเมอร์ที่มีการจัดเรียงกลุ่มที่ต่างกัน ซึ่งหมายความว่าไอออนฮาโลเจนเนียมแบบไซคลิกที่เกิดขึ้นเป็นตัวกลางจะต้องมีโครงสร้างไม่สมมาตรโดยมีพันธะสองตัว C 1 -Hal และ C 2 -Hal ซึ่งมีพลังงานและความแข็งแกร่งต่างกันและมีประจุบวกจำนวนมากบนอะตอมคาร์บอนภายใน C 2 ซึ่งสามารถเป็นได้ แสดงเป็นกราฟิกได้สองวิธี:

ดังนั้นอะตอมคาร์บอน C2 ของไอออนฮาโลเจนเนียมจึงถูกตัวทำละลายโจมตีแบบนิวคลีโอฟิลิก แม้ว่าจะถูกแทนที่มากกว่าและเข้าถึงได้น้อยกว่าแบบสเตอรีก็ตาม

หนึ่งในวิธีการเตรียมที่ดีที่สุดสำหรับการสังเคราะห์โบรโมไฮดรินคือการไฮดรอกซีโบรมิเนชันของอัลคีนโดยใช้ N-bromosuccinimide ( น.บี.เอส.) ในส่วนผสมไบนารี่ของไดเมทิลซัลฟอกไซด์ ( ดีเอ็มเอสโอ) และน้ำ

ปฏิกิริยานี้สามารถเกิดขึ้นได้ในน้ำหรือไม่ก็ได้ ดีเอ็มเอสโออย่างไรก็ตาม ผลผลิตของโบรโมไฮดรินในกรณีนี้ค่อนข้างต่ำกว่า

การก่อตัวของผลิตภัณฑ์เติมคอนจูเกตในปฏิกิริยาฮาโลเจนของอัลคีนยังช่วยให้เราปฏิเสธกลไกซิงโครนัสของการเติมโมเลกุลฮาโลเจนหนึ่งโมเลกุล การเติมคอนจูเกตให้กับพันธะคู่เป็นไปตามข้อตกลงที่ดีกับกลไกสองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับฮาโลเจนไอออนไอออนเป็นตัวกลาง

สำหรับปฏิกิริยาของการเติมอิเล็กโตรฟิลิกกับพันธะคู่ เราควรคาดหวังว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีองค์ประกอบทดแทนอัลคิลที่ให้อิเล็กตรอน และการลดลงของการมีอยู่ขององค์ประกอบทดแทนที่ดึงอิเล็กตรอนออกที่พันธะคู่ ที่จริงแล้ว อัตราการเติมคลอรีนและโบรมีนในพันธะคู่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเปลี่ยนจากเอทิลีนไปเป็นอนุพันธ์ที่แทนที่เมทิล ตัวอย่างเช่น อัตราการเติมโบรมีนในเตตระเมทิลเอทิลีนนั้นสูงกว่าอัตราการเติมโบรมีน 1-บิวทีน 10 เท่า 5 เท่า ความเร่งมหาศาลนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงขั้วที่สูงของสถานะการเปลี่ยนผ่านและการแยกประจุในระดับสูงในสถานะการเปลี่ยนผ่าน และสอดคล้องกับกลไกการเติมอิโทรฟิลิก

ในบางกรณี การเติมคลอรีนลงในอัลคีนที่มีองค์ประกอบทดแทนที่ให้อิเล็กตรอนจะมาพร้อมกับการดึงโปรตอนออกจากสารประกอบตัวกลางแทนการเติมคลอไรด์ไอออน สิ่งที่เป็นนามธรรมของโปรตอนส่งผลให้เกิดอัลคีนที่แทนที่คลอรีน ซึ่งถือได้อย่างเป็นทางการว่าเป็นการทดแทนโดยตรงด้วยการย้ายถิ่นของพันธะคู่ อย่างไรก็ตาม การทดลองกับฉลากไอโซโทปบ่งชี้ถึงลักษณะการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนมากขึ้นที่เกิดขึ้นที่นี่ เมื่อไอโซบิวทิลีนถูกคลอรีนที่ 0 0 C จะเกิด 2-เมทิล-3-คลอโรโพรพีน (เมทัลลิลคลอไรด์) ขึ้นมาแทนไดคลอไรด์ที่คาดหวัง ซึ่งเป็นผลคูณของการเติมที่พันธะคู่

อย่างเป็นทางการดูเหมือนว่ามีการทดแทนไม่ใช่ภาคยานุวัติ การศึกษาปฏิกิริยานี้โดยใช้ไอโซบิวทิลีนที่ติดฉลากที่ตำแหน่ง 1 ด้วยไอโซโทป 14 C แสดงให้เห็นว่าไม่มีการแทนที่ไฮโดรเจนด้วยคลอรีนโดยตรงเนื่องจากในผลลัพธ์ของเมทัลิลคลอไรด์ฉลากจะอยู่ในกลุ่ม 14 CH 2 Cl ผลลัพธ์นี้สามารถอธิบายได้ตามลำดับการแปลงต่อไปนี้:

ในบางกรณี การย้ายถิ่น 1,2 ของหมู่อัลคิลอาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน

ใน CCl 4 (ตัวทำละลายไม่มีขั้ว) ปฏิกิริยานี้ให้ไดคลอไรด์เกือบ 100% บี- ผลคูณสามัญที่มีพันธะคู่ (ไม่มีการจัดเรียงใหม่)

การจัดเรียงโครงกระดูกใหม่ประเภทนี้เป็นเรื่องปกติมากที่สุดสำหรับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับคาร์โบแคตแบบเปิดซึ่งเป็นอนุภาคตัวกลาง เป็นไปได้ว่าการเติมคลอรีนในกรณีเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นผ่านคลอโรเนียมไอออน แต่เกิดขึ้นผ่านอนุภาคประจุบวกใกล้กับคาร์โบเคชันแบบเปิด ในเวลาเดียวกัน ควรสังเกตว่าการจัดเรียงโครงกระดูกใหม่เป็นปรากฏการณ์ที่ค่อนข้างหายากในกระบวนการเติมฮาโลเจนและฮาโลเจนผสมที่พันธะคู่: มักสังเกตได้บ่อยกว่าในระหว่างการเติมคลอรีนและน้อยกว่ามากในระหว่างการเติม โบรมีน. ความน่าจะเป็นของการจัดเรียงใหม่ดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นเมื่อย้ายจากตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว (CCl 4) ไปเป็นตัวทำละลายที่มีขั้ว (ไนโตรมีเทน, อะซิโตไนไตรล์)

การสรุปข้อมูลที่นำเสนอเกี่ยวกับสเตอริโอเคมี การเติมคอนจูเกต อิทธิพลขององค์ประกอบทดแทนในอัลคีน รวมถึงการจัดเรียงใหม่ในปฏิกิริยาการเติมฮาโลเจนที่พันธะคู่ ควรสังเกตว่าข้อมูลเหล่านี้สอดคล้องกับกลไกของการเติมอิเล็กโทรฟิลิกที่เกี่ยวข้อง ไอออนฮาโลเจนเนียมแบบไซคลิก ข้อมูลเกี่ยวกับการเติมฮาโลเจนผสมลงในอัลคีนซึ่งขั้นตอนของการเติมถูกกำหนดโดยขั้วของพันธะของอะตอมฮาโลเจนสองอะตอมสามารถตีความได้ในลักษณะเดียวกัน

คำนิยาม

อัลคีเนส- ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวโมเลกุลซึ่งมีพันธะคู่หนึ่งพันธะ ชื่อของอัลคีนมีส่วนต่อท้าย –ene หรือ –ylene

สูตรทั่วไปของอนุกรมอัลคีนที่คล้ายคลึงกัน (ตารางที่ 2) คือ C n H 2n

ตารางที่ 2. อนุกรมอัลคีนที่คล้ายคลึงกัน

อนุมูลไฮโดรคาร์บอนที่เกิดจากอัลคีน: -CH = CH 2 - ไวนิลและ -CH 2 -CH = CH 2 - อัลลิล

อัลคีนที่เริ่มต้นด้วยบิวทีนมีลักษณะเฉพาะโดยไอโซเมอริซึมของโครงกระดูกคาร์บอน:

CH 2 -C(CH 3)-CH 3 (2-เมทิลโพรพีน-1)

และตำแหน่งของพันธะคู่:

CH 2 = CH-CH 2 -CH 3 (บิวทีน-1)

CH 3 -C = CH-CH 3 (บิวทีน-2)

อัลคีนที่เริ่มต้นด้วยบิวทีน-2 มีลักษณะเฉพาะด้วยไอโซเมอร์ทางเรขาคณิต (ซิส-ทรานส์) (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. ไอโซเมอร์เรขาคณิตของบิวทีน-2

อัลคีนที่เริ่มต้นด้วยโพรพีนมีลักษณะพิเศษคือไอโซเมอร์ระหว่างคลาสกับไซโคลอัลเคน ดังนั้นองค์ประกอบของ C 4 H 8 จึงสอดคล้องกับสารประเภทอัลคีนและไซโคลอัลเคน - บิวทีน-1(2) และไซโคลบิวเทน

อะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลอัลคีนอยู่ในการผสมพันธุ์ของ sp 2: พันธะ 3σ ตั้งอยู่ในระนาบเดียวกันที่มุม 120 ซึ่งกันและกัน และพันธะ π เกิดขึ้นจาก p-อิเล็กตรอนของอะตอมคาร์บอนที่อยู่ใกล้เคียง พันธะคู่คือการรวมกันของพันธะ σ และ π

คุณสมบัติทางเคมีของอัลคีน

ส่วนใหญ่ ปฏิกิริยาเคมีอัลคีนดำเนินการผ่านกลไกของการเติมอิเล็กโทรฟิลิก:

- ไฮโดรฮาโลเจนเนชัน - ปฏิกิริยาของอัลคีนกับไฮโดรเจนเฮไลด์ (HCl, HBr) ดำเนินการตามกฎของ Markovnikov (เมื่อเติมเพิ่มเติม โมเลกุลขั้วโลกพิมพ์ HX เป็นอัลคีนที่ไม่สมมาตร ไฮโดรเจนเกาะกับอะตอมคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนมากขึ้นที่พันธะคู่)

CH 3 -CH = CH 2 + HCl = CH 3 -CHCl-CH 3

- ความชุ่มชื้น - ปฏิกิริยาของอัลคีนกับน้ำเมื่อมีกรดแร่ (ซัลฟิวริก, ฟอสฟอริก) กับการก่อตัวของแอลกอฮอล์, ดำเนินการตามกฎของ Markovnikov

CH 3 -C(CH 3) = CH 2 + H 2 O = CH 3 -C(CH 3)OH-CH 3

- ฮาโลเจน - ปฏิกิริยาของอัลคีนกับฮาโลเจนเช่นกับโบรมีนซึ่งน้ำโบรมีนจะเปลี่ยนสี

CH 2 = CH 2 + Br 2 = BrCH 2 -CH 2 ห้องนอน

เมื่อส่วนผสมของอัลคีนและฮาโลเจนได้รับความร้อนถึง 500C ก็เป็นไปได้ที่จะแทนที่อะตอมไฮโดรเจนของอัลคีนด้วย กลไกที่รุนแรง:

CH 3 -CH = CH 2 + Cl 2 = Cl-CH 2 -CH = CH 2 + HCl

ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของอัลคีนเกิดขึ้นตามกลไกที่รุนแรง สภาวะสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้นคือการมีตัวเร่งปฏิกิริยา (Ni, Pd, Pt) รวมถึงการให้ความร้อนของส่วนผสมปฏิกิริยา:

CH 2 = CH 2 + H 2 = CH 3 -CH 3

อัลคีนสามารถออกซิไดซ์เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ต่างๆ ซึ่งองค์ประกอบขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยาออกซิเดชัน ดังนั้นในระหว่างการออกซิเดชั่นภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง (ตัวออกซิไดซ์คือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต) พันธะπจะแตกและเกิดแอลกอฮอล์ไดไฮโดรริก:

3CH 2 = CH 2 + 2KMnO 4 +4H 2 O = 3CH 2 (OH)-CH 2 (OH) +2MnO 2 + 2KOH

ในระหว่างการออกซิเดชันอย่างรุนแรงของอัลคีนด้วยสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตที่เดือด สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดมีความแตกแยกที่สมบูรณ์ของพันธะ (σ-bond) ด้วยการก่อตัวของคีโตน กรดคาร์บอกซิลิกหรือคาร์บอนไดออกไซด์:

ออกซิเดชันของเอทิลีนกับออกซิเจนที่ 200C เมื่อมี CuCl 2 และ PdCl 2 ทำให้เกิดการก่อตัวของอะซีตัลดีไฮด์:

CH 2 = CH 2 +1/2O 2 = CH 3 -CH = O

อัลคีนเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน การเกิดพอลิเมอไรเซชันเป็นกระบวนการก่อตัว สารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง- โพลีเมอร์ - โดยเชื่อมต่อถึงกันโดยใช้เวเลนซ์หลักของโมเลกุลของสารโมเลกุลต่ำดั้งเดิม - โมโนเมอร์ การเกิดพอลิเมอไรเซชันอาจเกิดจากความร้อน ความดันสูงพิเศษ การฉายรังสี อนุมูลอิสระ หรือตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นการเกิดพอลิเมอไรเซชันของเอทิลีนจึงเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของกรด (กลไกประจุบวก) หรืออนุมูล (กลไกที่รุนแรง):

n CH 2 = CH 2 = -(-CH 2 -CH 2 -) n —

คุณสมบัติทางกายภาพของอัลคีน

ภายใต้สภาวะปกติ C 2 -C 4 เป็นก๊าซ C 5 -C 17 เป็นของเหลว เริ่มตั้งแต่ C 18 - ของแข็ง- อัลคีนไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์

การเตรียมอัลคีน

วิธีการหลักในการรับอัลคีน:

— ดีไฮโดรฮาโลเจนเนชันของอัลเคนฮาโลเจนภายใต้อิทธิพลของสารละลายแอลกอฮอล์ของอัลคาไล

CH 3 -CH 2 -CHBr-CH 3 + KOH = CH 3 -CH = CH-CH 3 + KBr + H 2 O

— ดีฮาโลเจนของอัลเคนไดฮาโลเจนภายใต้อิทธิพลของโลหะแอคทีฟ

CH 3 -CHCl-CHCl-CH 3 + Zn = ZnCl 2 + CH 3 -CH = CH-CH 3

— การขาดน้ำของแอลกอฮอล์เมื่อถูกความร้อนด้วยกรดซัลฟิวริก (t >150 C) หรือส่งไอแอลกอฮอล์ไปเหนือตัวเร่งปฏิกิริยา

CH 3 -CH(OH)- CH 3 = CH 3 -CH = CH 2 + H 2 O

— การดีไฮโดรจีเนชันของอัลเคนโดยการให้ความร้อน (500C) โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา (Ni, Pt, Pd)

CH 3 -CH 2 - CH 3 = CH 3 -CH = CH 2 + H 2

อัลคีนถูกใช้เป็นผลิตภัณฑ์เริ่มต้นในการผลิตวัสดุโพลีเมอร์ (พลาสติก ยาง ฟิล์ม) และสารอินทรีย์อื่นๆ

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ออกกำลังกาย	ติดตั้ง สูตรโมเลกุลแอลคีน หากทราบว่าในปริมาณเท่ากันที่ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจน จะเกิดเป็นอนุพันธ์ไดคลอโร 56.5 กรัม หรืออนุพันธ์ไดโบรโม 101 กรัม ตามลำดับ
สารละลาย	คุณสมบัติทางเคมีของอัลคีนถูกกำหนดโดยความสามารถในการเติมสารผ่านกลไกของการเติมอิเล็กโทรฟิลิก ซึ่งพันธะคู่จะถูกแปลงเป็นพันธะเดี่ยว: CnH 2 n + Cl 2 → CnH 2 nCl 2 CnH 2 n + Br 2 → CnH 2 nBr 2 มวลของแอลคีนที่เข้าสู่ปฏิกิริยาจะเท่ากัน ซึ่งหมายความว่าแอลคีนมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาจำนวนเท่ากัน ให้เราแสดงจำนวนโมลของไฮโดรคาร์บอนถ้ามวลโมลาร์ของอนุพันธ์ไดคลอโรคือ 12n+2n+71 มวลโมลาร์ของอนุพันธ์ไดโบรโม (12n+2n+160): ม.(CnH 2 nCl 2) \ (12n+2n+71) = ม.(СnH 2 nBr 2) \ (12n+2n+160) 56.5 \ (12n+2n+71) = 101 \ (12n+2n+160) ดังนั้นแอลคีนจึงมีสูตร C 3 H 6 เป็นโพรพีน
คำตอบ	สูตรแอลคีน C 3 H 6 เป็นโพรพีน

ตัวอย่างที่ 2

ออกกำลังกาย

ดำเนินการเปลี่ยนแปลงชุดหนึ่ง อีเทน → เอเธน → เอทานอล → เอเธน → คลอโรอีเทน → บิวเทน

สารละลาย

ในการรับเอเธนจากอีเทน จำเป็นต้องใช้ปฏิกิริยาดีไฮโดรจีเนชันของอีเทน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา (Ni, Pd, Pt) และเมื่อได้รับความร้อน: ค 2 ชม. 6 →ค 2 ชม. 4 + ชม. 2 เอทานอลผลิตจากเอธีนโดยปฏิกิริยาไฮเดรชั่นกับน้ำโดยมีกรดแร่ (ซัลฟิวริก, ฟอสฟอริก): ค 2 ชม. 4 + ชม. 2 O = ค 2 ชม. 5 โอ้ เพื่อให้ได้เอธีนจากเอทานอล จะใช้ปฏิกิริยาการคายน้ำ: ค 2 H 5 OH → (เสื้อ, H 2 SO 4) → C 2 H 4 + H 2 O การผลิตคลอโรอีเทนจากเอทีนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาไฮโดรฮาโลเจนเนชัน: C 2 H 4 + HCl → C 2 H 5 Cl เพื่อให้ได้บิวเทนจากคลอโรอีเทน จะใช้ปฏิกิริยา Wurtz: 2C 2 H 5 Cl + 2Na → C 4 H 10 + 2NaCl

อัลคีเนส- ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวซึ่งมีพันธะคู่หนึ่งพันธะ ตัวอย่างของอัลคีน:

วิธีการรับอัลคีน

1. การแคร็กของอัลเคนที่อุณหภูมิ 400-700°C ปฏิกิริยาเกิดขึ้นผ่านกลไกอนุมูลอิสระ:

2. การดีไฮโดรจีเนชันของอัลเคน:

3. ปฏิกิริยาการกำจัด (การกำจัด): อะตอม 2 อะตอมหรือ 2 กลุ่มถูกกำจัดออกจากอะตอมคาร์บอนที่อยู่ใกล้เคียง และเกิดพันธะคู่ขึ้น ปฏิกิริยาดังกล่าว ได้แก่:

A) การขาดน้ำของแอลกอฮอล์ (การให้ความร้อนสูงกว่า 150°C โดยมีกรดซัลฟิวริกเป็นสารรีเอเจนต์กำจัดน้ำ):

B) การกำจัดไฮโดรเจนเฮไลด์เมื่อสัมผัสกับสารละลายอัลคาไลแอลกอฮอล์:

อะตอมไฮโดรเจนจะถูกแยกออกจากอะตอมคาร์บอนที่มีพันธะกับอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่า (อะตอมที่เติมไฮโดรเจนน้อยที่สุด) - กฎของ Zaitsev.

B) การดีฮาโลเจน:

คุณสมบัติทางเคมีของอัลคีน

คุณสมบัติของอัลคีนถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของพันธะหลายตัว ดังนั้น อัลคีนจึงเข้าสู่ปฏิกิริยาเติมอิเล็กโทรฟิลิกซึ่งเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน (H-X - รีเอเจนต์):

ขั้นที่ 1:

ขั้นตอนที่ 2:

.

ไฮโดรเจนไอออนในปฏิกิริยาประเภทนี้เป็นของอะตอมคาร์บอนที่มีประจุลบมากกว่า การกระจายความหนาแน่นคือ:

หากองค์ประกอบทดแทนเป็นผู้บริจาคซึ่งแสดงเอฟเฟกต์ +I- ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนไปทางอะตอมคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนมากที่สุด ทำให้เกิดประจุลบบางส่วน ปฏิกิริยาเป็นไปตาม กฎของมาร์คอฟนิคอฟ: เมื่อเชื่อมโมเลกุลของขั้วเช่น เอ็นเอช (เอชซีแอล, สาธารณสุขศาสตร์, โหฯลฯ) สำหรับอัลคีนที่ไม่สมมาตร ไฮโดรเจนจะเกาะติดเป็นพิเศษกับอะตอมของคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนมากกว่าที่พันธะคู่

A) ปฏิกิริยาการเติม:
1) ไฮโดรฮาโลเจนเนชัน:

ปฏิกิริยาเป็นไปตามกฎของ Markovnikov แต่หากมีเปอร์ออกไซด์อยู่ในปฏิกิริยา กฎจะไม่ถูกนำมาพิจารณา:

2) การให้ความชุ่มชื้น ปฏิกิริยาเป็นไปตามกฎของ Markovnikov ต่อหน้ากรดฟอสฟอริกหรือซัลฟิวริก:

3) ฮาโลเจน เป็นผลให้น้ำโบรมีนเปลี่ยนสี - นี่ ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพสำหรับการเชื่อมต่อหลายรายการ:

4) การเติมไฮโดรเจน ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา

ความต่อเนื่อง ดูจุดเริ่มต้นได้ที่. № 15, 16, 17, 18, 19/2004

บทที่ 9
คุณสมบัติทางเคมีของอัลคีน

คุณสมบัติทางเคมีของอัลคีน (เอทิลีนและความคล้ายคลึงกันของอัลคีน) ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของพันธะ d... ในโมเลกุลของพวกมัน อัลคีนเกิดปฏิกิริยาทั้งสามประเภท โดยปฏิกิริยาที่มีลักษณะเฉพาะมากที่สุดคือ p…. ลองพิจารณาโดยใช้ตัวอย่างของโพรพิลีน C 3 H 6
ปฏิกิริยาการเติมทั้งหมดเกิดขึ้นตามพันธะคู่และประกอบด้วยการแตกตัวของพันธะของอัลคีนและการก่อรูปของพันธะใหม่สองพันธะที่บริเวณที่เกิดการแตกตัว

การเติมฮาโลเจน:

การเติมไฮโดรเจน(ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน):

การเชื่อมต่อน้ำ(ปฏิกิริยาไฮเดรชั่น):

การเติมไฮโดรเจนเฮไลด์ (HHal) และน้ำทำให้เกิดอัลคีนที่ไม่สมมาตร ตามกฎของ V.V. Markovnikov (1869). กรดไฮโดรเจนฮาล เกาะติดกับอะตอมของคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนมากที่สุดที่พันธะคู่ดังนั้นสารตกค้างของ Hal จึงจับกับอะตอม C ซึ่งมีอะตอมไฮโดรเจนจำนวนน้อยกว่า

การเผาไหม้ของอัลคีนในอากาศ
เมื่อติดไฟ อัลคีนจะเผาไหม้ในอากาศ:

2CH 2 = CHCH 3 + 9O 2 6CO 2 + 6H 2 O.

อัลคีนที่เป็นก๊าซจะก่อให้เกิดสารผสมที่ระเบิดได้กับออกซิเจนในบรรยากาศ
อัลคีนถูกออกซิไดซ์โดยโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตในตัวกลางที่เป็นน้ำ ซึ่งมาพร้อมกับการเปลี่ยนสีของสารละลาย KMnO 4 และการเกิดไกลคอล (สารประกอบที่มีหมู่ไฮดรอกซิลสองหมู่ที่อะตอม C ที่อยู่ติดกัน) กระบวนการนี้ก็คือ ไฮดรอกซิเลชันของอัลคีน:

อัลคีนถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศให้เป็นอีพอกไซด์เมื่อถูกความร้อนต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาสีเงิน:

การเกิดพอลิเมอไรเซชันของอัลคีน- การจับโมเลกุลแอลคีนหลายๆ โมเลกุลเข้าด้วยกัน สภาวะของปฏิกิริยา: การให้ความร้อน, การมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยา

การรวมตัวของโมเลกุลเกิดขึ้นจากการแตกตัวของพันธะภายในโมเลกุลและการก่อตัวของพันธะระหว่างโมเลกุลใหม่: ในปฏิกิริยานี้จะมีช่วงของค่าต่างๆ = 10 3 –10 4 .

n

1. แบบฝึกหัดเขียนสมการปฏิกิริยาของบิวทีน-1 ด้วย: ก) Br2;ข) เอชบีอาร์;วี) น้ำ2O;ช) H2.

2. ตั้งชื่อผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา
เป็นที่ทราบกันว่าสภาวะใดที่การเติมน้ำและไฮโดรเจนเฮไลด์ในพันธะคู่ของอัลคีนเกิดขึ้นขัดกับกฎของมาร์คอฟนิคอฟ เขียนสมการปฏิกิริยา

3. 3-โบรโมโพรพิลีนตามการต่อต้าน Markovnikov ด้วย: ก) น้ำ; b) ไฮโดรเจนโบรไมด์
เขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน: ก) บิวทีน-1; b) ไวนิลคลอไรด์

4. CH2 =CHCl; c) 1,2-ไดฟลูออโรเอทิลีน สร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาของเอทิลีนกับออกซิเจนสำหรับกระบวนการต่อไปนี้: ก) การเผาไหม้ในอากาศ; b) ไฮดรอกซิเลชันด้วยน้ำ KMnO4; ).

5. c) อิพอกซิเดชัน (250 °C,

6. อจเขียนสูตรโครงสร้างของแอลคีน โดยรู้ว่าสารประกอบนี้ 0.21 กรัมสามารถเติมโบรมีน 0.8 กรัมได้ เมื่อเผาก๊าซไฮโดรคาร์บอน 1 ลิตรทำให้สารละลายสีแดงเข้มของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตเปลี่ยนไปใช้ออกซิเจน 4.5 ลิตรและได้รับ 3 ลิตร

คาร์บอนไดออกไซด์
เขียนสูตรโครงสร้างของไฮโดรคาร์บอนนี้

บทที่ 10
การเตรียมและการใช้อัลคีนปฏิกิริยาในการผลิตอัลคีนลงมาที่การกลับตัวของปฏิกิริยาที่แสดงถึงคุณสมบัติทางเคมีของอัลคีน (เรียงจากขวาไปซ้าย ดูบทที่ 9)

การแตกร้าวของไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว ดังนั้นเมื่อแคร็ก (ดูบทที่ 7) อีเทน จะเกิดส่วนผสมของเอทิลีนและไฮโดรเจน:

การขาดน้ำของแอลกอฮอล์ เมื่อแอลกอฮอล์สัมผัสกับสารกำจัดน้ำ (กรดซัลฟิวริกเข้มข้น) หรือเมื่อถูกความร้อนถึง 350 °C ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา น้ำจะถูกแยกออกและเกิดอัลคีน:

ด้วยวิธีนี้เอทิลีนจึงถูกผลิตขึ้นในห้องปฏิบัติการ
วิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตโพรพิลีนควบคู่ไปกับการแตกร้าวคือการทำให้โพรพานอลขาดน้ำเหนืออะลูมิเนียมออกไซด์:

การดีไฮโดรคลอริเนชันของคลอโรอัลเคนจะดำเนินการภายใต้การกระทำของสารละลายอัลคาไลในแอลกอฮอล์เพราะ

ในน้ำผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาไม่ใช่อัลคีน แต่เป็นแอลกอฮอล์การใช้เอทิลีนและความคล้ายคลึงกัน ขึ้นอยู่กับพวกเขาคุณสมบัติทางเคมี

คือความสามารถในการแปรสภาพเป็นสารที่มีประโยชน์ต่างๆเชื้อเพลิงเครื่องยนต์

ที่มีค่าออกเทนสูงจะได้มาจากการไฮโดรจิเนชันของอัลคีนที่แตกแขนง: การเปลี่ยนสีของสารละลายสีเหลืองของโบรมีนในตัวทำละลายเฉื่อย (CCl 4) เกิดขึ้นเมื่อหยดอัลคีนลงไปหรือก๊าซแอลคีนถูกส่งผ่านสารละลาย ปฏิสัมพันธ์กับโบรมีน – ลักษณะเฉพาะ:

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อพันธะคู่ ผลิตภัณฑ์เอทิลีนไฮโดรคลอริเนชัน - คลอโรอีเทน - ถูกนำมาใช้การสังเคราะห์ทางเคมี

เพื่อแนะนำหมู่ C 2 H 5 เข้าสู่โมเลกุล:

คลอโรอีเทนยังมีฤทธิ์ยาชาเฉพาะที่ (บรรเทาอาการปวด) ซึ่งใช้ในระหว่างการผ่าตัด โดยการให้ความชุ่มชื้นของอัลคีน จะได้แอลกอฮอล์มา เช่น:

เอทานอล

แอลกอฮอล์ C 2 H 5 OH ใช้เป็นตัวทำละลาย สำหรับการฆ่าเชื้อ และในการสังเคราะห์สารใหม่ การให้ความชุ่มชื้นของเอทิลีนต่อหน้าตัวออกซิไดซ์ [O] ทำให้เกิดเอทิลีนไกลคอล – สารป้องกันการแข็งตัว:

และผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของการสังเคราะห์ทางเคมี ออกซิเดชันของเอทิลีนทำให้เกิดเอทิลีนออกไซด์และอะซีตัลดีไฮด์ -

วัตถุดิบในอุตสาหกรรมเคมี:โพลีเมอร์และพลาสติก

n

1. – ผลิตภัณฑ์โพลีเมอไรเซชันของอัลคีน เช่น โพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน (เทฟลอน) กรอกสมการสำหรับปฏิกิริยากำจัด (กำจัด):

2. ตั้งชื่ออัลคีนที่ได้
เขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของ: ก) 3,3-ไดเมทิลบิวทีน-1;

3. b) 2,3,3-ไตรเมทิลบิวทีน-1 ปฏิกิริยาเหล่านี้ทำให้เกิดอัลเคนที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ และตั้งชื่อให้พวกมันเอทิลแอลกอฮอล์ 100 กรัมถูกส่งผ่านท่อที่บรรจุอลูมิเนียมออกไซด์ที่ให้ความร้อน ค 2 ชั่วโมง 5 โอ้

4. ส่งผลให้ได้ไฮโดรคาร์บอน (หมายเลข) 33.6 ลิตร แอลกอฮอล์ (%) ทำปฏิกิริยาได้มากแค่ไหน?

5. โบรมีนจะทำปฏิกิริยากับเอทิลีน 2.8 ลิตร (N.S.) ได้กี่กรัม เขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันของไตรฟลูออโรคลอโรเอทิลีน (พลาสติกที่ได้จะทนทานต่อกรดซัลฟิวริกร้อนฯลฯ)

คำตอบของแบบฝึกหัดสำหรับหัวข้อที่ 1

บทที่ 9

5. ปฏิกิริยาของแอลคีนซี ในปฏิกิริยานี้จะมีช่วงของค่าต่างๆเอช 2 ในปฏิกิริยานี้จะมีช่วงของค่าต่างๆที่มีโบรมีนอยู่ มุมมองทั่วไป:

มวลกรามแอลคีน ม(กับ ในปฏิกิริยานี้จะมีช่วงของค่าต่างๆเอช 2 ในปฏิกิริยานี้จะมีช่วงของค่าต่างๆ) = 0.21 160/0.8 = 42 กรัม/โมล
นี่คือโพรพิลีน
คำตอบ. สูตรแอลคีนคือ CH 2 = CH CH 3 (โพรพิลีน)

6. เนื่องจากสารทั้งหมดที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาคือก๊าซ ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ในสมการปฏิกิริยาจึงเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนปริมาตรของสารเหล่านั้น ลองเขียนสมการปฏิกิริยา:

กับ กชม วี+ 4.5O 2 3CO 2 + 3H 2 โอ

จำนวนโมเลกุลของน้ำถูกกำหนดโดยสมการปฏิกิริยา: 4.5 2 = 9 O อะตอมที่ทำปฏิกิริยา, 6 O อะตอมถูกผูกไว้ใน CO 2, อะตอม 3 O ที่เหลือเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุล H 2 O สามโมเลกุล ดังนั้นดัชนีจึงเท่ากัน: ก = 3, วี= 6. ไฮโดรคาร์บอนที่ต้องการคือโพรพิลีน C 3 H 6
คำตอบ. สูตรโครงสร้างโพรพิลีน - CH 2 = CHCH 3

บทที่ 10

1. สมการสำหรับปฏิกิริยากำจัด (กำจัด) – การสังเคราะห์อัลคีน:

2. ปฏิกิริยาเติมไฮโดรเจนของอัลคีนเมื่อถูกความร้อนภายใต้ความกดดันต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยา:

3. ปฏิกิริยาการคายน้ำของเอทิลแอลกอฮอล์มีรูปแบบ:

ที่นี่ผ่านทาง เอ็กซ์บ่งชี้มวลของแอลกอฮอล์ที่ถูกแปลงเป็นเอทิลีน
มาหาค่ากัน เอ็กซ์: เอ็กซ์= 46 33.6/22.4 = 69 ก.
สัดส่วนของแอลกอฮอล์ที่ทำปฏิกิริยาคือ 69/100 = 0.69 หรือ 69%
คำตอบ. แอลกอฮอล์ 69% ทำปฏิกิริยา

4.

เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์หน้าสูตรของสารที่ทำปฏิกิริยา (C 2 H 4 และ Br 2) มีค่าเท่ากับเอกภาพ ความสัมพันธ์ต่อไปนี้จึงใช้ได้:
2,8/22,4 = เอ็กซ์/160. จากที่นี่ เอ็กซ์= 20 ก. เบอร์ 2
คำตอบ. 20 ก. เบอร์ 2

ไม่อิ่มตัว ได้แก่ ไฮโดรคาร์บอนที่มีพันธะหลายพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลของพวกมัน ไม่จำกัดจำนวน อัลคีน, อัลไคน์, อัลคาเดียน (โพลีอีน)ไฮโดรคาร์บอนแบบไซคลิกที่มีพันธะคู่ในวงแหวน (ไซโคลอัลคีน) เช่นเดียวกับไซโคลอัลเคนที่มีอะตอมของคาร์บอนจำนวนเล็กน้อยในวงแหวน (สามหรือสี่อะตอม) ก็มีลักษณะไม่อิ่มตัวเช่นกัน คุณสมบัติของ “ความไม่อิ่มตัว” มีความเกี่ยวข้องกับความสามารถของสารเหล่านี้ในการเข้าไป ปฏิกิริยาการเติมโดยหลักแล้วคือไฮโดรเจนโดยมีการก่อตัวของไฮโดรคาร์บอน - อัลเคนอิ่มตัวหรืออิ่มตัว

โครงสร้างของอัลคีน

ไฮโดรคาร์บอนอะไซคลิกที่มีพันธะเดี่ยวในโมเลกุลนอกเหนือจากพันธะเดี่ยว 1 พันธะคู่ระหว่างอะตอมของคาร์บอนและสอดคล้องกับสูตรทั่วไป ซี เอ็น เอช 2n.

ชื่อที่สองของมันคือ โอเลฟินส์- ได้รับอัลคีนโดยการเปรียบเทียบกับกรดไขมันไม่อิ่มตัว (โอเลอิก, ไลโนเลอิก) ส่วนที่เหลือซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไขมันเหลว - น้ำมัน (จากน้ำมันภาษาอังกฤษ - น้ำมัน)

อะตอมของคาร์บอนที่มีพันธะคู่ระหว่างพวกมันจะอยู่ในสถานะ sp 2 -ไฮบริด- ซึ่งหมายความว่า p ออร์บิทัลหนึ่ง s และ p สองอันมีส่วนร่วมในการผสมพันธุ์ และ p ออร์บิทัลหนึ่งอันยังคงไม่ได้รับการผสมพันธุ์

การทับซ้อนกันของออร์บิทัลลูกผสมทำให้เกิดพันธะ σ และเนื่องจาก p ออร์บิทัลที่ไม่ถูกไฮบริดของอะตอมคาร์บอนที่อยู่ใกล้เคียง พันธะ π ที่สองจึงเกิดขึ้น ดังนั้นพันธะคู่จึงประกอบด้วยหนึ่ง σ- และพันธะ π หนึ่งพันธะ.

ออร์บิทัลลูกผสมของอะตอมที่สร้างพันธะคู่จะอยู่ในระนาบเดียวกัน และออร์บิทัลที่สร้างพันธะ π จะตั้งฉากกับระนาบของโมเลกุล

พันธะคู่ (0.132 นาโนเมตร) สั้นกว่าพันธะเดี่ยวและมีพลังงานสูงกว่าเนื่องจากมีความแข็งแรงกว่า อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของพันธะ π ที่เคลื่อนที่ได้และสามารถโพลาไรซ์ได้ง่าย นำไปสู่ความจริงที่ว่าอัลคีนมีปฏิกิริยาทางเคมีมากกว่าอัลเคนและสามารถเกิดปฏิกิริยาเติมได้

อนุกรมอัลคีนที่คล้ายคลึงกัน

สมาชิกสามตัวแรกของซีรีย์อัลคีนที่คล้ายคลึงกันคือก๊าซตั้งแต่ C 5 H 10 ถึง C 17 H 34 เป็นของเหลว และจาก C 18 H 36 เป็นของแข็ง อัลคีนของเหลวและของแข็งแทบไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์

ตามกฎของ IUPAC คำต่อท้าย -ene จะใช้ในชื่อที่คล้ายคลึงกันของอัลคีนจำนวนหนึ่ง ตำแหน่งของพันธะคู่จะแสดงด้วยตัวเลขที่ระบุตำแหน่งของพันธะ หมายเลขจะถูกวางไว้หลังชื่อของสายโซ่หลักโดยคั่นด้วยยัติภังค์ การกำหนดจำนวนอะตอมในโมเลกุลอัลคีนเริ่มต้นจากจุดสิ้นสุดซึ่งมีพันธะอยู่ใกล้ที่สุด ตัวอย่างเช่น อัลคีนที่สอดคล้องกับสูตร CH 3 −CH 2 −CH=CH−CH 3 ควรเรียกว่าเพนเทน-2 เนื่องจากพันธะนี้ เริ่มต้นที่อะตอมของคาร์บอนตัวที่ 2 เริ่มจากโซ่ปลาย

อัลคีนที่ไม่มีการแบรนช์ประกอบขึ้นเป็นอนุกรมที่คล้ายคลึงกันของเอทิลีน (เอทิลีน): C 2 H 4 - เอเธน, C 3 H 6 - โพรพีน, C 4 H 8 - บิวทีน, C 5 H 10 - เพนทีน, C 6 H 12 - เฮกซีน ฯลฯ

ไอโซเมอร์ริซึมและการตั้งชื่อของอัลคีน

สำหรับอัลคีนและอัลเคนก็เป็นลักษณะเฉพาะ ไอโซเมอร์เชิงโครงสร้าง- ไอโซเมอร์โครงสร้างแตกต่างกันในโครงสร้างของโครงกระดูกคาร์บอน อัลคีนที่ง่ายที่สุดซึ่งมีลักษณะของไอโซเมอร์เชิงโครงสร้างคือบิวทีน

ไอโซเมอริซึมเชิงโครงสร้างชนิดพิเศษคือไอโซเมอริซึมของตำแหน่งของพันธะคู่:

อะตอมของคาร์บอนหมุนอย่างอิสระโดยเกือบเป็นไปได้รอบๆ พันธะคาร์บอน-คาร์บอนเพียงพันธะเดียว ดังนั้นโมเลกุลอัลเคนจึงสามารถมีรูปทรงได้หลากหลาย การหมุนรอบพันธะคู่เป็นไปไม่ได้ ซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของไอโซเมอร์ริซึมประเภทอื่นในอัลคีน - เรขาคณิต, หรือ ซิส-ทรานส์ ไอโซเมอริซึม.

ซิส-ไอโซเมอร์แตกต่างจากทรานส์-ไอโซเมอร์ในการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของชิ้นส่วนโมเลกุล (ในกรณีนี้คือหมู่เมทิล) ที่สัมพันธ์กับระนาบพันธะ π และด้วยเหตุนี้จึงอยู่ในคุณสมบัติของพวกมัน

อัลคีนมีไอโซเมอร์เป็นไซโคลอัลเคน (ไอโซเมอร์ระหว่างคลาส) ตัวอย่างเช่น:

ระบบการตั้งชื่อของ IUPAC สำหรับอัลคีนนั้นคล้ายคลึงกับการตั้งชื่อของอัลเคน

1. การเลือกวงจรหลัก- การก่อตัวของชื่อของไฮโดรคาร์บอนเริ่มต้นด้วยคำจำกัดความของสายโซ่หลักซึ่งเป็นสายโซ่ที่ยาวที่สุดของอะตอมคาร์บอนในโมเลกุล ในกรณีของอัลคีน สายโซ่หลักต้องมีพันธะคู่

2. การนับจำนวนอะตอมของสายโซ่หลัก- การกำหนดหมายเลขอะตอมของสายโซ่หลักเริ่มต้นจากจุดสิ้นสุดซึ่งมีพันธะคู่อยู่ใกล้ที่สุด ตัวอย่างเช่น ชื่อการเชื่อมต่อที่ถูกต้องคือ:

5-methylhexene-2 ​​ไม่ใช่ 2-methylhexene-4 อย่างที่ใครๆ คาดหวัง

หากตำแหน่งของพันธะคู่ไม่สามารถระบุจุดเริ่มต้นของจำนวนอะตอมในสายโซ่ได้ ก็จะถูกกำหนดโดยตำแหน่งขององค์ประกอบทดแทนในลักษณะเดียวกับไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว

3. การก่อตัวของชื่อ- ชื่อของอัลคีนนั้นเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับชื่อของอัลเคน ที่ท้ายชื่อ ให้ระบุจำนวนอะตอมของคาร์บอนที่พันธะคู่เริ่มต้น และส่วนต่อท้าย -ene ซึ่งบ่งชี้ว่าสารประกอบนั้นอยู่ในกลุ่มอัลคีน ตัวอย่างเช่น:

คุณสมบัติทางกายภาพของอัลคีน

อันดับแรก ตัวแทนสามคนของซีรีย์อัลคีนที่คล้ายคลึงกัน- ก๊าซ สารที่มีองค์ประกอบ C 5 H 10 - C 16 H 32 - ของเหลว อัลคีนที่สูงกว่าคือของแข็ง

จุดเดือดและจุดหลอมเหลวจะเพิ่มขึ้นตามธรรมชาติตามน้ำหนักโมเลกุลของสารประกอบที่เพิ่มขึ้น

คุณสมบัติทางเคมีของอัลคีน

ปฏิกิริยาการเติม ให้เราระลึกว่าคุณสมบัติที่โดดเด่นของตัวแทนของไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว - อัลคีนคือความสามารถในการทำปฏิกิริยาเพิ่มเติม ปฏิกิริยาเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นตามกลไก การเติมด้วยไฟฟ้า.

1. การเติมไฮโดรเจนของอัลคีน- อัลคีนสามารถเติมไฮโดรเจนได้เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน, โลหะ - แพลตตินัม, แพลเลเดียม, นิกเกิล:

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นที่ความดันบรรยากาศและความดันสูง และไม่ต้องการอุณหภูมิสูง เนื่องจากมีคายความร้อน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวเร่งปฏิกิริยาเดียวกันอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาย้อนกลับ - ดีไฮโดรจีเนชัน

2. ฮาโลเจน(การเติมฮาโลเจน) ปฏิกิริยาระหว่างอัลคีนกับน้ำโบรมีนหรือสารละลายโบรมีนในตัวทำละลายอินทรีย์ (CCl 4) ทำให้เกิดการเปลี่ยนสีอย่างรวดเร็วของสารละลายเหล่านี้อันเป็นผลมาจากการเติมโมเลกุลฮาโลเจนลงในอัลคีนและการก่อตัวของไดฮาโลอัลเคน:

3. ไฮโดรฮาโลเจน(การเติมไฮโดรเจนเฮไลด์)

ปฏิกิริยานี้เชื่อฟัง กฎของมาร์คอฟนิคอฟ:

เมื่อไฮโดรเจนเฮไลด์เกาะติดกับอัลคีน ไฮโดรเจนจะเกาะกับอะตอมของคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนมากกว่า กล่าวคือ อะตอมที่มีอะตอมของไฮโดรเจนมากกว่า และฮาโลเจนไปเกาะกับอะตอมของคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนน้อยกว่า

4. การให้ความชุ่มชื้น(การเชื่อมต่อน้ำ) การให้น้ำของอัลคีนทำให้เกิดแอลกอฮอล์ ตัวอย่างเช่น การเติมน้ำให้กับเอเธนถือเป็นสาเหตุประการหนึ่ง วิธีการทางอุตสาหกรรมการรับ เอทิลแอลกอฮอล์:

โปรดทราบว่าแอลกอฮอล์ปฐมภูมิ (ที่มีหมู่ไฮดรอกโซอยู่บนคาร์บอนปฐมภูมิ) จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีเอธีนถูกทำให้ชุ่มชื้นเท่านั้น เมื่อโพรพีนหรืออัลคีนอื่นๆ ถูกทำให้ชุ่มชื้น จะเกิดแอลกอฮอล์ทุติยภูมิขึ้น

ปฏิกิริยานี้ยังเกิดขึ้นตาม กฎของมาร์คอฟนิคอฟ- ไฮโดรเจนไอออนบวกติดอยู่กับอะตอมของคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนมากขึ้นและกลุ่มไฮดรอกโซจะถูกเติมเข้าไปในอะตอมของคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนน้อยกว่า

5. การเกิดพอลิเมอไรเซชัน- กรณีพิเศษของการเติมคือปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของอัลคีน:

ปฏิกิริยาการเติมนี้เกิดขึ้นผ่านกลไกอนุมูลอิสระ

ปฏิกิริยาออกซิเดชัน

1. การเผาไหม้- เช่นเดียวกับสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ อัลคีนจะเผาไหม้ในออกซิเจนเพื่อสร้าง CO 2 และ H 2 O:

2. ออกซิเดชันในสารละลาย- ต่างจากอัลเคน อัลคีนจะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายด้วยสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต เป็นกลางหรือ สารละลายอัลคาไลน์อัลคีนจะถูกออกซิไดซ์เป็นไดออล (ไดไฮโดรลิกแอลกอฮอล์) และหมู่ไฮดรอกซิลจะถูกเติมเข้าไปในอะตอมซึ่งมีพันธะคู่อยู่ก่อนออกซิเดชัน: