Пояснения к опытам и схемы реакций
advertisement
Алканы, алкены, алкины ПОЯСНЕНИЯ К ОПЫТАМ И МЕХАНИЗМЫ РЕАКЦИЙ А.1 1.1 Алканы в обычных условиях не реагируют с бромом, поэтому оранжевая окраска раствора брома не изменяется. Бромирование алканов осуществляется по радикальному цепному механизму (SR). Реакция идёт только при освещении или при нагревании реакционной смеси. При наличии в углеводороде третичных атомов углерода образуются, в основном, третичные бромпроизводные: R CH CH3 + Br2 h Br R C CH3 + HBr CH3 CH3 Ì åõàí è çì ðåàê öè è SR: h Br2 H . (Зарождение цепи) 2 Br свободные радикалы . . HBr + R C CH3 (Рост цепи) R C CH3 + Br CH3 CH3 Br . R C CH3 + Br CH3 Br . R C CH3 + Br CH3 1.2 Алканы не окисляются водным раствором перманганата калия, фиолетовая окраска раствора KMnO4 не изменяется. 1.3 При комнатной температуре концентрированными кислотами (серной, изменений в опыте не наблюдается. алканы не реагируют с азотной), поэтому никаких А.2 2.1 Взаимодействие алкенов с бромом осуществляется по механизму электрофильного присоединения (АЕ). Вода – полярный растворитель, поляризующий молекулы брома, способствует протеканию реакции: Ì åõàí èçì ðåàêöèè ÀÅ: R HC CH R' Br2 R HC CH R' + Br _ Br комплекс + R CH CH R' R HC Br + R HC CH R' CH R' + Br Br предельные структуры комплекса Br _ Br R HC CH R' (транс-присоединение) Br 2.2 Алкены, в отличие от алканов, легко окисляются в мягких условиях разбавленным раствором перманганата калия. Фиолетовая окраска, характерная для иона MnO4–, исчезает и появляется бурый хлопьевидный осадок оксида MnO2. 3R CH CH R' + 2 KMnO4 + 4 H2O 3R CH CH R' + 2 MnO2 + 2KOH OH OH В результате реакции образуются двухатомные спирты (диолы). 2.3 При комнатной температуре алкены могут присоединять серную кислоту по двойной связи. В опыте наблюдается исчезновение слоя жидких алкенов и появление бурой окраски реакционной смеси: OSO3H CH3 C CH CH3 + CH3 2-метилбутен-2 H2SO4 CH3 C CH2 CH3 CH3 2-метилбутан-2-сульфокислота Ì åõàí èçì ðåàêöèè ÀÅ: H3C + H + C CH CH3 + H CH3 (электрофил) H3C + C CH2 CH3 H3C C CH CH3 CH3 комплекс _ OSO3H OSO3H H3C CH3 C CH2 CH3 CH3 комплекс A.3 3.1 При смешивании этанола с серной кислотой вначале образуется этилсерная кислота (кислый сложный эфир): .. CH3 CH2 OH этанол _ + H OSO3H _ _ OSO3H CH3 CH2 O + _ OSO3H H _ HO 2 H CH3 CH2 OSO3H этилсерная кислота При нагревании этилсерной кислоты образуется этилен: T CH2 CH2 H H2C CH2 + H2SO4 OSO3H При получении этилена реакционная смесь чернеет из-за протекания побочной реакции окисления этилового спирта концентрированной серной кислотой: CH3-CH2-OH + 2 H2SO4 2 C + 2 SO2 + 5 H2O 3.2 Этилен легко присоединяет бром по двойной связи: H2C CH2 + Br2 H2C CH2 Br Br 1,2-дибромэтан 3.3 Окисление этилена перманганатом калия проходит в мягких условиях (в нейтральной или слабощелочной среде) 3 H2C CH2 + 2 KMnO4 + 4 H2O 3 HC CH + 2 MnO2 + 2 KOH OH OH 1,2-этандиол A.4 4.1 Получение и горение ацетилена: CaC2 + 2 H2O HC CH + Ca(OH)2 HC CH + O2 C + CO + H2O 4.2 Взаимодействие алкинов с бромной водой осуществляется по механизму электрофильного присоединения (АЕ), аналогично реакции бромирования алкенов. Первая стадия (образование π-комплекса) при реакции с ацетиленом идёт медленнее, чем при реакции с этиленом, так как π-электронное облако ацетилена, имеющее цилиндрическую симметрию, поляризуется труднее, чем π-электронное облако этилена. HC CH + Br2 HC CH Br2 Br Br HC CH Br Br Br Br 1,2-дибромэтен 1,1,2,2-тетрабромэтан 4.3 Окисление ацетилена перманганатом калия: 3 HC CH + 8 KMnO4 + 4H2O 3 HOOC-COOH + 8 MnO2 + 8 KOH щавелевая кислота 4.4 Атомы водорода в ацетилене, в отличие от этиленовых углеводородов, могут замещаться на металлы с образованием соответствующих солей (ацетиленидов). В реакциях образования ацетиленидов алкины проявляют кислотные свойства. Такие реакции возможны благодаря высокой полярности связи C H + . Получение ацетиленида меди: HC CH + 2[Cu(NH3)2]Cl CuC CCu + 2 NH4Cl + 2 NH3 ацетиленид меди 4.5 Получение аммиачного раствор гидроксида серебра: AgNO3 + NH3 + H2O 2 AgOH Ag2O + 4 NH4OH Получение ацетиленида серебра: AgOH + NH4NO3 Ag2O + H2O 2 [Ag(NH3)2]OH + 3 H2O HC CH + 2 [Ag(NH3)2]OH AgC CAg ацетиленид серебра + 4 NH3 + 2 H2O Ацетилениды образуют лишь углеводороды, содержащие водород при углероде с тройной связью (терминальные алкины). Бутин-1 образует ацетилениды меди и серебра: HC C CH2 CH3 + [Ag(NH3)2]OH AgC C CH2 CH3 + 2 NH3 + H2O Бутин-2 не образует ацетиленидов, так как в его молекуле нет атомов водорода при углероде с тройной связью.
