Материал: Павлов, Борис Алексеевич. Курс органической химии учебник для химических техникумов

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

29. Способы получения и строение олефинов

71

Общее название этиленовых углеводородов — алкены. Некоторые углеводородные радикалы этиленовых углеводо­

родов имеют традиционные названия, образованные из названий спиртов:

СН2=СН — ваипл СН2 = С Н —СН2— аллил

29. Способы получения и строение олефинов. 1. Олефины образуются при сухой переработке многих органических в.еществ. Поэтому они содержатся в коксовом газе и газах крекинга нефти. Газы, образующиеся при жидкофазном крекинге, состоят на 15% из непредельных углеводородов; выход газа составляет около Ь% от веса сырья.

2. Олефины получают из спиртов отнятием от последних воды при помощи водуотнимающих средств или разложением паров соответствующего спирта при высокой температуре в присутст­

вии катализаторов (А1г03

и др.):

112С—СН,

СИ2 =СН , + Н20

| |

этилен

!онTil

3.Весьма важным способом получения олефинов является действие на галоидпроизводные предельных углеводородов кон­ центрированного раствора едкого кали в этиловом или метило­ вом спирте. Если при действии водного раствора щелочи проис­ ходит замещение галоида на гидроксил и образование спирта:

С,Н,

KlOH

С,Н,—ОН + КЗ

то при действии спиртового раствора щелочи происходит отщеп­ ление молекулы галоидоводорода и образование олефинов:

Н2С—СН—СН, + КОН -» - СН2=СН —СН3 + KJ + н 2о

....J.... ]....

пропилен

| J

н ’ !

 

йодистый пропил

 

Н2С— СН—СН, + к о н

СН2=СН —СН3 - f KJ + н 20

|

1

пропилен

Гн У 1

йодистый изопропил

При этом иод соединяется с калием, а водород от соседнего ато­ ма углерода — с гидроксилом щелочи. Это имеет характер обще­

72 Гл. I. Углеводороды

го правила: отнятие водорода и галоида происходит от соседних атомов углерода.

30. Физические и химические свойства олефинов. Этилен, про­ пилен, бутилен — газы; следующие члены гомологического ряда— жидкости; начиная с С^Нзб — твердые тела. Как и все другие углеводороды, олефины мало растворимы в воде. Пары олефинов, имеют характерный резкий запах.

Этиленовые углеводороды — исключительно реакционноспо­ собные соединения. В громадном большинстве реакций прини­ мают участие атомы углерода, связанные двойной связью. Наи­ более характерным свойством олефинов является их резко выра­ женная способность вступать в реакции соединения с другими веществами. При этом разрывается одна из связей между атома­ ми углерода, связанными кратной связью, и за счет освобождаю­ щихся валентностей к атомам углерода присоединяются другие атомы или группы.

1. При температуре 150—200° в присутствии мелкораздроб­ ленного никеля олефины присоединяют водород (реакция Са­ батье), при этом одна молекула олефина присоединяет два атома водорода:

СН2=СН 2 4- Г12 -► СНз—СН3

этан

В присутствии порошкообразной платины или палладия эта реакция проходит и при обыкновенной температуре. Реакция присоединения водорода к непредельным соединениям называет­ ся гидрированием, или гидрогенизацией.

2. Весьма легко олефины присоединяют галоиды, особенно хлор и бром.

По двойной связи присоединяются два атома галоида:

СИ2=С Н —СН3 -К Вг, -► СН,Вг—СНВг—СН3 1,2-дибромпроиан

Эту реакцию используют для качественного и количественно­ го определения двойных связей.

3. Олефины очень легко присоединяют галоидоводород (одну молекулу галоидоводорода на молекулу олефина):

I

:

СН3—с н - с и ,

СН,=СН—СП3-t-Н—J

 

Г

N

 

......................... :

J

йодистый изопропил

При этом атом водорода становится у наиболее гидрогенизированного, т. е. у наиболее богатого водородом, атома углерода. Эта закономерность открыта В. В. Марковниковым и называется

правилом Марковникова.

30.

Физические

и химические свойства олефинов

73

 

ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ МАРКОВНИКОВ

 

Владимир

Васильевич Марковни-

 

ков (1838— 1904)

родился близ Ниж­

 

него Новгорода (г. Горький). Высшее

 

образование он получил в Казанском

 

университете (1856— 1860), по оконча­

 

нии которого работал в лаборатории

 

А. М Бутлерова.

Своими трудами он

 

очень много сделал для укрепления и

 

расширения учения Бутлерова. В. В.

 

Марковников синтезировал ряд новых

 

соединений, предсказанных струк­

 

турной теорией,

и

широко

развил

 

идеи о взаимном влиянии атомов в

 

молекулах. Таковы, например, его ра­

 

боты по синтезу изомасляной, окси-

 

масляной, хлормасляной кислот, по

 

изучению реакции присоединения га-

 

лоидоводородов

к

двойной

связи.

 

Большой научный интерес представ­ ляют работы: «К истории учения о химическом строении», «Об изомерии органических соединений» (магистер­ ская диссертация, 1865), «Материалы

по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях» (докторская? диссертация, 1869). Глубокие мысли о динамике химических реакций содер­ жатся в его статье «Принцип химического равновесия» (1902). С 1880 г. Марковников перешел к изучению состава кавказских нефтей. Им было впер­ вые доказано, что в нефтях содержатся в больших количествах циклопара­ фины, которые были им названы «нафтенами».

Правило Марковникова не имеет абсолютного значения. В некоторых случаях, например в присутствии веществ перекисного характера, присоеди­ нение бромистого водорода происходит вопреки этому правилу. Так, бро­ мистый винил СН2=СНВг в отсутствие перекисей присоединяет бромистыйводород с образованием только 1,1-дибромэтана СН3—СНВг2, т. е. согласноправилу Марковникова; в присутствии же перекисей получается главным образом 1,2-дибромэтан СН2Вг — СН2Вг,

4.С концентрированной серной кислотой олефины реагируют

собразованием кислых эфиров серной кислоты:

СН2

Н.

q

СНз

о

i

 

I

 

 

д_ О—S—011 - v СНо—о —S -O I I

сна

 

> )

 

 

 

 

 

этилсерная кислота

СИ,

п

-*■

сн3

II

" +

1

I

СНз—СН

0 - S 0 3II

CH3-C H -O SO 3H

изопропилсерная

кислота

При этом водород присоединяется к наиболее гидрогенизировавному атому углерода.

74

Гл. I. Углеводороды

Алкилсерные кислоты можно рассматривать как производные серной кислоты, в молекуле которой один атом водорода замещен алкилом. При обработке алкилсерных кислот водой образуются спирты:

О

S — 0 — : с н , — СН 3 - f Н -—0 : — Н

Ж,

li

! /

СНз

\

+ Н - 0.....

) _ S — 0 — ;СН

1!

i 'X q j

[

О

:

u n 's

 

СН3— С Н 2-

с п 3

 

Г

Q' 1

ш

/

Эту реакцию используют для промышленного получения спиртов из ■олефинов, содержащихся в коксовых газах и газах крекинга нефти. В связи с этим любопытно отметить, что еще в 1873 г. А. М. Бутлеров и В. Горяйнов показали, что серная кислота при температуре около 160° легко поглощает этилен, и считали это за «факт, обещающий приобрести со временем практиче­ ское значение; если бы удалось открыть дешевый способ приготовления эти­ лена, то он составил бы материал для добывания спирта». В настоящее время газы крекинга стали широко использоваться в качестве химического сырья для получения многих ценных продуктов (см. стр. 65).

5.Олефины присоединяют хлорноватистую кислоту; при этом

кодному углеродному атому (менее гидрогенизированному) присоединяется гидроксил, а к другому — хлор:

СН3-С*Н=СН,-ЬНб-С1

СН3—СНОН—СИ2С1

т

пропилеяхлоргкдрин

6. При действии озона на раствор олефинов в четыреххлори­ стом углероде образуются озониды:

 

О

 

 

R ~C H =C H —R' + 0 3 -» -

/

\

 

 

R—СН

C II-R '

 

А

_

о

 

А '

О

А '

 

/

\

 

R -C H = C < + 0 3

R—СН С<

 

 

Ж '

I

| X R"

 

 

0 — 0

 

 

Как легко видеть из этих формул, действие

озона приводит

к разрыву углеродной цепи. Буквами R,

R',

R"

здесь обозначе­

ны различные углеводородные радикалы. Можно подставить вме­ сто R, например, СН3—, а вместо R' СгН5—, или же вместо R С3Н7—, а вместо R" С5Н 11—, но характер реакции от этого не из­ менится. С подобным обобщенным способом написания химиче­ ских формул мы будем часто встречаться в дальнейшем.

30. Физические и химические свойства олефинов ___ 75

При действии воды озониды расщепляются с образованием перекиси водорода и альдегидов или кетонов:

Лл

,

R—СИ >СН— Н

ПпО

I / к

O-i-O

 

Л \

/ л'

R —СН',С

н ,о

i / ! \ R "

О г - о

-

о

/ О

 

п —с \

R —с '

+■ Н20 2

н

м

 

R— / °

+ 0 = С ^ '

+ IHO,

н

гП

 

Если в молекуле, подвергшейся озонированию, углерод при двойной связи был соединен с водородом, то получается альдегид, если же углерод не имел при себе водорода, то образуется кетон. Так как разрыв молекулы происходит в том месте, где была двой­ ная связь, то, изучая продукты окисления, можно определить местоположение двойной связи. В качестве примера может слу­ жить окисление трех изомерных бутенов:

 

 

 

 

О

 

 

 

 

СН8=СЫ—СН,—CI 1л + 0 3 ->-

Н4С

СН—СП.,—с н ,

 

 

 

 

1

I

 

 

 

о

 

 

О— о

 

 

 

 

 

 

 

л

i I..C

СН—CI U—СН3 4 - 1 Ф -*■

н —с

/ Г

 

 

f

+

сн3—СН2—С + Н А

I

!

 

\ н

 

 

 

О-----о

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

/

 

 

СН3—СН=С11—CI13 + о3

 

 

\

 

 

сн 3—нс

с н - с н 3

 

 

 

 

 

о— о

 

 

/

о

 

 

 

/ °

 

 

\

п 2о

 

 

н,о,

 

НС

с н —с н 3 +

зсн3—с +

 

I

1

 

 

 

\ н

 

 

1

1

 

 

 

 

 

О——о

 

 

о

 

 

 

Cii34

СН3. /

\

 

 

 

 

3)

 

> с = сн 2+ о 3- ^

 

сн,

 

 

СИ/

СН3'

 

I

 

 

 

■Л

 

 

 

 

 

 

о — о

 

 

о

 

сн3\

 

 

 

 

снзч / \

 

 

 

+ Н*0

 

сн., + н»о

 

>со + н - с

 

СНз'

 

сн3/

 

\-н

 

 

О------О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124701