 |
Изомерия структурная и геометрическая.
|
|
|
|
Алкенами, этиленовыми углеводородами или олефинами (маслообразующими) называют углеводороды, в состав молекул которых входят как минимум два углеродных атома, соединенные друг с другом двумя связями. Эти атомы находятся в состоянии sp2-гибридизации.
Алкены образуют гомологический ряд с общей формулой СnН2n.
Первым членом гомологического ряда является этилен имеющий молекулярную формулу С2Н4 и структурную формулу СН2=СН2. В силу особенности sp2-гибридизации молекула этилена имеет плоскостное строение. Наличие π-связи исключает возможность свободного вращения вокруг углерод-углеродной связи. Поэтому связи атомов углерода, затраченные на соединение с другими атомами или группами жестко расположены в одной плоскости под углом 1200 друг к другу. Жесткое строение системы двойной связи в молекулах алкенов вызывает определенные особенности в их строении.
Строение молекул алкенов предполагает существование двух видов изомерии:
1. изомерия положения двойной связи. Например:
2. Геометрическая или цис –, транс -изомерия
Геометрическими изомерами называются пространственные или стереоизомеры различающиеся положением заместителей относительно двойной связи. В силу отсутствия возможности вращения вокруг двойной связи - заместители могут располагаться либо по одну сторону двойной связи, либо по разные стороны. Например:
2. Номенклатура, Е, Z-номенклатура.
Для алкенов также действуют три номенклатуры: тривиальная, рациональная и систематическая.
Тривиальные названия:
По рациональной номенклатуре алкан рассматривается как производное этилена. При этом если заместители присоединены к разным углеродным атомам двойной связи, то олефин называют симметричным и обозначают символом «симм-», если заместители присоединены к одному углеродному атому двойной связи, то олефин называют несимметричным и обозначают символом «несимм -». Например:
|
|
|
Названия олефинов по систематической номенклатуре образуют из названия алкана, имеющего аналогичное строение, заменяя суффикс «ан» на «ен». За главную цепь принимают самую длинную цепь, содержащую двойную связь. Нумерацию углеродных атомов начинают с того конца цепи, к которому ближе двойная связь. Например:
Порядок:
- выбрать самую длинную (главную) цепь, содержащую двойную связь;
- определиться со старшинством групп;
- пронумеровать главную цепь, придавая двойной связи наименьший из номеров локантов;
- перечислить префиксы;
- составить полное название соединения.
Например:
Для обозначения геометрических изомеров применяют две номенклатуры:
цис -, транс - и Е-, Z-
В соответствии с цис -, транс -номенклатурой геометрические изомеры, в которых заместители расположены по одну сторону относительно двойной связи называются с цис -изомерами.
Геометрические изомеры, в которых заместители расположены по разные стороны относительно двойной связи, называются транс -изомерами.
Если в качестве заместителей выступают углеводородные радикалы, то преимущество при определении конфигурации алкена имеют радикалы с более длинной углеродной цепью (конфигурация определяется относительно радикала с большей цепью). Например:
Часто цис -, транс -номенклатура не позволяет однозначно определить геометрические изомеры. Более совершенной в этом отношении является Е-, Z- номенклатура.
Е-Изомеры – это такие геометрические изомеры, в которых старшие заместители у углеродных атомов двойной связи находятся по разные стороны относительно двойной связи (от немецкого слова «entgegen» - напротив).
|
|
|
Z- Изомеры это такие геометрические изомеры, в которых старшие заместители у углеродных атомов двойной связи находятся по одну сторону относительно двойной связи (от немецкого слова «zusamen» - вместе).
Обозначение Е- и Z- ставят перед названием соединения по номенклатуре ИЮПАК и заключают в скобки (обозначение цис - и транс- в скобки не заключается). Например:
Старшинство заместителей определяется атомным номером элемента, атом которого связан с атомом углерода двойной связи, а при одном и том же элементе – атомными номерами элементов, следующих по цепи заместителя. Ряд заместителей в порядке возрастания старшинства:
Способы получения.
Промышленные способы.
1. Первые четыре члена ряда олефинов получают в промышленности крекингом нефтяных дистиллятов.
2. Некоторые олефины, например 1-бутен и 2-бутен, а также пентены нормального и изомерного строения, получают дегидрогенизацией соответствующих предельных углеводородов. Процесс ведут с использованием гетерогенного катализатора на основе триоксида хрома и при температуре до 4500С:
Лабораторные способы.
Наиболее распространенными лабораторными способами получения олефинов являются дегидратация спиртов (отщепление воды от спиртов) и дегидрогалогенирование галогенпроизводных алканов (отщепление галогенводородов от галогеналканов). Обе эти реакции подчиняются правилу Зайцева:
|
|
|
