Углеводороды (Алкены): Учебно-практическое пособие, страница 4

                       изопропенил      Н₃С ¾С = СН₂

                                                              ½

                      аллил                  СН₂ = СН ¾ СН₂ ¾

Двухвалентный радикал этилена (Н₂С = С <) называется винилиденом.

Изомерия

Алкенам свойственна структурная изомерия, обусловленная строением (разветвлением) углеродной цепи и положением двойной связи в цепи. Поэтому количество структурных изомеров в алкенах больше, чем у алканов с тем же количеством углеродных атомов в молекуле. Изомерия в ряду алкенов, как и алканов, начинается с углеводорода, который содержит четыре атома углерода, т.е. с бутена, изомерами которого являются бутен-1, бутен-2 и метилпропен (см. табл.1.). Кроме структурной, в ряду алкенов имеет место еще геометрическая изомерия, предвиденная Я.Вант-Гоффом в 1874г., которая является одним из видов пространственной изомерии (стереоизомерии). Стереоизомеры имеют одинаковый порядок химических связей, но разное расположение атомов или групп атомов (лигандов) в пространстве. Пространственное расположение лигандов в молекулах стереоизомеров называется конфигурацией.

Геометрическая, или цис-транс-изомерия, это такой вид пространственной изомерии, когда лиганды по-разному расположены в пространстве относительно плоскости двойной связи. Данный вид изомерии свойственен этиленовым соединениям, в молекулах которых атомы углерода с двойной связью соединены с лигандами, например веществам типа R ¾ CH = CH ¾ R (R могут быть как одинаковыми, так и различными), и обусловлен отсутствием свободного вращения вокруг связи С=С, которое потребует разрыва p-связи и затраты 125-210 кДж/моль. В случае, когда одинаковые R расположены в пространстве по одну сторону от плоскости связи С=С, образуется цис-конфигурация (от латинского cis – по эту сторону). Если R расположены по разные стороны – образуется транс-изомер (от латинского транс – через, по разные стороны). Например:

 

               цис-бутен-2                                         транс-бутен-2

В сложных случаях, когда например четыре лиганда разные, цис-транс обозначение является условным. Поэтому для соединений типа abС=Сcd по системе ИЮПАК предложена E-Z номенклатура. Для этого введено старшинство заместителей. Заместитель тем старший, чем больший атомный номер элемента, который непосредственно соединен с атомом углерода связи С=С. Так, старшинство заместителей возрастает в ряду H<C<N<O<F<P<S<Cl<Br<J и т.д. Если атомы, соединенные с атомом углерода связи С=С, одинаковые, то необходимо учитывать старшинство соединенных с ним заместителей. Старшинство заместителей возрастает в ряду Н₃С- < СН₃-СН₂- < (Н₃С)₂СН-.

Геометрические изомеры отличаются по физическим, химическим и даже физиологическим свойствами. Молекулы цис-изомеров имеют центр и плоскость симметрии, а транс-изомеры – только центр симметрии. Для определения конфигурации геометрических изомеров используют физические параметры. Так, температуры плавления транс-изомеров, как правило, выше чем температуры плавления у соответствующих цис-изомеров. Цис-изомеры имеют большую плотность, выше температуру кипения и выше показатель преломления, чем соответствующие транс-изомеры. У транс-изомеров дипольный момент равен нулю, а цис-изомеры имеют определенный дипольный момент. Имеются определенные отличия также в ИК-спектрах цис- и транс-изомеров.

1.МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Непредельные углеводороды этиленового ряда в свободном состоянии в природе встречаются сравнительно редко, например, в некоторых видах нефти.

Из синтетических методов получения алкенов наибольшее значение имеют следующие: