Алкиндер және алкадиендер қасиеттері

Жоспар:

Кіріспе.............................................................................................................3

Алкиндер және алкадиендер қасиеттері.......................................................3

I Негізгі бөлім

Қанықпаған көмірсутектер.........................................

Алкиндер........................................................

Физикалық және химиялық қасиеттері.........................

Алынуы және қолданылуы...................................

 

II Практикалық бөлім..................................

III Қорытынды..........................................

IV Пайдаланылған  әдебиеттер............................................

I  Кіріспе .

        Қанықпаған  көмірсутектер. Диенді көмірсутектер. Физикалық       қасиеттері,алынуы, химиялық қасиеті және қолданылуы.

II    Негізгі бөлім.

       Қанықпаған көмірсутектер.

       Диенді көмірсутектер. 

       Физикалық  қасиеттері,алынуы..

       Химиялық қасиеті  және қолданылуы.

III  Қорытынды.

       Пайдаланған әдебиеттер

 

 

 

 

Қанықпаған көмірсутектер. Диенді көмірсутектер. Физикалық қасиеттері, алынуы, химиялық қасиеті және қолданылуы.

Қанықпаған қосылыстар көмірсутектер арасында кең тараған, практикалық маңызы зор топты құрайды. Қаныққан көмірсутектер қатарының метаннан басталатыны тәрізді, қанықпаған көмірсутектері үлкен тобының қарапайым өкілі этилен болып табылады.Этилен – ауадан біраз жеңілдеу, иісі жоққа тән, түссіз газ.Оның молекулалық формуласын анықтап көрейік. Қалыпты жағдайдағы этиленнің тығыздығы – 1,25 г/л. Демек газдың мольдік массасы 1,25 г/л * 22,4л/моль=28г/моль болады. Сонда бұдан этиленнің салыстырмалы молекулалық массасы – 28, сонда этиленнің формуласы – С2Н4 болады.            Этилен молекуласы симметриалы болып келеді. Яғни мұндағы көміртегінің атомы әрбір атомы сутегінің екі атомынымен байланысады. Н2С=СН2 Этиленнің молекуласында барлық атомдардың ядролары бір жазықтың бойында орналасып, молекуладағы валенттік бұрыш 109°28` болмай, 120° болатыны физикалық әдістерімен зерттеу арқылы анықтайды. Қанықпаған көмірсутектерде sp2– гибридтену, және П байланысы болады. Этилен – молекулаларында көміртегі атомдары арасында қос байланыс болатын заттардың гомологтық қатарындағы бірінші мүше. Этиленнің ең жақын гомологы: пропилен СН2 = СН – СН3, бутилен СН2 = СН – СН2 – СН3. Этилен қатарындағы көмірсутектердің атауына –илен жұрнағы жалғанады. Қазіргі кезде мұндай номенклатура мен қатар, жүйелеу(халықаралық) номенклатурасы жиі қолданылады, ол номенклатура бойынша бұл көмірсутектер атауы –ен жұрнағымен аяқталады(этен, пропен, бутен,т.б.). Этилен қатарындағы көмірсутектердің жалпы формуласы – СnH2n.      Алкадиендер — құрамында екі қос байланысы бар, жалпы формуласы СnН2n-2 болатын қанықпаған көмірсутектер. Алкадиендерді кысқартып диен көмірсутектері деп те атайды. Диен көмірсутектерінің бірінші мүшесі пропадиен (аллен) СН2 = С = СН2. Диендерде қос байланыстардың өзара орналасуы әр түрлі болуы мүмкін.

H2C = C = CH — CH2 — CH3        Жоғарыда келтірілген атауларына қарап, алкадиендердің номенклатурасы алкендерге ұқсас екенін, бар айырмашылығы — қос байланыстың саны екеу болғандықтан, -ен жұрнағының алдына оның саны көрсетіліп, -диен деп аталатындығын және бір кос байланыстан кейін үтірден соң екінші қос байланыстың орны көрсетілетіндігін өздерің де байқаған шығарсыңдар.Молекулаларында қос байланыстарды бір жай байланыс бөліп тұратын алкадиендердің практикалық маңызы зор. Олардың ең маңызды өкілдері: бутадиен-1,3 (дивинил) С4Н6, ықшамдалған құрылымдық формуласы Н2С=СН — СН=СН2 жәнө 2-метилбутадиен-1,3

Алкадиендердің құрылысы

Алкадиендердің құрылысын бутадиен-1,3-тің мысалында қарастырайық. Зерттеулердің нәтижесінде, бутадиен-1,3-тің молекуласындағы барлық атомдардың бір жазықтықта жататыны белгілі болды. С1 мен С2 және С3 пен С4 көміртектердің арасындағы қос байланыстар этиленнің қос байланысынан (0,134 нм) гөрі ұзындау (0,136 нм), ал ортадағы дара байланыстың ұзындығы алкандардың дара байланысынан (0,154 нм) гөрі қысқалау (0,146 нм) болатыны анықталды.

Алкадиендердің алынуы             Диен көмірсутектерінің маңызды өкілдері бутадиен-1,3-ті (дивинилді) және 2-метилбутадиен-1,3-ті (изопренді) алудың негізгі жолдарына тоқталайық.  1. Өнеркәсіпте бутадиен-1,3 пен 2-метилбутадиен-1,3-ті Сr2O3 катализаторы қатысында 600 — 650°С температурада cәйкес алкандарды дегидрлеп алады:

H3C - CH2 - CH2 - CH3 → H2OCH - CH=CH2 + 2Н2

2. Алғаш рет С. В. Лебедевтің  тәсілімен 1932 жылы бутадиен катализатор  ретінде алюминий оксиді мен  мырыш оксидтерінің қатысында  этил спиртін дегидратациялап  және дегидрогендеп алынды. Кейін  бұл әдіс өнеркәсіпте қолданылды:

2С2Н5ОН → Н2С = СН — СН = СН2 + 2Н2О + Н2

Физикалық қасиеттері       Диендердің физикалық қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары алкендердің қасиеттеріне ұқсас.         Алкадиендердің химиялық қасиеттері     Молекулаларында қос байланыстары болғандықтан, диендердің химиялық қасиеттері алкендерге ұқсас, бұлар да қосылу және полимерлену реакцияларына оңай түседі.

Қосылу реакциялары.Алкадиендер галогендерді, сутекті, галогенсутекті қосып алады. Молекулаларындағы қос байланыстары дара байланыспен бөлінген диендер қасиеттерінің ерекшеліктері бар. Бұл диендер реагенттерді бір немесе екі қос байланыстары бойынша (1,2 және 3,4 қосылу) да, молекуланың екі шетіне де (1,4 қосылу) қосып алады.Диендердің қосылу реакцияларында, негізінен, екі қос байланыс үзіліп, галогендер мен галогенсутектерді молекуланың екі шетіне қосады (1,4-қосылу).Броммен әрекеттесуі. Бутадиен-1,3-ті бромды су (бромның судағы ерітіндісі) арқылы өткізгенде, ерітінді түссізденеді. Бромның мөлшері жеткілікті болған жағдайда барлық қос байланыстар үзіліп, бромның екі молекуласы қосылады.

Диендердің броммен әрекеттесіп, бромды суды түссіздендіруі еселі байланыстың сапалық реакциясы екендігін алкендер тақырыбынан білесіңдер.

Алкадиендердің жеке өкілдері және олардың қолданылуы. Дивинил (бутадиен-1,3) Н2С = СН — СН = СН2 өзіне тән өткір иісі бар түссіз газ. Мұнайды өңдегенде түзіледі және табиғи газ құрамындағы бутан мен бутиленді катализдік дегидрлеп алады. Синтездік каучуктар (бутадиен, бутадиен-стирол, бутадиен-нитрил) латекс, пластмасса, т.б. заттар өндірісінің маңызды мономерлерінің бірі.

Алкадиендер.Диенді көмірсутектерінің молекуласында екі қос байланысы болады, яғни қаныққан көмірсутектеріне қарағанда сутек атомы кем болады.Бұлардың жалпы формуласы СnН2n-2. Екі қос байланыс құру үшін ең кемінде көміртектің 3 атомы керек, бұл қатарда бір және көміртектің екі атомынан тұратын қосылыстар жоқ. Екі қос байланыстарының өзара орналасуына қарай диенді көмірсутектерді негізгі үш типке бөлуге болады: 1)кумулирленген көміртектің бір атомына жанасқан қос байланысы бар көміртек атомы аллен және оның гомологтары 2) (коньюгирленген) қосарланған қос байланысты көмірсутектер -дивинил мен оның гомологтары 3)бөлектенген қос байланысты көмірсутектер. Диенді көмірсутектері систематикалық номенклатура бойынша этилендік көмірсутектер сияқты аталады, тек ен жалғауының орнына диен деген жалғауы қойылады (өйткені қос байланыс екеу). Қос байланыстардың орнын әдетте цифрмен көрсетеді. Алғашқы екі типті диен көмірсутектері ерекше қасиеттер көрсетеді. Үшінші типті көмірсутектері үшін этилендік көмірсутектерінің әдеттегі реакциялары тән, бірақ бұл реакцияға біреуі ғана емес көп немесе аз селективтікпен екі қос байланысы да қатысады. Алленнің және басқа да кумулирленген қос байланысты қосылыстардың молекулаларда π-байланыстары өз ара перпендикуляр екі жазықтықта орналасатындығы төменде келтірілген схемадан керінеді. Екі қос сутек атомдары орналасқан жазықтықтар да өз ара перпендикуляр келеді. Аллендік системаның шеткі екі көміртек атомдары sp2- гибридтеyген күйінде, ортадағы атомы sp-күйінде болады. Алкадиендерді алу әдістері Дивинил қатарының көмірсутектерін алу тәсілдерінің көпшілік жағдайларда Алкендердің алу тәсілінен айырмасы болмайды, бірақ тиісті реакцияларды екі рет жүргізіп немесе алғашқы зат ретінде өзінің бір қос байланысы бар қосылыстарға пайдалану керек болады. Дегидрлеу.Дивинил мен изопренді өнеркәсіпте өздеріне сәйкес бутанбутилендік немесе изопентан-амилендік қоспаларды сутексіздендіру арқылы алады. Бұл үшін құрамында хром тотығы бар катализаторлар қолданылады: Гликольдерді дегидратациялау. Дивинилді (өнеркәсіп көлемінде) изопренді, диизопропенилді алу үшін гликольдерді сусыздандырады (дегидратациялайды). Қанықпаған спирттерді дегидратациялау.Алкадиендерді қанықпаған спирттерді сусыздандыру арқылы алуға болады. Мысалы, дивинилді кротил спиртінен алады. С.В.Лебедев әдісі бойынша 1,3-бутадиенді алу. Алғаш рет С. В. Лебедевтің тәсілімен 1932 жылы бутадиен катализатор ретінде алюминий оксиді мен мырыш оксидтерінің қатысында этил спиртін дегидратациялау және дегидрогенизациялау арқылы алынды. Кейін бұл әдіс өнеркәсіпте қолданылды: Этил спиртінің буы сусыздандыратын және сутексіздендіретін катализаторлардың үстінен өткізіледі, осының нәтижесі шығымы 70% шамасында дивинил алынады: 2C2H5OH→C4H6+2H2O+H2 Принс реакциясы.Фромальдегидпен пропиленді,қышқылдық ортада катализаторлар қатысында,конденсациялау арқылы бутадиен алуды Принс реакциясы деп атайды: Алкадиендердің физикалық қасиеттері Дивинил қалыпты жағдайда-газ. Изопрен және басқа жай диендік көмірсутектер-сұйықтықтар. Көмірсутектерінің гомологтық қатарларына тән жалпы заңдылықтар, бұл қатар үшін де күшін сақтайды. Алкадиендердің химиялық қасиеттері Қосарланған екі π байланыстар екеуіне ортақ электрондық бұлт құрады. Бұл жай байланысты 1,46А0-ға дейін қысқартады, нәтижесінде екі көміртек атомдары да молекуланы тұрақтандырады. Мысалы, дивинил молекуласының түзілу энергиясы құрамы онымен бірдей, бірақ қосарланған қос байланысы жоқ көмірсутек түзілу үшін есептеп шығарылған энергиядан диен көмірсутектерінің бұл құрылысындағы ерекшелік 3,5ккал/моль артық болады. Диен көмірсутектерінің құрылысындағы бұл ерекшелік екі қос байланыстағы түрлі заттардың біреуін ғана қосып алу емес сонда-ақ 1,4-орындағы орны ауысқан қос байланыстың қосарлану системасындағы шеткі атомдарды қосып алу қабілеті де болады. Сутектендіру. Катализ арқылы активтенген сутек 1,2 және 1,4-орындарға қосылады: Галогендеу.Галогендер де қосарланған системаға 1,2 — және 1,4 — орындарға қосыла алады, ал 1,4 — орындағы қосылыс өнімінің мөлшері диен көмірсутектің құрылысына, галогеннің тегіне және реакцияның жағдайына байланысты. 1,4 өнімнің шығымы температура жоғарылаған сайын (белгілі шекке дейін) және хлордан иодқа қарай өседі. Этилен қосылыстарындағыдай қосып алу иондық және радикалдық механизм бойынша жүре алады.Иондық механизм бойынша мысалы, хлордың қосылуы былай жүзеге асады: бастапқы пайда болған π-комплекс (а) өте тез 2 және 4 көміртек атомдарында оң заряд қосарланған карбони ионына айналады, мұны қос стрелка мен екі формула жалғастырып немесе (а) мен (б) бір формуламен бейнелеуге болады. Бұл ион одан әрі 2 және 4 орындарға хлордың анионын қосып 1,2- және 1,4 — қосылу өнімдерін береді. Бұл өнімдер қолайлы аралық карбоний ионы арқылы теңдік күйге дейін изомерленеді. (2а) (2б) 1,2- дихлор-3-бутен 1,4-дихлор-2-бутен Егер қосылу реакциясы жүрген жағдайда система тепе-теңдік күйге жақын болса, реакция өнімдеріндегі әрбір изомердің мөлшері тепе-теңдіктің қандай жағдайда екеніне байлaнысты болады. Тепе-теңдіктің күйі ең алдымен оң зарядтың екіншілік және төртіншілік көміртек атомдарының арасында қалай бөлінгеніне байланысты. Әдетте оң зарядты көбірек бөлігі екіншілік атомнан гөрі төртіншілік көміртек атомының үлесіне тиеді, сондықтан 1,4-өнім басым болады.Егер система тепе-теңдік күйден алыс болса және түзілу реакциясының активтену энергиясы өнімінің түзілу реакциясының активтену энергиясынан төмен болса көбінесе 1,2-өнім түзілу мүмкін.Сөйтіп, дивинилге хлор қосып алғанда шамамен бірдей мөлшерде 1,2- және 1,4-дихлорбутендер алынады, ал бром қосып алғанда изомерлердің қоспасының 2/3 шамасы 1,4-өнім болады, демек, С—В байланыстыц С—С1 байланыстан гөрі беріктігі төмен және бромидтің тепе-теңдігі жеңілірек болады. Температураның жоғарылауы системаны тепе-теңдік күйге жақындатады. Галоген атомы радикал түрде қосылғанда қосарлана радикал түзіледі, мұның да реакцияласу қабілеті екі жақты болады.Әдетте радикалдық қосылу кезінде көбінесе 1,4-орындағы қосылу өнімдері алынады. Галогенсутекті қосып алу.Галогенсутектерінің қосылып алу реакцияларында да жоғарыда айтылған заңдылықтар күшін сақтайды. Гипогалогендік қышқылдар және олардың эфирлерін қосып алу.Гипогалогендік қышқылдар және олардың эфирлері көбінесе 1,2-орындарға қосылады. Бұл система реакция кезінде тепе-теңдік күйден тіпті алыс болады (С—О байланыс С—Hg байланыстан анағұрлым берік), ал 1,2 өнім алу құрылу реакциясына қажетті активтендіру энергия 1,4-өнім алу реакциясындағы активтендіру энергиясынан төмен болады. Димерлену.Диен көмірсутектерінің молекулаларын қыздырғанда біріне-бірі қосыла алады, біреуі 1,2-орынмен, екіншісі 1,4-орынмен реакцияласады. Сонымен қатар аздаған мөлшерде екі молекуланың да 1,4-орынмен қосылған өнімдері алынады: Осы сияқты димерлену реакциясына әр түрлі диендердің молекулалары да қатыса алады: Дильс-Альдер реакциясы.Әсіресе, егерде реакцияға түсетін екі молекуланың біреуі қос байланысты электротерістік атомдар мен қосарланудан электрофильдігі артып активтенсе бұл сияқты реакциялар оңай жүреді. Бұл сияқты конденсациялар диен синтездері немесе Дильс пен Альдер реакциясы деп аталады: Бұл реакция диен көмірсутектерінің, сапалық және сандық анализі үшін алты мүшелі циклдері бар әр түрлі қосылыстар синтездеу үшін де кеңінен пайдаланылады.