Пояснения к опытам и схемы реакций

реклама
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.
Скачать