2. Этиленовые углеводороды

1. Общие сведения, номенклатура этиленовых углеводородов

Алкены – ненасыщенные углеводороды, молекулы которых содержат одну двойную связь. Атом углерода в молекуле находится в состоянии sp²-гибридизации атомных орбиталей. Простейший представитель ряда – этилен СH₂=CH₂. Общая формула гомологического ряда алкенов C_nH_2n.

Согласно систематической номенклатуре названия этиленовых углеводородов производят из названий соответствующих алканов с заменой суффикса -ан на –ен. Алкены простого строения называют заменяя суффикс -ан на -илен.

Таблица 2

Углеводороды ряда этилена

Предельные углеводороды	Этиленовые углеводороды
Метан СН4	-
Этан С2Н6	Этен (этилен) С2Н4
Пропан С3Н8	Пропен (пропилен) С3Н6
Бутан С4Н10	Бутен (бутилен) С4Н8
Пентан С5Н12	Пентен (амилен) С5Н10
Гексан С6Н14	Гексен (гексилен) С6Н12
и.т.д.	и.т.д.

Двойная связь в молекуле этилена – это сочетании одной  и одной -связи. Приблизительная энергия -связи 350 кДж/моль, -связи 262,4 кДж/моль. Длина связи между атомами углерода составляет 0,134 нм.

2.2. Химические свойства алкенов

Химические свойства олефинов определяются наличием в их молекуле -связи. Будучи более энергодоступной, -связь разрывается, а освободившиеся валентности углеродных атомов затрачиваются на присоединение атомов или групп атомов. Ионное присоединение реагентов к -связи носит электрофильный характер Ad_Е (от английского слова addition – присоединение и латинского electrophilic – электрофильный, любящий отрицательное).

Под влиянием -электронного облака олефина молекула галогена поляризуется , при этом образуется наведенный диполь.

Положительный конец диполя выступает как электрофильный реагент и захватывает -электроны двойной связи с образованием неустойчивого -комплекса:

этилен -комплекс

-комплекс карбкатион

На II этапе -связь и связь хлор-хлор гетеролитически разрывается. Хлор за счет -электронов этилена образует обычную -связь с одним из атомов углерода. Этот атом углерода переходит в состояние sp³-гибридизации атомных орбиталей. Второй атом углерода двойной связи, лишившись электронов, заряжается положительно, и вся частица становится карбкатионом (частица с положительным зарядом на углероде). Положительно заряженный атом углерода в карбкатионе находится в состоянии sp²-гибридизации. Карбкатион также называется -комплексом.

карбкатион дихлорэтан

На III этапе процесса карбокатион, взаимодействуя с анионом Cl^-, образует с ним -связь за счет пары электронов аниона.

Реакции присоединения могут быть:

1) Гидрирование (присоединение водорода) происходит в присутствии катализаторов Pt , Pd или Ni :

этилен этан

2) Галогенирование (присоединение Сl₂, Br₂):

этилен

1,2 дибромэтан

Присоединение Br₂ к олефину – это качественная реакция для обнаружения этиленовых углеводородов. При пропускании этилена через раствор Br₂ в воде, имеющей желто-коричневую окраску, происходит обесцвечивание раствора вследствие реакции присоединения.

3) Гидрогалогенизирование (присоединение галогеноводорода)

В.В. Марковников, изучая реакции присоединения галогеноводородов к несимметричным алкенам, установил следующую закономерность: водород присоединяется по месту двойной связи к наиболее гидрогенизированному (связанному с большим числом водородных атомов) атому углерода, а галоген – к наименее гидрогенизированному. С позиции электронной теории правило Марковникова можно объяснить так: в результате двухстадийного электрофильного присоединения в качестве промежуточных продуктов могут образоваться два разных по устойчивости карбкатиона:

I

II

Из них наиболее устойчив первый. Поэтому реакции электрофильного присоединения по двойной связи идут в направлении образования наиболее устойчивого промежуточного карбкатиона I:

пропилен 2-хлорпропан

4) Гидратация (присоединение воды)

В присутствии катализаторов (концентрированной H₂SO₄, ZnCl₂) к алкенам присоединяется вода с образованием спиртов. Реакция идет в соответствии с правилом Марковникова.

пропилен пропанол-2

Реакции полимеризации позволяют получить высокомолекулярные соединения – полиэтилен и полипропилен