Hidrokarbonların karakteristik reaksiyon türleri. Alkanlar - isimlendirme, hazırlama, kimyasal özellikler
Hidrokarbonların karakteristik kimyasal özellikleri: alkanlar, alkenler, dienler, alkinler, aromatik hidrokarbonlar
Alkanlar
Alkanlar, moleküllerindeki atomların tekli bağlarla bağlandığı ve $C_(n)H_(2n+2)$ genel formülüne karşılık gelen hidrokarbonlardır.
Homolog metan serisi
Bildiğin üzere, homologlar- bunlar yapı ve özellik bakımından benzer olan ve bir veya daha fazla $CH_2$ grubu bakımından farklılık gösteren maddelerdir.
Doymuş hidrokarbonlar metanın homolog serisini oluşturur.
İzomerizm ve isimlendirme
Alkanlar yapısal izomerizm olarak adlandırılan özelliklerle karakterize edilir. Yapısal izomerler karbon iskeletinin yapısında birbirinden farklıdır. Bildiğiniz gibi yapısal izomerlerle karakterize edilen en basit alkan bütandır:
Alkanlar için IUPAC isimlendirmesinin temellerine daha yakından bakalım:
1. Ana devrenin seçilmesi.
Bir hidrokarbon adının oluşumu, ana zincirin tanımıyla başlar - moleküldeki en uzun karbon atomu zinciri, sanki onun temelidir.
2.
Ana zincirin atomlarına numaralar verilmiştir. Ana zincirin atomlarının numaralandırılması, ikame edicinin en yakın olduğu uçtan (A, B yapıları) başlar. İkame ediciler zincirin ucundan eşit uzaklıkta bulunuyorsa, numaralandırma bunların daha fazla olduğu uçtan başlar (B yapısı). Farklı ikame ediciler zincirin uçlarından eşit uzaklıkta bulunuyorsa, numaralandırma kıdemli olanın en yakın olduğu uçtan başlar (yapı D). Hidrokarbon ikame edicilerinin kıdemi, adlarının başladığı harfin alfabede görünme sırasına göre belirlenir: metil (—$СН_3$), ardından propil ($—СН_2—СН_2—СН_3$), etil ($—СН_2) —СН_3$ ) vb.
İkame edicinin adının sonek değiştirilerek oluşturulduğunu lütfen unutmayın. -BİR sonek eklemek -il karşılık gelen alkan adına.
3. İsmin oluşumu.
İsmin başında sayılar belirtilir - ikame edicilerin bulunduğu karbon atomlarının sayıları. Belirli bir atomda birden fazla ikame edici varsa, isimdeki karşılık gelen sayı, virgülle ayrılarak iki kez tekrarlanır ($2,2-$). Numaradan sonra, ikame edicilerin sayısı kısa çizgi ile gösterilir ( di- iki, üç- üç, dörtlü- dört, penta- beş) ve vekilin adı ( metil, etil, propil). Daha sonra boşluk veya kısa çizgi olmadan ana zincirin adı. Ana zincire, homolog metan serisinin bir üyesi olan hidrokarbon adı verilir ( metan, etan, propan vb.).
Yukarıda yapısal formülleri verilen maddelerin isimleri aşağıdaki gibidir:
— A yapısı: $2$ -metilpropan;
— B yapısı: $3$ -etilheksan;
— B yapısı: $2,2,4$ -trimetilpentan;
— G yapısı: $2$ -metil$4$-etilheksan.
Alkanların fiziksel ve kimyasal özellikleri
Fiziki ozellikleri. Homolog metan serisinin ilk dört temsilcisi gazlardır. Bunlardan en basiti, renksiz, tatsız ve kokusuz bir gaz olan metandır (algıladığınızda gazın kokusu, 104$ olarak adlandırmanız gerekir), merkaptanların kokusuyla belirlenir - metan gazına özel olarak eklenen kükürt içeren bileşikler. ev ve endüstriyel gaz cihazlarının yanında bulunan kişilerin sızıntıyı koku yoluyla tespit edebilmeleri için).
$С_5Н_(12)$ ila $С_(15)Н_(32)$ arasındaki bileşime sahip hidrokarbonlar sıvıdır; Daha ağır hidrokarbonlar katıdır.
Alkanların kaynama ve erime noktaları, karbon zinciri uzunluğunun artmasıyla birlikte giderek artar. Tüm hidrokarbonlar suda az çözünür; sıvı hidrokarbonlar yaygın organik çözücülerdir.
Kimyasal özellikler.
1. Yer değiştirme reaksiyonları. Alkanlar için en karakteristik reaksiyonlar, bir hidrojen atomunun bir halojen atomu veya bir grup ile değiştirildiği serbest radikal ikame reaksiyonlarıdır.
En karakteristik reaksiyonların denklemlerini sunalım.
Halojenasyon:
$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$.
Halojenin fazla olması durumunda, klorlama daha da ileri giderek tüm hidrojen atomlarının tamamen klor ile değiştirilmesine kadar gidebilir:
$CH_3Cl+Cl_2→HCl+(CH_2Cl_2)↙(\text"diklorometan (metilen klorür)")$,
$CH_2Cl_2+Cl_2→HCl+(CHСl_3)↙(\text"triklorometan(kloroform)")$,
$CHCl_3+Cl_2→HCl+(CCl_4)↙(\text"karbon tetraklorür(karbon tetraklorür)")$.
Ortaya çıkan maddeler, organik sentezlerde çözücüler ve başlangıç malzemeleri olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.
2. Dehidrojenasyon (hidrojenin ortadan kaldırılması). Alkanlar yüksek sıcaklıklarda ($400-600°C$) bir katalizör ($Pt, Ni, Al_2O_3, Cr_2O_3$) üzerinden geçirildiğinde, bir hidrojen molekülü elimine edilir ve bir alken oluşur:
$CH_3—CH_3→CH_2=CH_2+H_2$
3. Karbon zincirinin tahribatının eşlik ettiği reaksiyonlar. Tüm doymuş hidrokarbonlar yanıyor karbondioksit ve su oluşumu ile. Belirli oranlarda havayla karışan gaz halindeki hidrokarbonlar patlayabilir. Doymuş hidrokarbonların yanması, alkanları yakıt olarak kullanırken çok önemli olan serbest radikal bir ekzotermik reaksiyondur:
$СН_4+2О_2→СО_2+2Н_2O+880 kJ.$
İÇİNDE Genel görünüm Alkanların yanma reaksiyonu şu şekilde yazılabilir:
$C_(n)H_(2n+2)+((3n+1)/(2))O_2→nCO_2+(n+1)H_2O$
Hidrokarbonların termal bölünmesi:
$C_(n)H_(2n+2)(→)↖(400-500°C)C_(n-k)H_(2(n-k)+2)+C_(k)H_(2k)$
Süreç serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir. Sıcaklıktaki bir artış, karbon-karbon bağının homolitik bölünmesine ve serbest radikallerin oluşumuna yol açar:
$R—CH_2CH_2:CH_2—R→R—CH_2CH_2·+·CH_2—R$.
Bu radikaller birbirleriyle etkileşime girerek bir hidrojen atomu alışverişi yaparak bir alkan molekülü ve bir alken molekülü oluşturur:
$R—CH_2CH_2·+·CH_2—R→R—CH=CH_2+CH_3—R$.
Termal ayrışma reaksiyonları, endüstriyel hidrokarbon parçalama işleminin temelini oluşturur. Bu işlem petrol rafinasyonunun en önemli aşamasıdır.
Metan 1000°C$ sıcaklığa ısıtıldığında metan pirolizi başlar; basit maddelere ayrışma:
$CH_4(→)↖(1000°C)C+2H_2$
1500°C$ sıcaklığa ısıtıldığında asetilen oluşumu mümkündür:
$2CH_4(→)↖(1500°C)CH=CH+3H_2$
4. İzomerizasyon. Doğrusal hidrokarbonlar bir izomerizasyon katalizörü (alüminyum klorür) ile ısıtıldığında, dallanmış karbon iskeletine sahip maddeler oluşur:
5. Aromatizasyon. Zincirde altı veya daha fazla karbon atomu bulunan alkanlar, benzen ve türevlerini oluşturmak üzere bir katalizör varlığında siklikleşir:
Alkanların serbest radikal reaksiyonlarına girmelerinin nedeni nedir? Alkan moleküllerindeki tüm karbon atomları $sp^3$ hibridizasyon durumundadır. Bu maddelerin molekülleri, kovalent polar olmayan $C-C$ (karbon-karbon) bağları ve zayıf polar $C-H$ (karbon-hidrojen) bağları kullanılarak oluşturulur. Artmış veya azalmış elektron yoğunluğuna veya kolayca polarize olabilen bağlara sahip alanlar içermezler; bu tür bağlar, dış faktörlerin (elektrostatik iyon alanları) etkisi altında değişebilen elektron yoğunluğu. Sonuç olarak alkanlar yüklü parçacıklarla reaksiyona girmez çünkü Alkan moleküllerindeki bağlar heterolitik mekanizma tarafından kırılmaz.
Alkenler
Doymamışlar, moleküllerindeki karbon atomları arasında çoklu bağ içeren hidrokarbonları içerir. Sınırsız alkenler, alkadienler (polienler), alkinler. Halkada çift bağ içeren siklik hidrokarbonlar (sikloalkenler) ve ayrıca halkada az sayıda karbon atomu (üç veya dört atom) bulunan sikloalkanlar da doymamış bir karaktere sahiptir. Doymamışlığın özelliği, bu maddelerin doymuş veya doymuş hidrokarbonlar - alkanların oluşumu ile başta hidrojen olmak üzere ilave reaksiyonlara girme yeteneği ile ilişkilidir.
Alkenler, molekülde tekli bağlara ek olarak karbon atomları arasında bir çift bağ içeren ve $C_(n)H_(2n)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.
İkinci adı ise olefinler- alkenler, kalıntıları sıvı yağların - sıvı yağların (lat. yağ- yağ).
Homolog eten serisi
Dallanmamış alkenler, homolog eten (etilen) serisini oluşturur:
$С_2Н_4$ - eten, $С_3Н_6$ - propen, $С_4Н_8$ - büten, $С_5Н_(10)$ - penten, $С_6Н_(12)$ - heksen, vb.
İzomerizm ve isimlendirme
Alkanlar gibi alkenler de yapısal izomerlik ile karakterize edilir. Yapısal izomerler karbon iskeletinin yapısında birbirinden farklıdır. Yapısal izomerlerle karakterize edilen en basit alken bütendir:
Özel bir yapısal izomerizm türü, çift bağın konumunun izomerizmidir:
$CH_3—(CH_2)↙(büten-1)—CH=CH_2$ $CH_3—(CH=CH)↙(büten-2)—CH_3$
Tek bir karbon-karbon bağı etrafında karbon atomlarının neredeyse serbest dönüşü mümkündür, bu nedenle alkan molekülleri çok çeşitli şekiller alabilir. Çift bağın etrafında dönme imkansızdır, bu da alkenlerde başka bir tür izomerizmin ortaya çıkmasına neden olur - geometrik veya cis-trans izomerizm.
Cis- izomerler farklıdır trans izomerler, $π$ bağının düzlemine göre moleküler parçaların (bu durumda metil gruplarının) uzaysal düzenlemesine ve dolayısıyla özelliklerine göre belirlenir.
Alkenler sikloalkanlara izomerdir (sınıflar arası izomerizm), örneğin:
Alkenler için IUPAC isimlendirmesi alkanlarınkine benzer.
1. Ana devrenin seçilmesi.
Bir hidrokarbonun adlandırılması, moleküldeki en uzun karbon atomu zinciri olan ana zincirin tanımlanmasıyla başlar. Alkenlerde ana zincirde çift bağ bulunmalıdır.
2. Ana zincir atomlarının numaralandırılması.
Ana zincirdeki atomların numaralandırılması çift bağın en yakın olduğu uçtan başlar. Örneğin doğru bağlantı adı şöyledir:
Beklenebileceği gibi $2$-metilheksen-$4$ değil, $5$-metilheksen-$2$.
Çift bağın konumu zincirdeki atomların numaralandırmasının başlangıcını belirleyemezse, o zaman tıpkı doymuş hidrokarbonlarda olduğu gibi ikame edicilerin konumu tarafından belirlenir.
3. İsmin oluşumu.
Alkenlerin isimleri alkanların isimleriyle aynı şekilde oluşturulur. İsmin sonunda, çift bağın başladığı karbon atomunun numarasını ve bileşiğin alken sınıfına ait olduğunu gösteren bir son eki belirtin - -tr.
Örneğin:
Alkenlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri
Fiziki ozellikleri. Homolog alken serisinin ilk üç temsilcisi gazlardır; $С_5Н_(10)$ - $С_(16)Н_(32)$ bileşimindeki maddeler - sıvılar; Daha yüksek alkenler katılardır.
Bileşiklerin moleküler ağırlığı arttıkça kaynama ve erime noktaları doğal olarak artar.
Kimyasal özellikler.
İlave reaksiyonları.şunu hatırlatalım ayırt edici özellik doymamış hidrokarbonların - alkenlerin - temsilcileri ilave reaksiyonlara girme yeteneğidir. Bu reaksiyonların çoğu şu mekanizmaya göre ilerlemektedir:
1. Alkenlerin hidrojenasyonu. Alkenler, hidrojenasyon katalizörleri, metaller - platin, paladyum, nikel varlığında hidrojen ekleme yeteneğine sahiptir:
$CH_3—CH_2—CH=CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3—CH_2—CH_2—CH_3$.
Bu reaksiyon atmosferik ortamda meydana gelir ve yüksek tansiyon ve yüksek sıcaklık gerektirmez, çünkü ekzotermiktir. Sıcaklık yükseldiğinde, aynı katalizörler ters bir reaksiyona (dehidrojenasyon) neden olabilir.
2. Halojenasyon (halojenlerin eklenmesi). Bir alkenin bromlu su veya organik bir çözücü ($CCl_4$) içindeki bir brom çözeltisi ile etkileşimi, alkene bir halojen molekülünün eklenmesi ve dihalojen alkanların oluşması sonucunda bu çözeltilerin hızlı renk değiştirmesine yol açar:
$CH_2=CH_2+Br_2→CH_2Br—CH_2Br$.
3.
$CH_3-(CH)↙(propen)=CH_2+HBr→CH_3-(CHBr)↙(2-bromopropen)-CH_3$
Bu reaksiyon itaat eder Markovnikov'un kuralı:
Bir alkene bir hidrojen halojenür eklendiğinde, hidrojen daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna eklenir; daha fazla hidrojen atomunun bulunduğu atom ve halojenden daha az hidrojenlenmiş olana.
Alkenlerin hidrasyonu alkol oluşumuna yol açar. Örneğin etene su eklenmesi endüstriyel yöntemlerden birinin temelini oluşturur. etil alkol:
$(CH_2)↙(eten)=CH_2+H_2O(→)↖(t,H_3PO_4)CH_3-(CH_2OH)↙(etanol)$
Birincil alkolün (birincil karbon üzerinde bir hidrokso grubu bulunan) yalnızca eten hidratlandığında oluştuğunu unutmayın. Propen veya diğer alkenler hidratlandığında ikincil alkoller oluşur.
Bu reaksiyon aynı zamanda Markovnikov kuralına göre de ilerler - bir hidrojen katyonu daha fazla hidrojenlenmiş bir karbon atomuna, bir hidrokso grubu daha az hidrojenlenmiş bir karbon atomuna bağlanır.
5. Polimerizasyon.Özel bir ekleme durumu, alkenlerin polimerizasyon reaksiyonudur:
$nCH_2(=)↙(eten)CH_2(→)↖(UV ışığı, R)(...(-CH_2-CH_2-)↙(polietilen)...)_n$
Bu ekleme reaksiyonu serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir.
6. Oksidasyon reaksiyonu.
Herhangi bir organik bileşik gibi, alkenler de oksijende yanarak $СО_2$ ve $Н_2О$ oluşturur:
$СН_2=СН_2+3О_2→2СО_2+2Н_2О$.
Genel olarak:
$C_(n)H_(2n)+(3n)/(2)O_2→nCO_2+nH_2O$
Çözeltilerdeki oksidasyona dirençli alkanların aksine alkenler, potasyum permanganat çözeltileri tarafından kolayca oksitlenir. Nötr veya alkalin çözeltilerde, alkenler diollere (dihidrik alkoller) oksitlenir ve oksidasyondan önce aralarında bir çift bağın bulunduğu atomlara hidroksil grupları eklenir:
Alkadienler (dien hidrokarbonlar)
Alkadienler, molekülde tekli bağların yanı sıra karbon atomları arasında iki çift bağ içeren ve $C_(n)H_(2n-2)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.
Bağlı olarak göreceli konumÇift bağlarda üç tip dien vardır:
- alkadienler ile kümülatifçift bağların düzenlenmesi:
- alkadienler ile konjugeçift bağlar;
$CH_2=CH—CH=CH_2$;
- alkadienler ile yalıtılmışçift bağlar
$CH_2=CH—CH_2—CH=CH_2$.
Bu üç tip alkadien, yapı ve özellikler bakımından birbirinden önemli ölçüde farklılık gösterir. Alkadienlerde kümülatif bağlara sahip merkezi karbon atomu (iki çift bağ oluşturan atom) $sp$-hibridizasyon durumundadır. Aynı çizgi üzerinde bulunan ve zıt yönlere doğru uzanan iki $σ$-bağı ve birbirine dik düzlemlerde bulunan iki $π$-bağı oluşturur. $π$-Bağlar, her karbon atomunun melezleşmemiş p-orbitalleri nedeniyle oluşur. İzole edilmiş çift bağa sahip alkadienlerin özellikleri çok spesifiktir çünkü eşlenik $π$ bağları birbirini önemli ölçüde etkiler.
Konjuge $π$-bağlarını oluşturan p-orbitalleri pratik olarak tek bir sistem oluşturur (buna $π$-sistemi denir), çünkü Komşu $π$ bağlarının p-orbitalleri kısmen örtüşüyor.
İzomerizm ve isimlendirme
Alkadienler hem yapısal izomerizm hem de cis-, trans-izomerizm ile karakterize edilir.
Yapısal izomerizm.
— karbon iskelet izomerizmi:
— çoklu bağların konumunun izomerizmi:
$(CH_2=CH—CH=CH_2)↙(butadien-1,3)$ $(CH_2=C=CH—CH_3)↙(butadien-1,2)$
Cis-, trans- izomerizm (uzaysal ve geometrik)
Örneğin:
Alkadienler, alkinler ve sikloalkenler sınıfının izomerik bileşikleridir.
Bir alkadienin adını oluştururken çift bağların sayısı belirtilir. Ana zincir mutlaka iki çoklu bağ içermelidir.
Örneğin:
Alkadienlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri
Fiziki ozellikleri.
Normal koşullar altında propandien-1,2, bütadien-1,3 gaz, 2-metilbutadien-1,3 ise uçucu bir sıvıdır. İzole edilmiş çift bağa sahip alkadienler (bunlardan en basiti pentadien-1,4'tür) sıvıdır. Daha yüksek dienler katılardır.
Kimyasal özellikler.
İzole edilmiş çift bağa sahip alkadienlerin kimyasal özellikleri alkenlerin özelliklerinden çok az farklıdır. Konjuge bağlı alkadienlerin bazı özel özellikleri vardır.
1. İlave reaksiyonları. Alkadienler hidrojen, halojenler ve hidrojen halojenürler ekleme yeteneğine sahiptir.
Konjuge bağlarla alkadienlere ilavenin özel bir özelliği, moleküllerin hem 1 ve 2 pozisyonlarına hem de 1 ve 4 pozisyonlarına eklenebilmesidir.
Ürünlerin oranı, karşılık gelen reaksiyonların gerçekleştirilme koşullarına ve yöntemine bağlıdır.
2.Polimerizasyon reaksiyonu. Dienlerin en önemli özelliği katyonların veya serbest radikallerin etkisi altında polimerleşebilme yeteneğidir. Bu bileşiklerin polimerizasyonu sentetik kauçukların temelini oluşturur:
$nCH_2=(CH—CH=CH_2)↙(bütadien-1,3)→((... —CH_2—CH=CH—CH_2— ...)_n)↙(\text"sentetik bütadien kauçuk")$ .
Konjuge dienlerin polimerizasyonu 1,4 ilavesi şeklinde ilerler.
Bu durumda, çift bağın ünitede merkezi olduğu ortaya çıkar ve temel ünite de her ikisini de üstlenebilir. cis-, Bu yüzden trans yapılandırma
Alkinler
Alkinler, molekülde tekli bağlara ek olarak karbon atomları arasında bir üçlü bağ içeren ve $C_(n)H_(2n-2)$ genel formülüne karşılık gelen asiklik hidrokarbonlardır.
Homolog etin serisi
Düz zincirli alkinler, homolog etin (asetilen) serisini oluşturur:
$С_2Н_2$ - etin, $С_3Н_4$ - propin, $С_4Н_6$ - bütin, $С_5Н_8$ - pentin, $С_6Н_(10)$ - heksin, vb.
İzomerizm ve isimlendirme
Alkinler, alkenler gibi yapısal izomerizmle karakterize edilir: karbon iskeletinin izomerliği ve çoklu bağın konumunun izomerliği. Alkin sınıfının çoklu bağ pozisyonunun yapısal izomerleri ile karakterize edilen en basit alkin, bütindir:
$СН_3—(СН_2)↙(butine-1)—С≡СН$ $СН_3—(С≡С)↙(butine-2)—СН_3$
Alkinlerde karbon iskeletinin izomerizmi pentin ile başlayarak mümkündür:
Üçlü bir bağ karbon zincirinin doğrusal bir yapısını varsaydığından geometrik ( cis-, trans-) alkinler için izomerizm imkansızdır.
Bu sınıftaki hidrokarbon moleküllerinde üçlü bağın varlığı son ek ile yansıtılmaktadır. -içinde ve zincirdeki konumu karbon atomunun sayısıdır.
Örneğin:
Diğer bazı sınıfların bileşikleri alkinlere izomerdir. Bu yüzden, kimyasal formül$С_6Н_(10)$ heksin (alkin), heksadien (alkadien) ve sikloheksen (sikloalken) içerir:
Alkinlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri
Fiziki ozellikleri. Alkinlerin ve alkenlerin kaynama ve erime noktaları, bileşiklerin moleküler ağırlığının artmasıyla doğal olarak artar.
Alkinlerin kendine has bir kokusu vardır. Suda alkan ve alkenlere göre daha fazla çözünürler.
Kimyasal özellikler.
İlave reaksiyonları. Alkinler doymamış bileşiklerdir ve katılma reaksiyonlarına girerler. Çoğunlukla tepkiler elektrofilik ekleme.
1. Halojenasyon (bir halojen molekülünün eklenmesi). Bir alkin iki halojen molekülünü (klor, brom) bağlayabilir:
$CH≡CH+Br_2→(CHBr=CHBr)↙(1,2-dibromoetan),$
$CHBr=CHBr+Br_2→(CHBr_2-CHBr_2)↙(1,1,2,2-tetrabromoetan)$
2. Hidrohalojenasyon (hidrojen halojenürün eklenmesi). Elektrofilik bir mekanizma aracılığıyla meydana gelen hidrojen halojenürün katılma reaksiyonu da iki aşamada gerçekleşir ve her iki aşamada da Markovnikov kuralı sağlanır:
$CH_3-C≡CH+Br→(CH_3-CBr=CH_2)↙(2-bromopropen),$
$CH_3-CBr=CH_2+HBr→(CH_3-CHBr_2-CH_3)↙(2,2-dibromopropan)$
3. Hidrasyon (su ilavesi). Ketonların ve aldehitlerin endüstriyel sentezi için büyük önem taşıyan su ekleme reaksiyonu (hidrasyon) olarak adlandırılır. Kucherov'un tepkisi:
4. Alkinlerin hidrojenasyonu. Alkinler, metal katalizörlerin ($Pt, Pd, Ni$) varlığında hidrojen ekler:
$R-C≡C-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH=CH-R,$
$R-CH=CH-R+H_2(→)↖(Pt)R-CH_2-CH_2-R$
Üçlü bağ iki reaktif $π$ bağı içerdiğinden, alkanlar adım adım hidrojen ekler:
1) trimerizasyon.
Etin aktif karbon üzerinden geçirildiğinde, biri benzen olan bir ürün karışımı oluşur:
2) dimerizasyon.
Asetilenin trimerizasyonuna ek olarak dimerizasyonu da mümkündür. Tek değerlikli bakır tuzlarının etkisi altında vinil asetilen oluşur:
$2HC≡CH→(HC≡C-CH=CH_2)↙(\text"büten-1-in-3(vinilasetilen)")$
Bu madde kloropren üretmek için kullanılır:
$HC≡C-CH=CH_2+HCl(→)↖(CaCl)H_2C=(CCl-CH)↙(kloropren)=CH_2$
kloropren kauçuğun elde edildiği polimerizasyon ile:
$nH_2C=CCl-CH=CH_2→(...-H_2C-CCl=CH-CH_2-...)_n$
Alkinlerin oksidasyonu.
Etin (asetilen) oksijende yanar ve çok fazla açığa çıkar. büyük miktar sıcaklık:
$2C_2H_2+5O_2→4CO_2+2H_2O+2600kJ$ Oksijen-asetilen torçunun hareketi, alevi çok yüksek bir sıcaklığa (3000°C$'dan fazla) sahip olan bu reaksiyona dayanır ve bu da onun aşağıdaki amaçlar için kullanılmasına olanak tanır: metallerin kesilmesi ve kaynaklanması.
Asetilen havada dumanlı bir alevle yanar, çünkü molekülündeki karbon içeriği etan ve eten moleküllerinden daha yüksektir.
Alkinler, alkenler gibi, asitleştirilmiş potasyum permanganat çözeltilerinin rengini bozar; Bu durumda çoklu bağ bozulur.
Organik kimyada iyonik (V.V. Markovnikov kuralı) ve radikal reaksiyon mekanizmaları
Organik kimyada kimyasal reaksiyon türleri
Organik maddelerin reaksiyonları resmi olarak dört ana türe ayrılabilir: ikame, ekleme, eliminasyon (eliminasyon) ve yeniden düzenleme (izomerizasyon). Organik bileşiklerin çeşitli reaksiyonlarının tamamının önerilen sınıflandırmaya (örneğin yanma reaksiyonları) indirgenemeyeceği açıktır. Bununla birlikte, böyle bir sınıflandırma, inorganik kimya dersinden zaten aşina olduğunuz inorganik maddeler arasında meydana gelen reaksiyonlarla analojiler kurmaya yardımcı olacaktır.
Tipik olarak, bir reaksiyonda yer alan ana organik bileşiğe substrat adı verilir ve reaksiyonun diğer bileşeni geleneksel olarak reaktan olarak kabul edilir.
İkame reaksiyonları
Orijinal moleküldeki (substrat) bir atomun veya atom grubunun başka atom veya atom gruplarıyla değiştirilmesiyle sonuçlanan reaksiyonlara ikame reaksiyonları denir.
İkame reaksiyonları alkanlar, sikloalkanlar veya arenler gibi doymuş ve aromatik bileşikleri içerir.
Bu tür reaksiyonlara örnekler verelim.
Işığın etkisi altında, metan molekülündeki hidrojen atomlarının yerini halojen atomları, örneğin klor atomları alabilir:
$CH_4+Cl_2→CH_3Cl+HCl$
Hidrojeni halojenle değiştirmenin bir başka örneği benzenin bromobenzene dönüştürülmesidir:
Bu reaksiyonun denklemi farklı şekilde yazılabilir:
Bu gösterim biçiminde reaktifler, katalizör ve reaksiyon koşulları okun üstüne, inorganik reaksiyon ürünleri de onun altına yazılır.
İlave reaksiyonları
İki veya daha fazla reaksiyona giren madde molekülünün bir araya gelerek oluşturduğu reaksiyonlara katılma reaksiyonları denir.
Alkenler veya alkinler gibi doymamış bileşikler ilave reaksiyonlarına girer.
Hangi molekülün reaktif olarak görev yaptığına bağlı olarak, hidrojenasyon (veya indirgeme), halojenasyon, hidrohalojenasyon, hidrasyon ve diğer ekleme reaksiyonları ayırt edilir. Her biri belirli koşulları gerektirir.
1. Hidrojenasyon- çoklu bağ yoluyla bir hidrojen molekülünün eklenmesi reaksiyonu:
$CH_3(-CH=)↙(\text"propene")CH_2+H_2(→)↖(Pt)CH_3(-CH_2-)↙(\text"propan")-CH_3$
2.Hidrohalojenasyon- hidrojen halojenür ekleme reaksiyonu (hidroklorlama):
$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+HCl→CH_3(-CH_2-)↙(\text"kloroetan")-Cl$
3.Halojenasyon- halojen ekleme reaksiyonu:
$(CH_2=)↙(\text"eten")CH_2+Cl_2→(CH_2Cl-CH_2Cl)↙(\text"1.2-dikloroetan")$
4. Polimerizasyon- küçük moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerinin, çok yüksek moleküler ağırlığa sahip bir maddenin moleküllerini oluşturmak üzere birbirleriyle birleştiği özel bir tür katılma reaksiyonu - makro moleküller.
Polimerizasyon reaksiyonları, düşük molekül ağırlıklı bir maddenin (monomer) birçok molekülünün bir polimerin büyük molekülleri (makromolekülleri) halinde birleştirilmesi işlemleridir.
Bir polimerizasyon reaksiyonunun bir örneği, ultraviyole radyasyonun ve bir radikal polimerizasyon başlatıcısının etkisi altında etilenden (eten) polietilen üretimidir $R:$
$(nCH_2=)↙(\text"eten")CH_2(→)↖(\text"UV ışığı, R")((...-CH_2-CH_2-...)_n)↙(\text" polietilen ")$
Organik bileşiklerin en karakteristik özelliği olan kovalent bağ, atomik yörüngeler örtüştüğünde ve paylaşılan elektron çiftleri oluştuğunda oluşur. Bunun sonucunda iki atom için ortak bir elektron çiftinin yer aldığı bir yörünge oluşur. Bir bağ koptuğunda, bu paylaşılan elektronların kaderi farklı olabilir.
Organik kimyada reaktif parçacık türleri
Bir atoma ait eşlenmemiş elektrona sahip bir yörünge, yine eşlenmemiş bir elektron içeren başka bir atomun yörüngesiyle örtüşebilir. Bu durumda kovalent bağ oluşur. değişim mekanizması:
$H + H→H:H,$ veya $H-H$
Değişim mekanizması Kovalent bağ oluşumu, farklı atomlara ait eşleşmemiş elektronlardan ortak bir elektron çifti oluşması durumunda gerçekleşir.
Değişim mekanizmasıyla kovalent bağ oluşumunun tersi olan süreç, her atoma bir elektronun kaybolduğu bağın bölünmesidir. Bunun sonucunda eşlenmemiş elektronlara sahip iki yüksüz parçacık oluşur:
Bu tür parçacıklara denir serbest radikaller.
Serbest radikaller- eşlenmemiş elektronlara sahip atomlar veya atom grupları.
Serbest radikallerin etkisi altında ve katılımıyla meydana gelen reaksiyonlara serbest radikal reaksiyonları denir.
İnorganik kimya dersinde bunlar hidrojenin oksijen, halojenler ve yanma reaksiyonları ile reaksiyonlarıdır. Lütfen bu tür reaksiyonların yüksek hız ve büyük miktarda ısı salınımı ile karakterize edildiğini unutmayın.
Verici-alıcı mekanizmasıyla da kovalent bir bağ oluşturulabilir. Yalnız bir elektron çifti içeren bir atomun (veya anyonun) yörüngelerinden biri, boş bir yörüngeye sahip başka bir atomun (veya katyonun) boş bir yörüngesi ile örtüşür ve bir kovalent bağ oluşur, örneğin:
$H^(+)+(:O-H^(-))↙(\text"alıcı")→(H-O-H)↙(\text"bağışçı")$
Kovalent bir bağın kırılması, pozitif ve negatif yüklü türlerin oluşmasına neden olur; bu durumda ortak bir elektron çiftindeki her iki elektron da atomlardan birinde kaldığından, ikinci atomun doldurulmamış bir yörüngesi vardır:
$R:|R=R:^(-)+R^(+)$
Asitlerin elektrolitik ayrışmasını ele alalım:
$H:|Cl=H^(+)+Cl^(-)$
Yalnız elektron çifti $R:^(-)$'ye sahip bir parçacığın, yani negatif yüklü bir iyonun, pozitif yüklü atomlar veya üzerinde en azından kısmi veya etkili bir pozitif yük bulunan atomlar tarafından çekileceği kolaylıkla tahmin edilebilir. Yalnız elektron çifti taşıyan parçacıklara denir nükleofilik ajanlar (çekirdek- çekirdek, atomun pozitif yüklü kısmı), yani çekirdeğin “arkadaşları”, pozitif yük.
Nükleofiller ($Nu$)- moleküllerin etkili bir pozitif yüke sahip kısımlarıyla etkileşime giren yalnız bir elektron çiftine sahip anyonlar veya moleküller.
Nükleofil örnekleri: $Cl^(-)$ (klorür iyonu), $OH^(-)$ (hidroksit anyonu), $CH_3O^(-)$ (metoksit anyonu), $CH_3COO^(-)$ ( asetat anyonu ).
Doldurulmamış bir yörüngeye sahip parçacıklar ise tam tersine, onu doldurma eğiliminde olacak ve dolayısıyla moleküllerin artan elektron yoğunluğuna, negatif yüke ve yalnız elektron çiftine sahip kısımları tarafından çekilecektir. Bunlar elektrofiller, elektronun "arkadaşları", negatif yük veya elektron yoğunluğu artan parçacıklardır.
Elektrofiller- doldurulmamış bir elektron yörüngesine sahip olan ve onu elektronlarla doldurma eğiliminde olan katyonlar veya moleküller, çünkü bu, atomun daha uygun bir elektronik konfigürasyonuna yol açar.
Elektrofil örnekleri: $NO_2$ (nitro grubu), -$COOH$ (karboksil), -$CN$ (nitril grubu), -$SON$ (aldehit grubu).
Doldurulmamış bir yörüngeye sahip her parçacık bir elektrofil değildir. Örneğin alkali metal katyonları inert gaz konfigürasyonuna sahiptir ve düşük elektron ilgisine sahip olduklarından elektron alma eğiliminde değildirler. Bundan, doldurulmamış bir yörüngenin varlığına rağmen, bu tür parçacıkların elektrofil olmayacağı sonucuna varabiliriz.
Temel reaksiyon mekanizmaları
Üç ana reaksiyona giren tür türünü (serbest radikaller, elektrofiller, nükleofiller) ve bunlara karşılık gelen üç reaksiyon mekanizması türünü belirledik:
- serbest radikal;
- elektrofilik;
- nükleofilik.
Reaksiyona giren parçacıkların türüne göre reaksiyonları sınıflandırmanın yanı sıra, organik kimyada moleküllerin bileşimini değiştirme ilkesine dayanan dört tip reaksiyon vardır: ekleme, ikame, ayırma veya eliminasyon (Lat. ortadan kaldırmak- kaldırma, bölme) ve yeniden düzenlemeler. Ekleme ve ikame, her üç tip reaktif türün etkisi altında meydana gelebildiğinden, birkaç temel reaksiyon mekanizması ayırt edilebilir.
1.Serbest radikal ikamesi:
$(CH_4)↙(\text"metan")+Br_2(→)↖(\text"UV ışığı")(CH_3Br)↙(\text"bromometan")+HBr$
2. Serbest radikal ilavesi:
$nCH_2=CH_2(→)↖(\text"UV ışığı,R")(...-CH_2-CH_2-...)_n$
3. Elektrofilik ikame:
4. Elektrofilik bağlantı:
$CH_3-(CH=)↙(\text"propene")CH_2+HBr(→)↖(\text"çözüm")(CH_3-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropan")$
$CH_3(-C≡)↙(\text"propin")CH+Cl_2(→)↖(\text"çözelti")(CH_3-CCl=CHCl)↙(\text"1,2-dikloropropen")$
5. Nükleofilik ekleme:
Ek olarak, nükleofilik parçacıkların - bazların etkisi altında meydana gelen eliminasyon reaksiyonlarını da ele alacağız.
6. Eliminasyon:
$СH_3-CHBr-CH_3+NaOH(→)↖(\text"alkol çözeltisi")CH_3-CH=CH_2+NaBr+H_2O$
V.V. Markovnikov'un kuralı
Alkenlerin (doymamış hidrokarbonlar) ayırt edici bir özelliği, katılma reaksiyonlarına girebilme yetenekleridir. Bu reaksiyonların çoğu şu mekanizmaya göre ilerlemektedir: elektrofilik ekleme.
Hidrohalojenasyon (hidrojen halojen eklenmesi):
$СH_3(-CH-)↙(\text"propene")CH_2+HBr→CH_3(-CHBr-CH_3)↙(\text"2-bromopropane")$
Bu reaksiyon itaat eder V.V. Markovnikov'un kuralı: Bir alkene bir hidrojen halojenür eklendiğinde, daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna hidrojen eklenir; daha fazla hidrojen atomunun bulunduğu atom ve halojenden daha az hidrojenlenmiş olana.
DİEN HİDROKARBONLAR (ALKADİENLER)
Dien hidrokarbonlar veya alkadienler, iki çift karbon-karbon bağı içeren doymamış hidrokarbonlardır. Alkadienlerin genel formülü CnH2n-2'dir.
Çift bağların göreceli düzenine bağlı olarak dienler üç türe ayrılır:
1) hidrokarbonlar kümülatifçift bağlar, yani bir karbon atomuna komşudur. Örneğin propadien veya allen CH2=C=CH2;
2) hidrokarbonlar yalıtılmışçift bağlar, yani iki veya daha fazla basit bağla ayrılır. Örneğin pentadien -1,4 CH2 =CH–CH2 –CH=CH2;
3) hidrokarbonlar konjugeçift bağlar, yani basit bir bağlantıyla ayrılmış. Örneğin, bütadien -1,3 veya divinil CH2 =CH–CH=CH2, 2-metilbutadien -1,3 veya izopren
2) alkol buharının ısıtılmış katalizörler üzerinden geçirilmesiyle etil alkolün dehidrojenasyonu ve dehidrasyonu (Akademisyen S.V. Lebedev'in yöntemi)
2CH3CH2OH –– ~ 450 °C;ZnO,Al2O3® CH2 =CH–CH=CH2 + 2H2O + H2
Fiziki ozellikleri
Kimyasal özellikler
1,3 bütadien molekülündeki karbon atomları sp2 hibrit durumundadır; bu, bu atomların aynı düzlemde yer aldığı ve her birinin bir elektron tarafından işgal edilen ve söz konusu düzleme dik olarak konumlandırılmış bir p-orbitaline sahip olduğu anlamına gelir. .
| A) | B) |
| Didivinil moleküllerinin yapısının (a) şematik gösterimi ve modelin (b) üstten görünümü. C1 –C2 ve C3 –C4 arasındaki elektron bulutlarının örtüşmesi C2 –C3 arasındakinden daha fazladır. |
|
p- Tüm karbon atomlarının yörüngeleri birbiriyle örtüşür, yani. yalnızca birinci ve ikinci, üçüncü ve dördüncü atomlar arasında değil, aynı zamanda ikinci ve üçüncü atomlar arasında da. Bu, ikinci ve üçüncü karbon atomları arasındaki bağın basit bir s-bağı olmadığını, belirli bir p-elektron yoğunluğuna sahip olduğunu gösterir; zayıf karakterçift bağ. Bu, s-elektronlarının kesin olarak tanımlanmış karbon atomu çiftlerine ait olmadığı anlamına gelir. Molekülde klasik anlamda tek ve çift bağ yoktur, ancak p-elektronlarının delokalizasyonu gözlenir, yani. Tek bir p-elektron bulutunun oluşmasıyla p-elektron yoğunluğunun molekül boyunca eşit dağılımı.
İki veya daha fazla komşu p-bağının, tek bir p-elektron bulutu oluşumuyla etkileşimine, bu sistemdeki atomların karşılıklı etkisinin aktarılmasına neden olur. birleştirme etkisi.
Dolayısıyla -1,3 bütadien molekülü, konjuge çift bağlardan oluşan bir sistem ile karakterize edilir.
Dien hidrokarbonların yapısındaki bu özellik, onların sadece komşu karbon atomlarına (1,2-ilave) değil, aynı zamanda konjuge sistemin iki ucuna (1,4-ilave) çeşitli reaktifleri ekleyebilmelerini sağlar. ikinci ve üçüncü karbon atomları arasında çift bağ. Çoğu zaman 1,4 ilaveli ürünün ana ürün olduğunu unutmayın.
Konjuge dienlerin halojenasyon ve hidrohalojenasyon reaksiyonlarını ele alalım.
Dien bileşiklerinin polimerizasyonu
Basitleştirilmiş bir formda, ekleme şeması 1,4'e göre -1,3 bütadienin polimerizasyon reaksiyonu aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
| ––––® | . |
Dienin her iki çift bağı da polimerizasyona katılır. Reaksiyon sırasında kırılırlar, s-bağlarını oluşturan elektron çiftleri ayrılır, ardından her eşleşmemiş elektron yeni bağların oluşumuna katılır: genellemenin bir sonucu olarak ikinci ve üçüncü karbon atomlarının elektronları bir çift verir. bağ ve zincirdeki en dıştaki karbon atomlarının elektronları, başka bir monomer molekülünün karşılık gelen atomlarına karşılık gelen elektronlarla genelleştirildiğinde, monomerleri bir polimer zincirine bağlar.
Polibutadienin element hücresi aşağıdaki şekilde temsil edilir:
.Görülebileceği gibi, elde edilen polimerin özelliği trans- polimerin eleman hücresinin konfigürasyonu. Bununla birlikte, pratikte en değerli ürünler, dien hidrokarbonların 1,4-ilave şemasına göre stereoregüler (başka bir deyişle, uzaysal olarak sıralanmış) polimerizasyonuyla elde edilir. cis- polimer zincirinin konfigürasyonu. Örneğin, cis- polibütadien
.Doğal ve sentetik kauçuklar
Doğal kauçuk, Brezilya'nın tropik ormanlarında yetişen kauçuk içeren Hevea ağacının sütlü özsuyundan (lateks) elde edilir.
Hava erişimi olmadan ısıtıldığında kauçuk, dien hidrokarbon - 2-metilbutadien-1,3 veya izopreni oluşturmak üzere ayrışır. Kauçuk, izopren moleküllerinin 1,4-ilave şemasına göre birbirine bağlandığı stereodüzenli bir polimerdir. cis- polimer zincir konfigürasyonu:
Doğal kauçuğun moleküler ağırlığı 7 ila 7 arasında değişmektedir. . 10 4 ila 2,5 . 10 6 .
trans- İzopren polimeri doğada güta-perka olarak da bulunur.
Doğal kauçuğun benzersiz özellikleri vardır: yüksek akışkanlık, aşınma direnci, yapışkanlık, su ve gaz geçirmezlik. Kauçuğa gerekli fiziksel ve mekanik özellikleri kazandırmak için: dayanıklılık, elastikiyet, solventlere ve agresif kimyasal ortamlara karşı direnç, kauçuk kükürt ile 130-140°C'ye ısıtılarak vulkanize edilir. Basitleştirilmiş bir biçimde, kauçuğun vulkanizasyon işlemi aşağıdaki gibi temsil edilebilir:
Kükürt atomları, bazı çift bağların kırıldığı ve doğrusal kauçuk moleküllerinin daha büyük üç boyutlu moleküller halinde "çapraz bağlandığı" bölgeye eklenir; sonuç, vulkanize edilmemiş kauçuğa göre çok daha güçlü olan kauçuktur. Aktif karbon siyahı ile doldurulmuş kauçuk şeklindeki kauçuklar, araba lastikleri ve diğer kauçuk ürünlerinin imalatında kullanılır.
1932'de S.V. Lebedev, alkolden elde edilen bütadiene dayalı sentetik kauçuğun sentezi için bir yöntem geliştirdi. Ve sadece ellili yıllarda yerli bilim adamları, dien hidrokarbonların katalitik stereopolimerizasyonunu gerçekleştirdiler ve özellikleri bakımından doğal kauçuğa benzer stereoregüler kauçuk elde ettiler. Şu anda sanayide kauçuk üretimi yapılıyor,
Alkanların kimyasal özellikleri
Alkanlar (parafinler), moleküllerindeki tüm karbon atomlarının yalnızca tekli bağlarla bağlandığı siklik olmayan hidrokarbonlardır. Başka bir deyişle alkan moleküllerinde çoklu (ikili veya üçlü) bağ yoktur. Aslında alkanlar, mümkün olan maksimum sayıda hidrojen atomu içeren hidrokarbonlardır ve bu nedenle bunlara sınırlayıcı (doymuş) denir.
Doyma nedeniyle alkanlar katılma reaksiyonlarına giremezler.
Karbon ve hidrojen atomlarının oldukça yakın elektronegatifliğe sahip olması, moleküllerindeki C-H bağlarının son derece düşük kutuplu olmasına yol açar. Bu bakımdan alkanlar için S R sembolüyle gösterilen radikal ikame mekanizması yoluyla ilerleyen reaksiyonlar daha tipiktir.
1. Yer değiştirme reaksiyonları
Bu tür reaksiyonlarda karbon-hidrojen bağları kırılır.
RH + XY → RX + HY
Halojenasyon
Alkanlar, ultraviyole ışığa veya yüksek ısıya maruz kaldıklarında halojenlerle (klor ve brom) reaksiyona girer. Bu durumda, değişen derecelerde hidrojen atomu ikamesine sahip halojen türevlerinin bir karışımı oluşur - mono-, ditri-, vb. halojenle ikame edilmiş alkanlar.
Örnek olarak metanı kullanırsak şuna benzer:
Reaksiyon karışımındaki halojen/metan oranını değiştirerek, ürünlerin bileşiminde metan'ın belirli bir halojen türevinin baskın olmasını sağlamak mümkündür.
Reaksiyon mekanizması
Metan ve klorun etkileşimi örneğini kullanarak serbest radikal ikame reaksiyonunun mekanizmasını analiz edelim. Üç aşamadan oluşur:
- Başlatma (veya zincir çekirdeklenmesi), harici enerjinin (UV ışığı veya ısıtma ile ışınlama) etkisi altında serbest radikallerin oluşma sürecidir. Bu aşamada, klor molekülü, serbest radikallerin oluşumuyla Cl-Cl bağının homolitik bölünmesine uğrar:
Serbest radikaller, yukarıdaki şekilde görülebileceği gibi, bir veya daha fazla eşleşmemiş elektrona (Cl, H, CH3, CH2, vb.) sahip atomlar veya atom gruplarıdır;
2. Zincir geliştirme
Bu aşama aktif serbest radikallerin aktif olmayan moleküllerle etkileşimini içerir. Bu durumda yeni radikaller oluşur. Özellikle klor radikalleri alkan molekülleri üzerinde etki ettiğinde bir alkil radikali ve hidrojen klorür oluşur. Buna karşılık, alkil radikali, klor molekülleriyle çarpışarak bir klor türevi ve yeni bir klor radikali oluşturur:
3) Zincirin kırılması (ölümü):
İki radikalin birbirleriyle inaktif moleküller halinde rekombinasyonu sonucu oluşur:
2. Oksidasyon reaksiyonları
Normal koşullar altında alkanlar, konsantre sülfürik ve nitrik asitler, potasyum permanganat ve dikromat (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7) gibi güçlü oksitleyici maddelere karşı etkisizdir.
Oksijende yanma
A) Aşırı oksijenle tam yanma. Karbondioksit ve su oluşumuna yol açar:
CH4 + 2O2 = C02 + 2H2O
B) oksijen eksikliği nedeniyle eksik yanma:
2CH4 + 3O2 = 2CO + 4H2O
CH4 + O2 = C + 2H2O
Oksijenle katalitik oksidasyon
Alkanların katalizör varlığında oksijenle (~200 o C) ısıtılması sonucunda bunlardan çok çeşitli organik ürünler elde edilebilir: aldehitler, ketonlar, alkoller, karboksilik asitler.
Örneğin metan, katalizörün yapısına bağlı olarak metil alkol, formaldehit veya formik asit halinde oksitlenebilir:
3. Alkanların termal dönüşümleri
Çatlama
Çatlama (İngilizce'den çatlamaya - yırtılmaya), yüksek sıcaklıklarda meydana gelen kimyasal bir işlemdir, bunun sonucunda alkan moleküllerinin karbon iskeleti, orijinal alkanlara kıyasla daha düşük moleküler ağırlığa sahip alken ve alkan molekülleri oluşturmak üzere parçalanır. Örneğin:
CH3 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3 → CH3 -CH2 -CH2 -CH3 + CH3 -CH=CH2
Çatlama termal veya katalitik olabilir. Katalitik parçalamayı gerçekleştirmek için katalizör kullanımı sayesinde termal parçalamaya kıyasla önemli ölçüde daha düşük sıcaklıklar kullanılır.
Dehidrojenasyon
Parçalanma sonucu hidrojen açığa çıkar C-H bağları; yüksek sıcaklıklarda katalizörlerin varlığında gerçekleştirilir. Metanın hidrojeni giderildiğinde asetilen oluşur:
2CH4 → C2H2 + 3H2
Metanın 1200 °C'ye ısıtılması, metanın basit maddelere ayrışmasına yol açar:
CH 4 → C + 2H 2
Kalan alkanlar dehidrojene edildiğinde alkenler oluşur:
C 2 H 6 → C 2 H 4 + H 2
Hidrojen giderirken N-butan, buten-1 ve buten-2 oluşur (ikincisi formdadır) cis- Ve trans-izomerler):
Dehidrosiklizasyon
İzomerizasyon
Sikloalkanların kimyasal özellikleri
Halkalarında dörtten fazla karbon atomu bulunan sikloalkanların kimyasal özellikleri genel olarak alkanların özellikleriyle hemen hemen aynıdır. İşin garibi, siklopropan ve siklobütan, ekleme reaksiyonları ile karakterize edilir. Bunun nedeni döngü içindeki yüksek gerilimdir ve bu döngülerin kırılma eğiliminde olmasına neden olur. Dolayısıyla siklopropan ve siklobutan kolayca brom, hidrojen veya hidrojen klorür ekler:
Alkenlerin kimyasal özellikleri
1. İlave reaksiyonları
Alken moleküllerindeki çift bağ, bir güçlü sigma ve bir zayıf pi bağından oluştuğundan, kolayca katılma reaksiyonlarına girebilen oldukça aktif bileşiklerdir. Alkenler genellikle soğukta, sulu çözeltilerde ve organik çözücülerde, ılımlı koşullar altında bile bu tür reaksiyonlara girerler.
Alkenlerin hidrojenasyonu
Alkenler, katalizörlerin (platin, paladyum, nikel) varlığında hidrojen ekleme yeteneğine sahiptir:
CH3 -CH = CH2 + H2 → CH3 -CH2 -CH3
Alkenlerin hidrojenasyonu normal basınçta ve hafif ısıtmada bile kolayca meydana gelir. İlginç bir gerçek şu ki, aynı katalizörler alkanların alkenlere dehidrojenasyonu için kullanılabilir, yalnızca dehidrojenasyon işlemi daha yüksek sıcaklıkta ve daha düşük basınçta gerçekleşir.
Halojenasyon
Alkenler, hem sulu çözeltilerde hem de organik çözücülerde brom ile kolayca katılma reaksiyonlarına girerler. Etkileşim sonucunda başlangıçta sarı olan brom çözeltileri renklerini kaybederler. rengi bozulur.
CH2 =CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br
Hidrohalojenasyon
Görülmesi kolay olduğu gibi, simetrik olmayan bir alken molekülüne hidrojen halojenürün eklenmesi teorik olarak iki izomerin karışımına yol açmalıdır. Örneğin propene hidrojen bromür eklendiğinde aşağıdaki ürünler elde edilmelidir:
Bununla birlikte, belirli koşulların yokluğunda (örneğin, reaksiyon karışımında peroksitlerin varlığı), bir hidrojen halojenür molekülünün eklenmesi, Markovnikov kuralına uygun olarak kesinlikle seçici olarak gerçekleşecektir:
Bir alkene hidrojen halojenürün eklenmesi, daha fazla sayıda hidrojen atomuna sahip (daha fazla hidrojenlenmiş) bir karbon atomuna bir hidrojenin eklendiği ve daha az sayıda hidrojen içeren bir karbon atomuna bir halojenin eklendiği şekilde gerçekleşir. atomlar (daha az hidrojenlenmiş).
Hidrasyon
Bu reaksiyon alkol oluşumuna yol açar ve aynı zamanda Markovnikov kuralına göre ilerler:
Kolayca tahmin edebileceğiniz gibi, bir alken molekülüne su eklenmesi Markovnikov kuralına göre gerçekleştiğinden, birincil alkol oluşumu yalnızca etilen hidrasyonu durumunda mümkündür:
CH2 =CH2 + H20 → CH3-CH2-OH
Büyük ölçekli endüstride etil alkolün büyük bir kısmı bu reaksiyon yoluyla gerçekleştirilir.
Polimerizasyon
Ekleme reaksiyonunun özel bir durumu, halojenasyon, hidrohalojenasyon ve hidrasyondan farklı olarak serbest radikal mekanizması yoluyla ilerleyen polimerizasyon reaksiyonudur:
Oksidasyon reaksiyonları
Diğer tüm hidrokarbonlar gibi alkenler de oksijen içinde kolaylıkla yanarak karbondioksit ve su oluştururlar. Alkenlerin aşırı oksijende yanmasına ilişkin denklem şu şekildedir:
C n H 2n + (3/2) nO 2 → nCO2 + nH2 O
Alkanların aksine alkenler kolayca oksitlenir. Alkenler sulu bir KMnO4 çözeltisine maruz bırakıldığında, organik madde moleküllerindeki çift ve üçlü CC bağlarına niteliksel bir reaksiyon olan renk değişikliği meydana gelir.
Alkenlerin nötr veya zayıf alkali bir çözelti içinde potasyum permanganat ile oksidasyonu diollerin (dihidrik alkoller) oluşumuna yol açar:
C2H4 + 2KMnO4 + 2H2O → CH2OH–CH2OH + 2MnO2 + 2KOH (soğutma)
Asidik ortamda çift bağ tamamen kırılır ve çift bağı oluşturan karbon atomları karboksil gruplarına dönüşür:
5CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + 8KMnO 4 + 12H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5C 2 H 5 COOH + 8MnSO 4 + 4K 2 SO 4 + 17H 2 O (ısıtma)
Çift C=C bağı alken molekülünün ucunda bulunuyorsa, çift bağdaki en dıştaki karbon atomunun oksidasyonunun bir ürünü olarak karbondioksit oluşur. Bunun nedeni, ara oksidasyon ürünü olan formik asidin, aşırı oksitleyici madde içinde kendisini kolayca oksitlemesidir:
5CH 3 CH=CH 2 + 10KMnO 4 + 15H 2 SO 4 → 5CH 3 COOH + 5CO 2 + 10MnSO 4 + 5K 2 SO 4 + 20H 2 O (ısıtma)
Çift bağdaki C atomunun iki hidrokarbon ikame edicisi içerdiği alkenlerin oksidasyonu bir keton üretir. Örneğin 2-metilbuten-2'nin oksidasyonu aseton ve asetik asit üretir.
Karbon iskeletinin çift bağda kırıldığı alkenlerin oksidasyonu, yapılarını belirlemek için kullanılır.
Alkadienlerin kimyasal özellikleri
İlave reaksiyonları
Örneğin halojenlerin eklenmesi:
Bromlu suyun rengi değişir.
Normal koşullar altında, 1,3-butadien molekülünün uçlarında halojen atomlarının eklenmesi meydana gelir, π bağları kırılırken, aşırı karbon atomlarına brom atomları eklenir ve serbest valanslar yeni bir π bağı oluşturur . Böylece çift bağda bir "hareket" meydana gelir. Bromun fazla olması durumunda oluşan çift bağın bulunduğu yere başka bir molekül eklenebilir.
Polimerizasyon reaksiyonları
Alkinlerin kimyasal özellikleri
Alkinler doymamış (doymamış) hidrokarbonlardır ve bu nedenle katılma reaksiyonlarına girebilmektedirler. Alkinlerin katılma reaksiyonları arasında elektrofilik katılma en yaygın olanıdır.
Halojenasyon
Alkin moleküllerinin üçlü bağı bir güçlü sigma bağı ve iki zayıf pi bağından oluştuğu için bir veya iki halojen molekülünü bağlayabilirler. İki halojen molekülünün bir alkin molekülüyle eklenmesi, elektrofilik bir mekanizma yoluyla ardışık olarak iki aşamada ilerler:
Hidrohalojenasyon
Hidrojen halojenür moleküllerinin eklenmesi de elektrofilik bir mekanizma yoluyla ve iki aşamada gerçekleşir. Her iki aşamada da katılım Markovnikov kuralına göre ilerliyor:
Hidrasyon
Alkinlere su eklenmesi, asidik bir ortamda ruti tuzlarının varlığında meydana gelir ve Kucherov reaksiyonu olarak adlandırılır.
Hidrasyon sonucunda asetilene su ilavesi asetaldehit (asetik aldehit) üretir:
Asetilen homologları için su eklenmesi keton oluşumuna yol açar:
Alkinlerin hidrojenasyonu
Alkinler hidrojenle iki aşamada reaksiyona girer. Katalizör olarak platin, paladyum ve nikel gibi metaller kullanılır:
Alkinlerin trimerizasyonu
Asetilen yüksek sıcaklıkta aktif karbonun üzerinden geçirildiğinde, esas olarak asetilen trimerizasyonunun bir ürünü olan benzen olan çeşitli ürünlerden oluşan bir karışım oluşur:
Alkinlerin dimerizasyonu
Asetilen ayrıca bir dimerizasyon reaksiyonuna da uğrar. İşlem, katalizör olarak bakır tuzlarının varlığında gerçekleşir:
Alkin oksidasyonu
Alkinler oksijende yanar:
C nH 2n-2 + (3n-1)/2 O 2 → nCO2 + (n-1)H 2 O
Alkinlerin bazlarla reaksiyonu
Molekül ucunda üçlü C≡C bulunan alkinler, diğer alkinlerden farklı olarak üçlü bağdaki hidrojen atomunun bir metalle yer değiştirdiği reaksiyonlara girebilmektedir. Örneğin asetilen, sıvı amonyakta sodyum amid ile reaksiyona girer:
HC≡CH + 2NaNH2 → NaC≡CNa + 2NH3 ,
ve ayrıca gümüş oksitin amonyak çözeltisiyle asetilenitler adı verilen çözünmeyen tuz benzeri maddeler oluşturur:
Bu reaksiyon sayesinde, terminal üçlü bağa sahip alkinleri tanımak ve ayrıca böyle bir alkini diğer alkinlerle karışımdan izole etmek mümkündür.
Tüm gümüş ve bakır asetilenitlerin patlayıcı madde olduğu unutulmamalıdır.
Asetilenidler, üçlü bağa sahip daha karmaşık organik bileşiklerin sentezinde kullanılan halojen türevleriyle reaksiyona girebilir:
CH3 -C≡CH + NaNH2 → CH3 -C≡CNa + NH3
CH3 -C≡CNa + CH3Br → CH3 -C≡C-CH3 + NaBr
Aromatik hidrokarbonların kimyasal özellikleri
Bağın aromatik doğası etkiler Kimyasal özellikler benzenler ve diğer aromatik hidrokarbonlar.
Birleşik 6pi elektron sistemi sıradan pi bağlarından çok daha kararlıdır. Bu nedenle aromatik hidrokarbonlar için ekleme reaksiyonlarından ziyade ikame reaksiyonları daha tipiktir. Arenler elektrofilik bir mekanizma yoluyla ikame reaksiyonlarına girerler.
İkame reaksiyonları
Halojenasyon
nitrasyon
Nitratlama reaksiyonu en iyi şekilde saf olmayan maddelerin etkisi altında ilerler. Nitrik asit ve bunun nitratlama karışımı olarak adlandırılan konsantre sülfürik asit ile karışımı:
alkilasyon
Aromatik halkadaki hidrojen atomlarından birinin bir hidrokarbon radikaliyle yer değiştirdiği reaksiyon:
Halojenlenmiş alkanların yerine alkenler de kullanılabilir. Katalizör olarak alüminyum halojenürler, ferrik halojenürler veya inorganik asitler kullanılabilir.<
İlave reaksiyonları
Hidrojenasyon
Klor ilavesi
Ultraviyole ışıkla yoğun ışınlama üzerine radikal bir mekanizma yoluyla ilerler:
Benzer bir reaksiyon yalnızca klor ile meydana gelebilir.
Oksidasyon reaksiyonları
Yanma
2C 6 H 6 + 15O 2 = 12CO 2 + 6H 2 O + Q
Eksik oksidasyon
Benzen halkası, KMnO4 ve K2Cr207 gibi oksitleyici maddelere karşı dayanıklıdır. Hiçbir tepki yok.
Benzen halkasındaki ikame ediciler iki türe ayrılır:
Örnek olarak tolueni kullanarak benzen homologlarının kimyasal özelliklerini ele alalım.
Tolüenin kimyasal özellikleri
Halojenasyon
Toluen molekülünün benzen ve metan moleküllerinin parçalarından oluştuğu düşünülebilir. Bu nedenle, tolüenin kimyasal özelliklerinin, ayrı ayrı ele alınan bu iki maddenin kimyasal özelliklerini bir dereceye kadar birleştirmesi gerektiğini varsaymak mantıklıdır. Bu genellikle halojenlenmesi sırasında gözlemlenen şeydir. Benzen'in elektrofilik bir mekanizma yoluyla klor ile ikame reaksiyonuna girdiğini zaten biliyoruz ve bu reaksiyonu gerçekleştirmek için katalizörlerin (alüminyum veya ferrik halojenürler) kullanılması gereklidir. Aynı zamanda metan da klor ile reaksiyona girebilir, ancak bu, başlangıç reaksiyon karışımının UV ışığı ile ışınlanmasını gerektiren bir serbest radikal mekanizması yoluyla gerçekleşir. Toluen, klorlamaya tabi tutulduğu koşullara bağlı olarak, benzen halkasındaki hidrojen atomlarının ikame ürünlerini verebilir - bunun için benzenin klorlanmasıyla aynı koşulları veya hidrojen ikame ürünlerini kullanmanız gerekir. Metil radikalindeki atomlar, eğer öyleyse, klorun ultraviyole ışınlama altında metan üzerinde nasıl etki ettiği:
Gördüğünüz gibi, tolüenin alüminyum klorür varlığında klorlanması iki farklı ürüne yol açtı: orto- ve para-klorotoluen. Bunun nedeni metil radikalinin birinci türden bir ikame edici olmasıdır.
Tolüenin AlCl3 varlığında klorlanması aşırı klorla gerçekleştirilirse, trikloro ikameli toluenin oluşumu mümkündür:
Benzer şekilde, toluen ışıkta daha yüksek bir klor/toluen oranında klorlandığında, diklorometilbenzen veya triklorometilbenzen elde edilebilir:
nitrasyon
Tolüenin konsantre nitrik ve sülfürik asit karışımı ile nitrasyonu sırasında hidrojen atomlarının bir nitro grubu ile değiştirilmesi, metil radikalinden ziyade aromatik halkada ikame ürünlerinin oluşmasına yol açar:
alkilasyon
Daha önce de belirtildiği gibi, metil radikali birinci türden bir yönlendirme maddesidir, dolayısıyla Friedel-Crafts'a göre alkilasyonu orto ve para pozisyonlarında ikame ürünlerine yol açar:
İlave reaksiyonları
Toluen, metal katalizörler (Pt, Pd, Ni) kullanılarak metilsikloheksana hidrojenlenebilir:
C6H5CH3 + 9O2 → 7CO2 + 4H2O
Eksik oksidasyon
Sulu potasyum permanganat çözeltisi gibi oksitleyici bir maddeye maruz kaldığında yan zincir oksidasyona uğrar. Aromatik çekirdek bu koşullar altında oksitlenemez. Bu durumda çözeltinin pH'ına bağlı olarak ya bir karboksilik asit ya da bunun tuzu oluşacaktır.
Hidrokarbonların yapısı ve özellikleri
Hidrokarbonlar, molekülleri iki elementin atomlarından oluşan organik bileşiklerdir: karbon (karbon) ve hidrojen (hidrojen). Hidrokarbonlardan çeşitli organik bileşik sınıfları gelir.
Hidrokarbonlar karbon zincirinin yapısında birbirinden farklı olabilir. Karbon atomlarının farklı boyut ve şekillerde döngüler ve zincirler oluşturma yeteneği, farklı kimyasal bağ türleri nedeniyle çok sayıda hidrokarbonun varlığı mümkündür. Farklı tipteki hidrokarbonlar, hidrojen atomlarının doygunluk derecesine göre farklılık gösterir. Bu nedenle bir zincir oluşturan karbon atomları basit (tekli), ikili veya üçlü bağlar kullanılarak birbirine bağlanabilir.
Kimyasal yapıya ve ilgili özelliklere bağlı olarak hidrokarbonlar, başlıcaları doymuş hidrokarbonlar, doymamış hidrokarbonlar ve aromatikler olan gruplara veya serilere ayrılır.
Açık (kapalı değil) karbon zincirine sahip hidrokarbonlara doymuş denir ve genel formülü CnH2n + 2'dir. Bu hidrokarbonlarda, karbon atomunun dört değerinin tamamı hidrojen atomlarıyla maksimum doymuştur. Bu nedenle bu tür hidrokarbonlara doymuş denir.
Modern terminolojiye göre doymuş hidrokarbonlara alkanlar denir. Alkan molekülleri atomlar arasında yalnızca basit (tekli) bağlar içerir ve yalnızca yer değiştirme reaksiyonlarına girer. Potasyum permanganat KMnO4 çözeltisinin, brom suyunun rengini bozmazlar, asit ve alkali çözeltileri ile oksitlenmezler ve ilave reaksiyonlara girmezler.
Moleküllerdeki karbon atomları arasında çift ve üçlü bağ bulunan hidrokarbonlara doymamış denir. Bu hidrokarbonlarda, karbon atomunun tüm değerleri hidrojen atomlarıyla maksimum düzeyde doymuş değildir. Bu nedenle bu tür hidrokarbonlara doymamış denir.
Çoklu bağların sayısına ve niteliğine bağlı olarak, doymamış hidrokarbonlar aşağıdaki serilerde sınıflandırılır: etilen (alkenler) CnH2n, dienler (dienler) CnH2n-2, asetilen (alkinler) CnH2n-2.
Etilen hidrokarbon molekülleri bir çift veya s,p bağı içerir. Dien hidrokarbon molekülleri iki çift bağ içerir. Ve asetilen hidrokarbon molekülleri bir üçlü bağ içerir.
Doymamış hidrokarbonlar ilave reaksiyonlarıyla karakterize edilir. Hidrojen (hidrojenasyon), klor, brom vb. ekleyebilirler. (halojenler), hidrojen halojenler HCl, HBr, su (bu bir hidrasyon reaksiyonudur). Ayrıca polimerizasyon reaksiyonlarına girerler, potasyum permanganat çözeltisinin, bromlu suyun rengini bozarlar ve asit ve alkali çözeltileri tarafından oksitlenirler.
Genel formülü CnH2n-6 olan siklik (kapalı) yapıya sahip hidrokarbonlara aromatik denir. Aromatik hidrokarbon moleküllerinde tek veya çift bağ yoktur. Elektron yoğunluğu eşit olarak dağıtılır ve bu nedenle karbon atomları arasındaki tüm bağlar molekül düzeyinde dağıtılır. Bu, içinde daire bulunan düzenli bir altıgen şeklindeki yapısal formülle tam olarak yansıtılmaktadır. Bu, aren (aromatik hidrokarbonlar) sınıfının en basit temsilcisi olan benzenin formülüdür.
Doymuş hidrokarbonlar, moleküllerinde oldukça dayanıklı olan yalnızca düşük polariteli ve zayıf polarize olabilen bağlar içerir, bu nedenle normal koşullar altında polar reaktiflere göre kimyasal olarak biraz aktif olan maddelerdir: konsantre asitler, bütünler, alkali metaller ile etkileşime girmezler. veya oksitleyici maddeler. Adlarının nedeni buydu - parafinler. Parumaffinus'un Latince'de alakası yoktur. Kimyasal dönüşümleri esas olarak yüksek sıcaklıklarda ve UV ışınımının etkisi altında meydana gelir.
Doymuş hidrokarbonların üç ana reaksiyon türü vardır: ikame, oksidasyon ve eliminasyon. Bu reaksiyonlar ya C-C bağının bölünmesi (enerji 83,6 kcal) ya da C-H bağının bölünmesi (enerji 98,8 kcal/mol) yoluyla ilerleyebilir. Reaksiyonlar daha çok C-H bağının kopmasıyla meydana gelir, çünkü C-C bağının kırılması için daha az enerji gerektirmesine rağmen reaktifin etkisine daha kolay ulaşılabilir. Bu tür reaksiyonların bir sonucu olarak, ara olarak çok aktif parçacıklar oluşur - alifatik hidrokarbon radikalleri.
Alifatik radikallerin hazırlanması ve özellikleri
1. C-C veya C-H bağlarının homolitik bölünmesi sırasında serbest radikallerin oluşumu 300-700 o C sıcaklıkta veya serbest radikal reaktiflerinin etkisi altında meydana gelir.
2. Serbest radikallerin ömrü (kararlılık) birincil radikallerden ikincil ve üçüncül radikallere doğru artar:
b) Doymamış bileşiklerle etkileşim: ekleme, yeni bir radikalin oluşmasıyla gerçekleşir:
CH3. + CH2 =CH2CH3-CH2-CH2.
c) -bozunma - uzun karbon zincirine sahip radikaller, eşleşmemiş bir elektrona sahip karbona -pozisyonundaki C-C bağının kopmasıyla bozulur.
CH 3 - CH 2: CH 2 - CH 2. CH3-CH2. +CH2 =CH2
d) Orantısızlık – C-H bağı boyunca -bozunması ile ilişkili hidrojenin yeniden dağıtımı:
| + CH3-CH2. | + CH3 -CH3 |
e) Rekombinasyon - serbest radikallerin birbirleriyle birleşimi
CH 3. + CH 3. CH3-CH3
Serbest radikallerin davranışlarının özelliklerini bilmek, doymuş hidrokarbonların spesifik reaksiyonlarının temel modellerini anlamak daha kolaydır.
İ harfini yaz İkame reaksiyonu
1. Halojenasyon reaksiyonları. En enerjik reaktif flordur. Doğrudan florlama patlamaya yol açar. Reaksiyonlar büyük pratik öneme sahiptir klorlama. Zaten oda sıcaklığında bulunan ışıktaki klor moleküllerinin etkisi altında oluşabilirler. Reaksiyon serbest radikal zincir mekanizmasıyla ilerler ve aşağıdaki ana aşamaları içerir:
a) ilk yavaş aşama - zincirin başlatılması:
Cl:ClCl. +Cl.
R:H+. ClHCl+R.
b) zincir gelişimi - zincir sürecini devam ettiren serbest radikallerin eşzamanlı oluşumu ile reaksiyon ürünlerinin oluşumu:
R. + Cl: Cl RCl + Cl .
R: H + Cl. HC1 + R.
c) açık devre:
CI'den beri. reaktif aktifse, önceden elde edilmiş klor türevinin molekülüne saldırabilir, bu da mono ve polihalojenle ikame edilmiş olanların bir karışımının oluşmasına neden olabilir. Örneğin:
CH 4 + Cl 2 HCl + CH 3 Cl CH 2 Cl 2 CHCl 3 СCl 4
metil klorür –HCl -HCl -HCl
metilen klorür kloroform tetra-
karbon klorür
Brominasyon reaksiyonuçok daha zor ilerliyor çünkü Brom, klordan daha az aktiftir ve esas olarak daha kararlı üçüncül veya ikincil radikaller oluşturmak üzere reaksiyona girer. Bu durumda, ikinci brom atomu genellikle birinciye bitişik bir konuma, özellikle de ikincil karbona girer.
İyotlama reaksiyonları pratik olarak sızıntı yapmaz, çünkü HI, elde edilen alkil iyodürü azaltır.
2. nitrasyon- nitrik asidin etkisi altında H atomunun NO2 grubu ile değiştirilmesi. Basınç altında 150 o C yüksek sıcaklıkta seyreltik nitrik asidin (% 12) etkisi altında meydana gelir (Konovalov reaksiyonu). İzokonstrüksiyon parafinleri daha kolay reaksiyona girer çünkü üçüncül karbon atomunda ikame daha kolay gerçekleşir:
Nitratlama reaksiyonunun mekanizması serbest radikallerin ara oluşumu ile ilişkilidir. Başlatma, kısmi bir oksidasyon işlemiyle kolaylaştırılır:
RH + HONO 2 ROH + HONO
azotlu asit
HONO + HONO 2 HOH + 2 . NO 2
| + . NO 2 |
CH3-C-CH3+. NO 2 CH3 -C-CH3 + HNO2
CH3-C-CH3+. NO 2 CH 3 -C-CH 3
onlar. Hidrokarbonların nitrasyonunun radikal reaksiyonu zincir niteliğinde değildir.
II tipi. Oksidasyon reaksiyonları
Normal koşullar altında parafinler ne oksijenle ne de güçlü oksitleyici maddelerle (KMnO 4, HNO 3, K 2 Cr 2 O 7, vb.) oksitlenmez.
Bir hidrokarbon ve hava karışımına açık bir alev verildiğinde, hidrokarbonun CO2 ve H20'ya tamamen oksidasyonu (yanması) meydana gelir.Doymuş hidrokarbonların, MnO2 oksidasyon katalizörleri varlığında hava veya oksijen ile bir karışımda ısıtılması ve diğerleri 300 o C sıcaklığa kadar peroksit bileşiklerinin oluşumuyla oksidasyonlarına yol açar. Reaksiyon zincirsiz radikal mekanizmasıyla ilerler.
Ben: R: H R. +H. devre başlatma
R: R. + O: :O: R-O-O.
R-O-O. + R: H R-O-O-H + R .
alkan hidroperoksit
O: R-O-O. +R. R-O-O-R açık devre
alkan peroksit
Üçüncül birimler oksitlenmesi en kolay olanlardır, ikincil birimler daha zordur ve birincil birimler daha da zordur. Ortaya çıkan hidroperoksitler ayrışır.
Birincil hidroperoksitler ayrışma üzerine aldehitler veya birincil alkol oluştururlar, örneğin:
CH3-C-C-O: O-H CH3-C-O. + . OH CH3-C=O + H20
etan hidroperoksit asetaldehit
CH3-CH3
taraf
CH3-CH20H + CH3-CH2.
İkincil hidroperoksitler ayrışma sırasında ketonlar veya ikincil alkoller oluşturur, örneğin:
CH3-C-O:OH CH3-C-O. + . OH H20 + CH3-C=O
Kanal 3 Kanal 3 Kanal 3
propan hidroperoksit
CH3-CH2-CH3
taraf
CH3-CH-OH + CH3-. CH-CH 3
izopropil alkol
Üçüncül hidroperoksitler Ketonların yanı sıra birincil ve üçüncül alkoller oluşturur, örneğin:
Kanal 3 Kanal 3 Kanal 3
CH3-C-CH3CH3-C: CH3+. OH CH3OH + CH3-C=O
izobütan hidroperoksit
CH3 -CH-CH3
Taraf
İzobütan
CH3 -C-CH3 + CH3 -C-CH3
tert-bütil alkol
Herhangi bir hidroperoksit ayrıca atomik oksijenin salınmasıyla da ayrışabilir: CH3-CH2-O-O-H CH3CH2-OH + [O],
bu daha fazla oksidasyona yol açar:
CH3-C + [O]CH3-C-OH
Bu nedenle alkollere, aldehitlere ve ketonlara ek olarak karboksilik asitler oluşur.
Reaksiyon koşullarını seçerek belirli bir ürün elde etmek mümkündür. Örneğin: 2CH4 + O22CH30H.
