Методическая разработка лекционного занятия "Непредельные углеводороды"

Рассмотрена

на заседании методической комиссии по специальности 33.02.01 Фармация

«___» ___________ г.

Протокол № ___

Председатель ___________ С.Н.Алексеева

Рекомендована

методическим советом

«___» ___________г.

Протокол №

Утверждаю

Зам. директора ГАПОУ «Брянский

базовый медицинский колледж»

___________________М.А. Захарова

« » _________________г

№ этапа занятия

Содержание этапа занятия

Количество минут

Организационный момент

Тема, цель, актуальность, требования к изучению темы

5

1. Гомологический ряд, номенклатура алкенов и алкинов.

Алке́ны (олефины, этиленовые углеводороды) — ациклические непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь между атомами углерода, образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n. Атомы углерода при двойной связи находятся в состоянии sp² гибридизации, и имеют валентный угол 120°. Простейшим алкеном является этилен (C2H4). По номенклатуре IUPAC названия алкенов образуются от названий соответствующих алканов заменой суффикса «-ан» на «-ен»; положение двойной связи указывается арабской цифрой. Углеводородные радикалы, образованные от алкенов имеют суффикс «-енил». Тривиальные названия: CH2=CH— «винил», CH2=CH—CH2— «аллил».

Алкинами называют ненасыщенные углеводороды, содержащие трой­ную связь. Общая формула алкинов С_пН_2п-2.

Структурная изомерия алкинов, как и алкенов, обусловлена строением углеродной цепи и положением в ней тройной связи.

Простейший представитель алкинов — этин НС=СН — имеет тривиальное название «ацетилен», принятое номенклатурой ИЮПАК. Названия алкинов по заместительной номенклатуре строят аналогично названиям алкенов.

10

1. Структурная и пространственная изомерия непредельных углеводородов

Для алкенов и алкинов характерны изомерия углеродного скелета, положения двойной связи, межклассовая. Для алкенов также характерна пространственная изомерия.

Алкены могут существовать в виде пространственных или геометрических изомеров. Различают: цис- изомеры: заместители расположены по одну сторону от двойной связи;

транс- изомеры: заместители расположены по разные стороны от двойной связи.

15

1. Химические свойства (реакции электрофильного присоединения, реакции окисления).

Реакции электрофильного присоединения(Ае)

В данных реакциях атакующей частицей является электрофил (например, НХ, где Х – галоген или ОН). Реагент присоединяется по месту разрыва пи-связи:

Галогенирование

Механизм

1. Под влиянием π-электронов двойной связи молекула брома поляризуется и образует с π-электронами этилена неустойчивый π-комплекс:

1. Дальнейшая поляризация связи Вr-Вr с образованием ионной пары и ее разделением за счет сольватации ионов растворителем дает более прочную ковалентную связь С-Вr. В результате π-комплекс трансформируется в карбокатион:

3. На следующей более быстрой стадии механизма карбокатион притягивает нуклеофил брома и образуется 1,2 – дибромэтан.

Более сложный пример механизма А_Е

Гидрогалогенирование.

Присоединение реагентов типа НХ к несимметричным алкенам идет по аналогичному бромированию механизму, но в данном случае возникает проблема направления присоединения.

Электрофильное присоединение галогенводородов к алкенам происходит по правилу Марковникова: При взаимодействии молекул типа НХ с несимметричными алкенами, атом водорода присоединяется к атому углерода двойной связи, связанному с максимальным числом атомов водорода (к наиболее гидрогенизированному атому).

Гидратация.

Реакция присоединения воды к алкенам протекает в присутствии серной кислоты. Реакция протекает по правилу Марковникова.

Вода является слабым электрофилом, и по этой причине ее прямое присоединение к алкенам осуществить не удается. Однако в присутствии сильных минеральных кислот в результате гидратации образуются спирты.

Реакция окисления.

3СН2=СН2 +2КМnО4+4Н2О→3НОСН2-СН2ОН +2MnO2+2КОН – р-я Вагнера, также качественная на двойную связь. Это реакция гидроксилирования, в более жестких условиях:

Пентен-2 окисляется до пропионовой и уксусной кислоты.

Реакции полимеризации.

Полимеризация алкенов может протекать как по свободнорадикальному, так и катионно-анионному механизму. По первому методу получают полиэтилен высокого давления:

Катализатором реакции выступают пероксиды. Второй метод предполагает использование в качестве катализаторов кислот (катионная полимеризация), металлорганических соединений (катализаторы Циглера-Натта, анионная полимеризация). Преимуществом метода является возможность получения стереоселективных полимеров.

Кислотные свойства. Особенность алкинов, имеющих концевую тройную связь, состоит в их способности отщеплять протон под действием сильных оснований, т.е. проявлять слабые кислотные свойства. Это свойство обусловлено значительной поляризацией сигма связи С-Н вследствие высокой электроотрицательности атома углерода в состоянии sр-гибридизации (2,8 по шкале Полинга,). Поэтому алкины с концевой тройной связью способны, в отличие от алкенов, образовывай соли, называемые ацетиленидами.

Ацетилениды серебра и меди(1) легко образуются и выпадают в осадок при пропускании ацетилена или монозамещенного ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра Ag₂0 или хлорида меди(1)

Ацетиленид серебра — белый, постепенно темнеющий осадок, ацетиленид меди — осадок красновато-коричневого цвета. Обе реакции являются качественными на алкины с концевой тройной связью.

Гидратация.

Присоединение воды к алкинам протекает в присутствии катализаторов — солей ртути(ll) и сильных кислот. Реакция была откры М.Г. Кучеровым (1881) и носит его имя. Ацетилен этим путем превращается в уксусный альдегид.

Присоединение воды приводит поначалу к образованию ненасыщенно­го спирта, в котором группа ОН находится у двоесвязанного атома угле­рода. Такие спирты называют виниловыми или енолами. Они неустойчивы и мгновенно изомеризуются в более стабильные карбонильные соедине­ния — альдегиды или кетоны.

Гидратация несимметричных алкинов протекает по правилу Марковникова, и образующиеся енолы изомеризуются в кетоны.

35

1. Способы получения

Получение. Реакции элиминирования (Е)

Е – отщепление двух атомов или групп атомов от соседних атомов углерода с образованием между ними пи-связи.

1. Дегидрирование алканов.

, а также возможен выход бутадиен -1,3

Это один из промышленных способов получения алкенов. Температура: 350—450 °C, катализатор — Cr2O3. Также используются алюмомолибденовые и алюмоплатиновые катализаторы.

2. Дегидрогалогенирование и дегалогенирование алканов.

Отщепление галогенов у дигалогеналканов происходит в присутствии цинка:

3. Дегидрогалогенирование проводят при нагревании действием спиртовыми растворами щелочей:

R –CHBr-CH3 +C2H5ONa→R-CH=CH2 +NaBr + C2Н5ОН

Правило Зайцева —при дегидратации вторичных и третичных спиртов и при дегидрогалогенировании вторичных и третичных галогенидов водород отщепляется преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода. (Отщепление протона происходит от менее гидрированного атома углерода.)

Дегидратация спиртов

Дегидратацию спиртов ведут при повышенной температуре в присутствии сильных минеральных кислот.

Способы получения алкинов

1) Общий способ получения алкинов состоит в отщеплении двух молекул

галогенводорода от дигалогеноалканов (реакция дегидрогалогенирования. При этом галогениды должны содержать атомы галогена либо у соседних атомов углерода, либо у одного и того же атома. Реакция идет ступенчато.

2) Особую практическую значимость имеет ацетилен, для которого раз­работан ряд промышленных методов получения. Один из них — пиролиз природного газа.

2СН4→НС≡СН + 3Н2 (при Т=1500С⁰).

3) Другой метод, разработанный Ф. Вёлером еще в 1862 г. и не утративший значения до настоящего времени, называется карбидным методом. Суть его заключается в гидролизе карбида кальция СаС₂, получаемого при прокаливании оксида кальция с углеродом.

Гидролиз карбида кальция используют и как лабораторный способ получения ацетилена.

10

Домашнее задание

Глава 5, зад 5.3-5.5, 5.24, 5.25.

5

Закрепление

1. Какое свойство появляется у алкинов в сравнении с другими классами УВ?

2. Какова качественная реакция на наличие концевой тройной связи?

3.Назовите отличительные свойства алкенов и алканов.

4. Какова качественная реакция на наличие двойной связи?

5. Что доказывает реакция Вагнера?

5

Рефлексия

Подведение итогов. Ответы на вопросы студентов

5