АЛІФатиЧнІ ВУГЛеВОДнІ. аЛКани. За останній час досягнуто великі успіхи при ідентифікації алканів методом

За останній час досягнуто великі успіхи при ідентифікації алканів методом мас-спектрометрії.

ОКРЕМІ ПРЕДСТАВНИКИ. ВИКОРИСТАННЯ

метанСН₄. Безбарвний газ (н. у.), який не має запаху, малорозчинний у воді. Метан є основною складовою частиною природного газу. Він широко використо­вується як промислове і побутове паливо, а також служить важливою сировиною для хімічної промисловості. З метану добувають ацетилен, метиловий спирт, фор­мальдегід, хлороформ, тетрахлорометан, газову сажу та інші речовини.

етанС₂Н₆, пропанС₃Н₈, бутанС₄Н₁₀. Безбарвні гази (н. у.), без запаху. Пропан і бутан легко зріджуються, що дозволяє вживати їх у побуті як паливо (балонний зріджений газ). ці алкани, подібно до метану, широко використовують у хімічній промисловості як сировину для виробництва етилену, пропілену, бутадієну та інших речовин, що мають важливе практичне значення.

Вазелінове масло.Безбарвна масляниста рідина, без запаху і смаку, практично нерозчинна у воді. За хімічною структурою — суміш алканів складу С₁—С₁₅. Ви­користовують у медицині як проносний засіб, у фармації — при виготовленні ліків, а також у парфюмерно-косметичній промисловості як компонент косметичних кремів і мазей.

Вазелін.Безбарвна або світло-жовтого кольору однорідна речовина, практич­но нерозчинна у воді. У хімічному відношенні становить суміш рідких і твердих алканів складу С₁₂—С₂₅. Вазелін широко застосовують у фармації як основу для виготовлення мазей.

Петролейний ефір.Суміш рідких насичених аліфатичних вуглеводнів, головним чином розгалуженої будови складу С₅—С₆. Одержують шляхом відгонки легких фракцій бензину. Використовують як розчинник смол, жирів, ефірних олій та інших неполярних речовин.

Парафін.Біла тверда дрібнокристалічна маса, без запаху і смаку, злегка жирна на дотик, нерозчинна у воді. Температура плавлення 45—65 °С. Парафін скла­дається із суміші твердих алканів складу С₁₉—С₃₅. Застосовують у фармації як основу для виготовлення мазей. У зв'язку з великою теплоємністю і низькою теплопровідністю парафін використовують у медицині для лікування теплом (па­рафінотерапія) .

Озокерит (гірський віск).Тверда воскоподібна маса чорного кольору. Темпе­ратура плавлення близько 80°С. Викопна речовина нафтового походження. За хімічною структурою — це суміш вищих алканів і алкенів, смол і мінеральних масел. як і парафін, озокерит застосовують у медицині для лікування теплом при невралгіях, невритах, плекситах та інших захворюваннях.

Глава 10 аЛКеНИ

Алкенами називають аліфатичні вуглеводні, які містять подвійний вуглець-вуглецевий зв'язок.

Загальна формула алкенів C_nH_2n.

Родоначальником гомологічного ряду алкенів є етилен (табл. 10.1), що обу­мовило ще одну їхню назву «етиленові вуглеводні». Збереглася також історично сформована назва «олефіни» (маслоутворюючі), оскільки нижчі гомологи цієї групи сполук при взаємодії з хлором або бромом утворюють маслянисті рідини.

Таблиця 10.1

Представники гомологічного ряду алкенів

НОМЕНКЛАТУРА

За правилами ШРАС назви алкенів утворюють від назв відповідних алканів, заміняючи суфікс -ан на -ен з указівкою положення подвійного зв'язку в ланцюзі атомів Карбону (див. табл. 10.1).

Н₂С—СН₂

н₂с=сн—сн₃ сн₃—сн=сн—сн₃

пропен 2-бутен

При складанні назв алкенів за замісниковою номенклатурою ШРАС користуються такими правилами:

1. Вибирають найдовший вуглецевий ланцюг, що включає подвійний зв'язок (головний вуглецевий ланцюг).

аЛКени

2. Атоми Карбону головного ланцюга нумерують, починаючи з того кінця
ланцюга, до якого ближче розташований подвійний зв'язок.

3. Складають назву алкену, перелічуючи спочатку за алфавітним порядком
вуглеводневі замісники з указівкою їхнього положення в головному ланцюзі, по­
тім називають вуглеводень, якому відповідає головний вуглецевий ланцюг. Перед
назвою вуглеводню через дефіс ставлять цифру (локант), яка вказує положення
подвійного зв'язку (номер першого з двох атомів Карбону, що утворюють подвій­
ний зв'язок).

4 3 2 1

сн₃—сн₂—сн=сн₂

1-бутен

СН₃ сн₃—сн=сн—с—сн₃

5І 6

СН₂— СН₃

4,4-диметил-2-гексен

Для нижчих членів гомологічного ряду алкенів застосовують також тривіальні назви — етилен, пропілен, бутилен і так далі (див. табл. 10.1), причому назві пер­шого представника — етилен — правилами ШРАС надається перевага над назвою етен.

Назва одновалентних вуглеводневих радикалів, утворених з алкенів, складають шляхом додавання до назви алкена суфікса -іл:

сн₃—сн=сн—

етеніл 1-пропеніл

Деякі радикали мають також тривіальні назви:

сн₃—с=сн₂

н₂с=сн—сн₂—

2 -пропеніл

—СН —СН2

ізопропеніл

ІЗОМЕРІЯ

Для алкенів характерна структурна та геометрична ізомерії.

Структурна ізомерія алкенів зумовлена різною послідовністю зв'язування атомів Карбону в молекулі (ізомерія ланцюга) і різним положенням подвійного зв'язку при одному і тому ж вуглецевому скелеті (ізомерія положення). Такий вид ізомерії можливий, починаючи з бутену С₄Н₈, який може існувати у вигляді трьох структурних ізомерів:

ізомери ланцюга

н₂с=сн—сн₂—сн₂—сн₃ н₂с=сн—сн—сн₃ сн₃—сн=сн—сн₂—сн₃

1 -пентен

сн₃

З -метил-1 -бутен

2-пентен

ізомери положення

Глава 10 142Г

Крім цого, у ряду алкенів має місце геометрична, або так звана цис-транс-ізомерія, що зумовлено різним розташуванням атомів або груп у просторі відносно площини подвійного зв'язку (див. с. 82). Так, 2-бутен може існувати у вигляді двох просторових ізомерів — цис- (два однакові замісники при атомах Карбону подвій­ного зв'язку розташовані з одного боку від площини п-зв'язку) і транс- (два однакові замісники розташовані з різних боків відносно площини п-зв'язку):

н^{/ х}н н^{х х}сн₃

цис-2-буіен іпранс-2-бутен

якщо біля атомів Карбону, зв'язаних подвійним зв'язком, є три або чотири різні замісники, використовують Е,Z-систему позначень конфігурації геометрич­них ізомерів (див. с. 83):

Н₃Сч /СН₂СН₃ Н₃Сч /СН₂СН₂СН₃

/ \ / \

СНСНСН СНСН

Z-4-етил-3-метил-3-гептен Е-4-етил-3-метил-3-гептен

як бачимо, 4-етил-3-метил-3-гептен може мати Z-конфігурацію (старші за­місники при атомах Карбону з подвійним зв 'язком розташовані по один бік відносно площини п-зв'язку) та Е-конфігурацію (старші замісники розташовані по різні боки щодо площини п-зв'язку).

E, Z- Система більш універсальна і використовується для позначення геометрич­них ізомерів з різним набором замісників.

СПОСОБИ ДОБУВАННЯ

У невеликих кількостях алкени зустрічаються в деяких родовищах нафти і при­родного газу, звідки можуть виділятися в чистому вигляді. як зазначалося раніше (див. розд. 9.6.3), алкени утворюються також при термічному крекінгу вищих алканів.

Більшість методів синтезу побудовані на елімінуванні (відщепленні) атомів або атомних груп від молекул алканів, галогеналканів і спиртів.

Дегідратація насичених спиртів.Насичені спирти при нагріванні із сильними мінеральними кислотами — сульфатною або фосфатною — відщеплюють молекулу води і утворюють відповідні алкени:

Н,8О,; і

СН₂— СН₂ * н₂с=сн₂ + Н₂O н OН

етанол етилен

Механізм реакції наведений у розд. 22.1.5.

У промисловості дегідратацію здійснюють при пропусканні парів спирту над каталізатором — алюміній оксидом Аl₂О₃ при температурі 300—400°С:

аЛКени

А1₂О₃; 300—400°C

СН₃— СH— СН₂ н OН

1 -пропанол

СН₃— СН—СН₂ + Н₂O

пропен

У цій реакції легше відщеплюють воду вто­ринні й особливо третинні спирти. При цьому, якщо атом Карбону зв'язаний з нерівноцінни­ми між собою атомами Карбону, відщеплення води відбувається переважно таким чином, що разом з гідроксилом відщеплюється атом Гідрогену від менш гідрогенізованого сусіднього атома Карбону.

ця закономірність, установлена 1875 року російським хіміком-органіком Олександром Михайловичем Зайцевим, отримала назву «правило Зайцева» (див. с. 325):

СН₃

ЗІ 4

СН₃— СН— С— СН₃ он Н

З -метил-2 -бутанол

СН₃

СН₃— СН—С— СН₃ + Н₂O

2-метил-2-буген

Поиск по сайту: