Алкены. Олефины, этиленовые углеводороды. (Лекция 5)

Лекция №5
1. Строение алкенов
2. Номенклатура алкенов
3. Изомерия
4. Физические свойства алкенов

Атомы углерода С=С-связи находятся в состоянии sp2-гибридизации
С=С-связь более короткая,
чем С-С-связь
С=С-связь более прочная,
чем простая С-С-связь.
Общая энергия С=С-связи
145 ккал
Строение алкенов
Алкены - ненасыщенные углеводороды, молекулы которых содержат
одну двойную С-С-сявзь
CnH2n

Виды гибридизации
sp3 — гибридизация (алканы);
sp2 — гибридизация (алкены);
sp — гибридизация и (алкины)
Гибридизация орбиталей — гипотетический процесс смешения разных (s, p, d) орбиталей центрального атома многоатомной молекулы с возникновением того же числа орбиталей, эквивалентных по своим характеристикам.
sp3
sp2
1 p-орбиталь - негибридная
sp
2 p-орбитали - негибридные

sp2-Гибридизация (плоскостно-тригональная)
Состояние характерно для атомов С, N, O и др. с двойной связью
(sp2-атомы выделены красным цветом):
H2C=CH2 , H2C=CHR, R2C=NR, R2C=O, R-N=O,
а также для катионов типа R3C+
и свободных радикалов R3C ·

Изображение пространственного строения
атомов в sp2-состоянии

σ-Связь образуется и при перекрывании s и p или
осевом перекрывании двух p орбиталей:

В случае параллельного расположения перекрывающихся p АО образуется π – связь:

Номенклатура алкенов
Неразветвленную цепь нумеруют с того конца, ближе к которому находится двойная связь. Суффикс –ан заменяется на –ен:
этен,
этилен
пропен,
пропилен
гекс-2-ен
В случае разветвления главной считается цепь, включающая двойную связь, даже если эта цепь и не является самой длинной. Нумерация проводится таким образом, чтобы С-атом от которого начинается двойная связь, получил наименьший номер:
2-этилпент-1-ен
этенил,
винил
проп-2-енил,
аллил

Изомерия
Структурная изомерия

цис- и
транс- изомеры
бут-2-ена
цис-бут-2-ен
Ткип = 40С
транс-бут-2-ен
Ткип = 10С
2-метилбут-1-ен
Изомерия. Пространственная изомерия

Пространственная изомерия. E, Z-номенклатура
Используя систему Кана-Ингольда-Прелога, определяют относительное
старшинство заместителей, связанных двойной связью и дают им номера
по старшинству 1 или 2.
а) Атом с большим атомным номером является старшим относительно атома с
меньшим номером.
б) Если два атома являются изотопами, то преимущество имеет атом с большим
массовым числом.
Моррисон Р., Бойд Р. Органическая химия. Стр.88-90
2. Если две наиболее старшие группы расположены по одну сторону от плоскости π-связи,
то конфигурация заместителей обозначается символом Z.
3. Если же эти группы находятся по разные стороны от плоскости π-связи, то конфигурацию
обозначают символом Е.
1
2
1
2
1
2
2
1
(Z)-1-бром-1-нитро-2-хлорпроп-1-ен
(Z)-1-bromo-2-chloro-1-nitroprop-1-ene
(Е)-1-бром-1-нитро-2-хлорпроп-1-ен
(E)-1-bromo-2-chloro-1-nitroprop-1-ene

E, Z-номенклатура
E, Z-номенклатура применима и к алкенам, для которых используется
цис-, транс-терминология. Благодаря своей универсальности E, Z-система
вытесняет цис-, транс-номенклатуру
(2E, 4Z)-нона-2,4-диен
(2Z,4Z)-нона-2,4-диен

Относительная устойчивость алкенов
Устойчивость алкенов возрастает по мере увеличения степени алкилирования при двойной связи:
Количественная оценка устойчивости получена на основании теплот сгорания и теплот гидрирования
Уменьшение устойчивости
в целом транс-алкены более устойчивы, чем соответствующие цис-изомеры.

Теплота сгорания – количество тепла,
выделяющегося при окислении (сгорании)
1 моль вещества до СО2 и Н2О.
Более устойчивое вещество должно
иметь меньшую теплоту сгорания
Теплота гидрирования – количество
тепла, выделяющегося при гидрирова-
нии 1 моля алкена до соответствующего
алкана

Физические свойства алкенов
По физическим свойствам этиленовые углеводороды близки к алканам.
При нормальных условиях углеводороды C2–C4 – газы, C5–C17 – жидкости,
высшие представители – твердые вещества.
Температура их плавления и кипения, а также плотность увеличиваются с
ростом молекулярной массы.
Все олефины легче воды, плохо растворимы в ней, однако растворимы в
органических растворителях.

Химические свойства алкенов
Типичная реакция алкенов – электрофильное присоединение АЕ
Электрофил (Е) – катион или нейтральная молекула, имеющая в своем
составе атом с незанятой орбиталью