29

Лекція 3

Порівняльна характеристика аліфатичних вуглеводнів

1. Класифікація, будова, ізомерія

Алкани або аліфатичні вуглеводні - насичені вуглеводні з відкритим ланцюгом, у молекулах яких атоми вуглецю сполучені між собою σ-зв΄язками. Атоми вуглецю знаходяться в стані sp³-гібридизації. Загальна формула – C_nH_2n+2

Алканам властива структурна ізомерія - ізомерія вуглецевого скелету, яка починається з бутану.:

Ізомерія – явище існування речовин з однаковою молекулярною (брутто-формулою) формулою, але різними фізичними і хімічними властивостями.

Алкени (олефіни) – вуглеводні, в молекулі яких міститься один подвійний зв΄язок. Загальна формула С_nH_2n.

Структурна ізомерія алкенів пов΄язана не тільки з розгалуженням вуглецевого скелету, а і з розташуванням подвійного зв΄язку (ізомерія місця або позиційна)

Крім структурної ізомерії для алкенів характерна також геометрична ізомерія (цис-, транс-ізомерія):

-Електрони подвійного зв’язку рухливі і здатні легко зміщуватися. Поляризацію подвійного зв’язку під впливом електронодонорного (D) й електроноакцепторного (А) замісників можна показати в загальному вигляді:

+() I, +M I,  M

А лкадієни – вуглеводні, що містять два подвійні зв΄язки. Загальна формула С_nH_2n-2. Вони можуть бути кумульованими, кон΄юґованими або ізольованими:

Алкіни – вуглеводні, що містіть потрійний зв΄язок. Загальна формула - С_nH_2n-2. Ізомерія алкінів пов΄язана з положенням потрійного зв΄язку та розгалуженням вуглеводневого радикалу.

Аліциклічні вуглеводні – Аліфатичні циклічні, що містять один або декілька циклів. Загальна формула - С_nH_2n. Їх поділяють залежно від величини циклів, їх кількості та способу сполучення.

Їм властива структурна ізомерія, що залежить від розміру циклу, природи замісника, їх взаємного розташування, положення подвійного зв΄язку.

Геометрична ізомерія пов΄язана їз розташуванням замісників відносно площини циклу:

Для циклоалканів властива також конформаційна ізомерія. Циклоалкани за винятком циклопропану не плоскі, а існують у певних просторових конформаціях:

Циклопропан циклобутан циклопентан

Циклогексан:

„ванна” „крісло”

Циклопропан та циклобутан – дуже напружені цикли, бо валентні кути дуже відрізняються від тетраедричного. σ-Зв΄язки між вуглецевими атомами перекриваються поза трикутником, що з΄єднує ядра вуглецевих атомів. Такий -зв’язок носить назву зігнутого -зв’язку (тау) або “бананового”, він не такий міцний, як звичайний -зв’язок, і під впливом деяких реагентів розкривається подібно -зв’язку.

2. Хімічні властивості

Реакційна здатність сполуки тісно пов’язана з її будовою. Алкани та циклоалкани є насиченими вуглеводнями, які мають невелику реакційну здатність. Зв’язки СН та СС мало полярні, їх дуже важко розщепити Тому до більшості реагентів ці сполуки інертні. Алкани за звичайних умов мають низьку реакційну здатність. Реакційна здатність алканів визначається переважно реакційною здатністю водню й залежить від типу вуглецевого атома, з яким сполучений цей водень (первинний, вторинний або третинний). Найактивнішим є водневий атом, що сполучений з третинним вуглецевим атомом звязку С_третН. Здатність водневих атомів до заміщення зменшується в ряду:

Н-атом біля Н-атом біля Н-атом біля Н-атом в

третинного > вторинного > первинного > молекулі

С-атома С-атома С-атома метану

Г омолітичний розрив зв’язків СН відбувається при реакціях радикального заміщення S_R.