3. Непредельные углеводороды. Алкены. Диены

1. Непредельные углеводороды

Непредельные углеводороды — органические соединения, содержащие одну или несколько кратных связей между атомами углерода (C=C или C≡C).

Основные виды

• Алкены — одна двойная связь C=C
• Алкадиены — две двойные связи
• Триены и полиены — три и более двойных связей
• Алкины — одна тройная связь C≡C

2. Алкены

2.1 Гомологический ряд и номенклатура

• Общая формула: CnH₂n
• Суффикс: –ен
• Главная цепь обязательно содержит двойную связь
• Нумерация начинается с конца, ближайшего к кратной связи

Примеры: бутен-1, пентен-2

Радикалы алкенов:

• винил (этенил) — CH₂=CH–
• аллил — CH₂=CH–CH₂–

2.2 Изомерия алкенов

Структурная изомерия:

• изомерия углеродного скелета
• изомерия положения двойной связи

Пространственная изомерия:

• цис- и транс-изомерия
• обусловлена невозможностью свободного вращения вокруг C=C

2.3 Строение алкенов

• Двойная связь состоит из σ- и π-связей
• Углерод при двойной связи — sp²-гибридизация
• Молекула в области двойной связи плоская
• π-связь менее прочная и легче разрывается

2.4 Физические свойства

• C₂–C₄ — газы
• C₅–C₁₅ — жидкости
• C₁₆ и выше — твёрдые вещества
• Нерастворимы в воде
• Хорошо растворимы в органических растворителях
• Температуры кипения ниже, чем у соответствующих алканов

2.5 Химические свойства алкенов

Главный тип реакций — реакции присоединения по двойной связи (обычно электрофильные).

Правило Марковникова:

Основные реакции присоединения

• галогенирование (Cl₂, Br₂) — обесцвечивание бромной воды
• гидрогалогенирование (HCl, HBr)
• гидратация → спирты
• гидрирование → алканы

Окисление алкенов

• мягкое (KMnO₄, холодный раствор) → гликоли
• жёсткое → разрыв двойной связи с образованием кислот и кетонов
• горение → CO₂ + H₂O

Полимеризация

Алкены способны образовывать полимеры:

• этилен → полиэтилен
• пропилен → полипропилен

2.6 Получение алкенов

Промышленные способы

• крекинг нефти
• дегидрирование алканов
• частичное гидрирование алкинов

Лабораторные способы

• дегидратация спиртов
• отщепление HX от галогеналканов (правило Зайцева)
• дегалогенирование дигалогенпроизводных

2.7 Применение алкенов

• производство полиэтилена и полипропилена
• получение спиртов и гликолей
• синтез пластмасс
• этилен используется для ускорения созревания плодов

3. Алкадиены

3.1 Общая характеристика

Алкадиены — углеводороды, содержащие две двойные связи.

Общая формула:

Типы по расположению двойных связей:

• кумулированные (соседние связи)
• изолированные (разделены несколькими σ-связями)
• сопряжённые (разделены одной σ-связью)

3.2 Номенклатура диенов

• Суффикс: –диен
• Указываются положения обеих двойных связей

Пример:

3.3 Изомерия диенов

• структурная (скелет и положение связей)
• пространственная (цис-транс)
• межклассовая

3.4 Строение сопряжённых диенов

• Плоская молекула
• sp²-гибридизация атомов углерода
• Эффект сопряжения: π-электроны делокализованы по всей системе → повышенная устойчивость молекулы

3.5 Физические свойства

Сходны со свойствами алкенов:

• низшие — газы
• средние — жидкости
• высшие — твёрдые вещества

3.6 Химические свойства диенов

Реакции присоединения

Для сопряжённых диенов характерны два варианта:

• 1,2-присоединение
• 1,4-присоединение

Реакции подчиняются правилу Марковникова.

Полимеризация диенов

Приводит к образованию синтетических каучуков:

• бутадиеновый каучук
• изопреновый каучук (аналог природного)

Вулканизация превращает каучук в резину.

3.7 Окисление диенов

• мягкое → многоатомные спирты
• жёсткое → кислоты, кетоны и другие продукты

3.8 Применение диенов

Основная область — производство синтетических каучуков, резины и полимерных материалов.