2. Алкены

Алкены - ненасыщенные углеводороды, молекулы ко­торых содержат одну двойную связь.

Общая формула гомологического ряда алкенов С_nН_2n. Ненасыщен­ными (непредельными) их называют потому, что не все валентности атомов углерода насыщены атомами водорода.

Для алкенов сохранилось тривиальное название олефины, свя­занное с тем, что первый представитель — газообразный этилен С₂Н₄ при взаимодействии с хлором превращался в тяжелую маслянистую жидкость состава С₂Н₄Сl₂, (1,2-дихлорэтан) и поэтому получил название «маслородный газ».

2.1. Номенклатура и изомерия алкенов

Для первых представителей гомологического ряда существуют исторически сложившиеся названия, оканчивающиеся на –илен: эти­лен С₂Н₄, пропилен С₃Н₆, бутилен С₄Н₈. При этом название первого члена гомологического ряда алкенов — этилен — утверждено пра­вилами ИЮПАК как более предпочтительное для этого соединения.

По заместительной номенклатуре ИЮПАК названия алкенов стро­ятся по следующим правилам:

1. В алкенах с неразветвленной цепью нумерацию производят с того конца, ближе к которому находится двойная связь. В названии алкана, соответствующего этой родоначальной структуре, суффикс -ан заменя­ется на –ен:

Этилен (этен) пропен-1 пентен-2

2) в случае разветвления главной считается цепь, включающая двой­ную связь, даже если эта цепь и не является самой длинной. Нумерация производится таким образом, чтобы атом углерода, от которого начи­нается двойная связь, получил наименьший номер

2-этилпентен-1

3) углеводородные заместители обозначаются префиксом. Положе­ние их указывается цифрой, соответствующей номеру того атома углерода, у которого находится заместитель. Заместители перечис­ляются в алфавитном порядке. В случае нескольких одинаковых уг­леводородных заместителей перед их названием ставится умножительная приставка ди-, три- и т. д.

Углеводородные радикалы, образованные из алкенов, имеют суф­фикс -енил. Некоторые радикалы имеют тривиальные названия, напри­мер винил, аллил.

Изомерия алкенов

Структурная изомерия алкенов обусловлена не только строением углеродного скелета, как это свойственно алканам, но и положением двойной связи в главной углеродной цепи. Первым гомологом, для которого осуществляется изомерия с учетом этих двух признаков, явля­ется алкен С₄Н₈.

Вращение групп атомов вокруг углеродной σ-связи требует затраты лишь такого количества энергии (2—5 ккал/молъ), которое легко доста­вляется из окружающей среды уже при комнатной и более низких тем­пературах. Это вращение и обусловливает отсутствие изомеров вращения (конформеров) как отдельных химических индивидуумов. Иначе обстоит дело с вращением вокруг двойной связи, для которого требуется уже разрыв π-связи и, следовательно, затрата для С=С-группировки примерно 60 ккал/молъ. Поэтому существуют изомеры всех алкенов или их про­изводных, не имеющих плоскости симметрии, проходящей через оба связанных π -связью атома углерода перпендикулярно к плоскости мо­лекулы.

Такая пространственная изомерия геометрической изомерией. Примеры геометриче­ских изомеров:

Как правило, геометрические изомеры отличаются друг от друга по физическим свойствам не менее чем структурные изомеры. Однако в реакциях, доказывающих структуру, геометрические изомеры ведут себя одинаково, так как их структура идентична. Так, и цис-, и транс-бутен-2 каталитически гидрируются, давая бутан; в результате озонирования каждый из них превращается в две молекулы ацетальдегида; при действии НВr они превращаются в 2-бромбутан и т. д.

Приставка цис- придается тому геометрическому изомеру, у которого одинаковые заместители (два водорода) находятся по одну сторону двой­ной связи, а приставка транс- — тому, у которого они находятся накрест по отношению к двойной связи. Если олефиновые углеродные атомы связаны с четырьмя разными заместителями, то приставка цис- или транс-определяется положением наиболее длинных цепей.