ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ
DESCRIPTION
ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ. luknef.lukoil.ru. autometan.com.ua. hutorov.net. vto-vv.ru. Предельность нет присоединения, возможно отщепление (дегидрирование) 2. Прочные связи С-С и С-Н (короткие и практически неполярные) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/1.jpg)
ОРГАНИКА – ОРГАНИКА – 22
АЛКАНЫАЛКАНЫ
luknef.lukoil.ru autometan.com.ua
hutorov.net
vto-vv.ru
![Page 2: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/2.jpg)
1. Предельность нет присоединения, возможно
отщепление (дегидрирование)
2. Прочные связи С-С и С-Н (короткие и практически неполярные)
малая реакционная способность (не реагируют с кислотами, щелочами, KMnO4 и т.п.)
3. Неполярность радикальный разрыв. Основной тип
реакций – радикальное замещение (radical substitution) SR.
Химические свойства Химические свойства алкановалканов
novostiturizma.ru
![Page 3: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/3.jpg)
Способы разрыва связейСпособы разрыва связей
1) ионный
2) радикальныйГомолитический разрыв
радикалы
Электрофил Нуклеофил
Гетеролитический разрыв
Радикалы
Ионный или радикальный?
Как?
![Page 4: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/4.jpg)
Механизм цепных Механизм цепных радикальных реакцийрадикальных реакций
• 1) Инициирование, или зарождение цепи(появление радикалов)
• 2) Развитие цепи(радикалы атакуют субстрат, при этом
появляются новые радикалы)Цепи могут быть разветвленными и
неразветвленными
• 3) Рекомбинация, или обрыв цепи(исчезновение радикалов)
![Page 5: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/5.jpg)
Селективность в Селективность в SSRR
СН(СН3)3 + Br2 CBr(CH3)3 или (CH3)2CH-CH2Br ?
Разная устойчивость промежуточных радикалов:
трет (t) > втор (s) > перв (f) > метил CH3
Теоретически 1 9Практически 50 1
Почему?
СН(СН3)3 + Cl2 CCl(CH3)3 или (CH3)2CH-CH2Cl ?
СН(СН3)3 + F2, I2 ?
![Page 6: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/6.jpg)
Часть 2Часть 2
![Page 7: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/7.jpg)
Другие реакции Другие реакции SSRR
• Нитрование (реакция Коновалова) (t, p)
RH + HNO3 пар = RNO2 + H2O атакует NO2
• Окисление
СnH2n+2 + …O2 nCO2 + (n+1)H2O
• Изомеризация (основной процесс каталитического крекинга) (t, кат.)
н-С5Н12 (СН3)2-СН-С2Н5
![Page 8: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/8.jpg)
Реакции отщепленияРеакции отщепления
• 1. Крекинг (разрыв С-С) 450оС
С4Н10 2С2Н5 С2Н4 + С2Н6 пополам!
С4Н10 СН3 + С3Н7 СН4 + С3Н6 меньше• 2. Пиролиз (разрыв С-Н) 1500оС
2СН4 = С2Н2 + 6Н2
СН4 = С + 2Н2 (длительный)• 3. Дегидрирование (разрыв С-Н)
СН3-СН3 СН2=СН2 + Н2
(Pt, Ni, to, не повышать p!)• 4. Риформинг (разрыв С-Н)
н-С7Н16 Ph-CH3 + 4H2
(Pt, Re / Al2O3, to)
блоккаталитического
крекингаngfr.ru
![Page 9: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/9.jpg)
Получение алкановПолучение алканов• Гидрирование ненасыщенных углеводородов• Реакция Вюрца
2RHal + 2Na = R-R + 2NaHal (удвоение цепи!)• Реакция Кольбе (электролиз раствора)
2RCOOM + 2H2O = R-R + 2CO2 + H2 + 2MOH
(удвоение цепи минус 2!)• Сплавление солей со щелочами
RCOOM + MOH = RH + M2CO3 (укорочение на 1!)
• Восстановление спиртов
ROH + 2HI = RH + I2 + H2O (t, Pкрасный)
• Получение метана из неорганических веществ
- Al4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4Al(OH)3
- C + 2H2 = CH4 (в электрической дуге или to, p, cat)
![Page 10: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/10.jpg)
Особенности циклоалкановОсобенности циклоалканов
• 1. Состав циклоалканов:
не СnH2n+2, a CnH2n
• 2. Отличие больших циклов от малых:
у малых (С3-С4) искажения и напряжения структуры
малые ведут себя не как алканы, а как алкены (присоединение!)
• 3. Изомерия циклоалканов:
новый тип – геометрическая (цис-транс), т.к. цикл жесткий.
dr-timur.ru
![Page 11: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/12.jpg)
Энергетика крекингаЭнергетика крекинга
Тип связиперв-перв
перв-втор
втор-втор
перв-трет
перв-четв
Есв, кДж/моль 369 356 344 352 340
fishki.net
![Page 13: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/13.jpg)
Тепловые эффекты Тепловые эффекты развития цепиразвития цепи
Hal + C2H6 = C2H5 + HHal
C2H5 + Hal2 = C2H5Hal + Hal
Hal = F Cl Br I
Q, кДж/моль 431 105 29 -54
![Page 14: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/14.jpg)
Энергии разрыва связейЭнергии разрыва связей
Eсв, кДж/моль
СH3-H 435
CH3CH2-H 410
(CH3)2CH-H 397
(CH3)3C-H 381
![Page 15: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/15.jpg)
Окисление метанаОкисление метана
• Инициирование
RH + O2 = R + HO2 (и др.)
• Развитие цепи
R + O2 = RO2
RO2 + RH = ROOH + R
Разветвление:
ROOH = RO + OH
ROOH + RH = RO + R + H2O
2ROOH = RO2 + RO + H2O
• Рекомбинация?
![Page 16: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/16.jpg)
Задача
• Напишите структурные формулы всех циклоалканов состава С5Н10.
• У каких из них возможна геометрическая изомерия?
• Назовите эти соединения.
![Page 17: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/17.jpg)
1 2 3 4 5
цис-транс
1 – циклопентан2 – метилциклобутан3 – 1,2-диметилциклопропан4 – 1,1-диметилциклопропан5 – этилциклопропан
![Page 18: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/18.jpg)
Задача
• Циклическое соединение состава С4Н8 прореагировало с водородом. При этом образовалась смесь бутана и 2-метилпропана.
• Определите структурную формулу исходного вещества.
![Page 19: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/19.jpg)
Радикалы
• Незаряженные частицы с неспаренным электроном
• атомы H· , F· , Cl· , Br· , I·
• некоторые молекулы NO· (N 5e, O 6e – 11е, нечетное число) NO2· (N 5e, 2O 6e – 17е, нечетное число)
• фрагменты молекул OH·, CH3· , C2H5·, C6H5CH2· , (CH3)3C·
Атакуют по месту повышенной электронной плотности
![Page 20: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/20.jpg)
Радикальный или ионный Радикальный или ионный разрыв?разрыв?
Способствуют радикальным реакциям:
H2O2 t
HO· · OH+
• неполярные растворители – CCl4
• добавление доноров радикалов
• облучение светом Cl-Cl hν Cl· ·Cl+
Способствуют ионным реакциям:
• полярные растворители – C2H5OH, CH3COCH3,
CH3C≡N• катализаторы – кислоты и основания
Cl-Cl + AlCl3Cl Cl Al
Cl
Cl
Clδ+ δ- Al
Cl
Cl
ClCl
-
Cl+
Pb(C2H5)4 t
Pb 4C2H5·+
![Page 21: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/21.jpg)
Хлорирование этана.Хлорирование этана.ИнициированиеИнициирование
С2Н6, Cl2
Откуда взять радикалы?
Cl2 = 2Cl 58 kcal/mol
C2H6 = 2CH3 84 kcal/mol
C2H6 = C2H5 + H 97 kcal/mol
newchemistry.ru
![Page 22: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/22.jpg)
Хлорирование этана.Хлорирование этана.Развитие цепиРазвитие цепи
Cl + C2H6 = C2H5 + HCl
C2H5 + Cl2 = C2H5Cl + Cl
С2Н6 + Cl2 = C2H5Cl + HClИтоговая реакция
В смеси Cl2, HCl, C2H6, C2H5ClCl + C2H5Сl = C2H4Cl + HCl
всегда будут побочные продукты дальнейшего хлорирования (C2H4Сl2 и т.д.).
длина цепи –сотни тысяч
![Page 23: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/23.jpg)
Хлорирование этана.Хлорирование этана.РекомбинацияРекомбинация
• 2Cl = Cl2
• Cl + C2H5 = C2H5Cl
• 2C2H5 = C4H10
Cl + C4H10 = C4H9 + HCl
разнообразные продукты их хлорирования (С4H9Cl, C4H8Cl2 и т.д.)
всегда будут побочные продукты – углеводороды, содержащие в несколько раз больше атомов С, чем
исходное вещество, а также…
![Page 24: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/25.jpg)
ЗадачаФакультет биоинженерии и биоинформатики МГУ
Заочная олимпиада 10 класс 2003/04 10-3. Скорости радикального замещения водородов бромом при первичном, вторичном и третичном атомах углерода относятся как 1 : 220 : 19400. 1) Как можно объяснить столь разную реакционную способность разных атомов водорода? 2) Какие монобромзамещенные алканы и в каком мольном соотношении получатся при фотохимическом бромировании 2,3-диметилбутана? 3) Напишите структурные формулы и названия углеводородов, образующихся в данной реакции в качестве побочных продуктов.
![Page 26: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/26.jpg)
2,3-диметилбутан: (CH3)2CHCH(CH3)2
Первичных С – 12Третичных С – 2
v(f) : v(t) = 1 : 19400 по усл.f : t = (121) : (219400) = 1:3233
2 (CH3)2C.-CH(CH3)2 (CH3)2CHC(CH3)2-C(CH3)2CH(CH3)2
2,3,3,4,4,5-гексаметилгексан
2 (CH3)2CHCH(CH3)CH2
.
(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH2(CH3)CHCH(CH3)2 2,3,6,7-тетраметилоктан
(CH3)2CHCH(CH3)CH2
. + (CH3)2C
.-CH(CH3)2
(CH3)2CHCH(CH3)CH2C(CH3)2CH(CH3)2 2,3,3,5, 6-пентаметилгептан
![Page 27: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/27.jpg)
ЗадачаФакультет биоинженерии и биоинформатики МГУ
Заочная олимпиада 11 класс 2003/04 11-4. При хлорировании изобутана хлором на свету получили изобутилхлорид и третичный хлористый бутил в массовом соотношении 2 : 1. 1) Какие продукты и в каком массовом соотношении получатся при хлорировании 2,3-диметилбутана при тех же условиях проведения процесса? 2) Напишите структурные формулы и названия алканов, которые получатся при хлорировании изобутана в качестве побочных продуктов.
![Page 28: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/28.jpg)
Изобутан: (CH3)3CH
Первичных С – 9Третичных С – 1
f : t = 2 : 1 по усл.v(f) : v(t) = 2/9 : 1/1 = 2 : 9 = 1 : 4,5
2,3-диметилбутан (CH3)2CHCH(CH3)2
Первичных С – 12Третичных С – 2
v(f) : v(t) = 1 : 4,5 (получено)f : t = (112) : (4,52) = 12 : 9 = 4 : 3
2 (CH3)3C. (CH3)3CС(CH3)3 2,2,3,3-тетраметилбутан
2 (CH3)2CHCH2
. (CH3)2CHCH2CH2CH(CH3)2
2,5-диметилгексан
(CH3)3C. + (CH3)2CHCH2
. (CH3)3CCH2CH(CH3)2
2,2,4-триметилпентан
![Page 29: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/29.jpg)
Геометрическая изомерия Геометрическая изомерия у циклоалканову циклоалканов
![Page 30: ОРГАНИКА – 2 АЛКАНЫ](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022081418/568148fe550346895db62808/html5/thumbnails/30.jpg)
Каталитический риформингКаталитический риформинг
С8Н18 = С6Н4-(CH3)2 + 4Н2