Получение и применение алкенов

Алкены могут существовать в виде пространственных или геометрических изомеров.

цис- изомеры: заместители расположены по одну сторону от двойной связи;

транс- изомеры: заместители расположены по разные стороны от двойной связи.

IUPAC рекомендует называть геометрические изомеры по следующей номенклатуре:

Z- изомеры: старшие заместители у углеродных атомов двойной связи находятся по одну сторону относительно двойной связи;

E- изомеры: старшие заместители у углеродных атомов двойной связи находятся по разные стороны относительно двойной связи.

изомерия алкен дегидрирование этилен

3 . Методы получения алкенов

Основным промышленным методом получения алкенов является каталитический и высокотемпературный крекинг углеводородов нефти и природного газа. Для производства низших алкенов используют также реакцию дегидратации соответствующих спиртов.

В лабораторной практике обычно применяют метод дегидратации спиртов в присутствии сильных минеральных кислот, дегидрогалогенирование и дегалогенирование соответствующих галогенпроизводных; синтезы Гофмана, Чугаева, Виттига и Коупа.

3 .1 Дегидрирование алканов

Это один из промышленных способов получения алкенов. Температура: 350--450 °C, катализатор -- Cr₂ O₃. Также используются алюмомолибденовые и алюмоплатиновые катализаторы.

3 .2 Дегидрогалогенирование и дегалогенирование алканов

Отщепление галогенов у дигалогеналканов происходит в присутствии цинка:

Дегидрогалогенирование проводят при нагревании действием спиртовыми растворами щелочей:

При отщеплении галогенводорода образуется смесь изомеров, преобладающий из которых определяется правилом Зайцева: отщепление протона происходит от менее гидрогенизированного атома углерода.

3 .3 Дегидратация спиртов

Дегидратацию спиртов ведут при повышенной температуре в присутствии сильных минеральных кислот:

В современной практике алкены из вторичных и третичных спиртов также получают с использованием дегидратирующего агента -- реагента Бургесса:

3 .4 Гидрирование алкинов

Частичное гидрирование алкинов требует специальных условий и наличие катализатора (например, дезактивированного палладия -- катализатора Линдлара):

3 .5 Реакция Виттига

Реакция Виттига -- стереоселективный синтез алкенов взаимодействием карбонильных соединений и алкилиденфосфоранов (илидов фосфониевых солей):

Для превращения солей фосфония в илиды используются бутиллитий, гидрид, амид или алкоголят натрия, а также некоторые другие сильные основания.

В реакцию могут вступать самые различные карбонильные соединения, среди которых ароматические и алифатические альдегиды и кетоны, в том числе содержащие двойные и тройные связи и различные функциональные группы.

В лабораторной практике часто используют более современную модификацию (1959 год) реакции Виттига -- реакцию Хорнера-Уодсворта-Эммонса:

Преимущество использования фосфонатов заключается в том, что образующиеся в ходе реакции фосфаты легко отмываются водой. Кроме того, реакция позволяет избирать оптическое направление элиминирования, получая на выходе транс- (термодинамический контроль) илицис-изомеры (кинетический контроль).

3 .6 Реакция Кнёвенагеля

Реакция Кнёвенагеля -- конденсация альдегидов или кетонов с соединениями, содержащими активную CH₂ -группу:

Реакция имеет очень широкий диапазон применения, при этом помимо эфиров малоновой кислоты, в реакцию могут вступать и другие соединения, например: CH₃ CN, CH₃ NO₂. LiCH₂ COOC₂ H₅ и пр.

3 .7 Реакция Чугаева

Реакция Чугаева -- взаимодействие спиртов с CS₂ и NaOH с последующим метилированием и дальнейшим пиролизом образовавшихся S-метилксантогенатов:

3 .8 Реакция Гофмана

Исчерпывающее метилирование по Гофману -- разложение четвертичных аммониевых оснований на алкен, третичный амин и воду:

На первой стадии реакции действием метилиодида амин превращают в четвертичный аммонийиодид, который далее переводят в гидроксид действием оксида серебра, наконец, последний этап -- разложение --ведут при 100-200 °C, часто при пониженном давлении.

Элиминирование по Гофману приводит к образованию наименее замещенных алкенов (против правила Зайцева).

Метод используется, в основном, для получения некоторых циклических алкенов и в химии алкалоидов.

3 .9 Реакция Коупа

Реакция Коупа -- разложение N-окисей третичных аминов:

3 .10 Прочие методы синтеза

3 .10.1 Реакция Бурда

Реакция Бурда -- элиминирование брома и этоксигруппы из бромалкилэтиловых эфиров под действием цинковой пыли:

3 .10.2 Синтез из тозилгидразонов

Алкены можно получить разложением тозилгидразонов под действием оснований (Реакция Бэмфорда-Стивенса и Реакция Шапиро ):

Реакция Бэмфорда-Стивенса и Реакция Шапиро протекают по одинаковому механизму. В первом случае используются натрий, метилат натрия, гидриды литрия или натрия, амид натрия и т. п. Во втором: аллкиллитий и реактивы Гриньяра. В реакция Бэмфорда-Стивенса образуются более замещенные, а в реакция Шапиро -- наименее замещенные алкены.

3 .10.3 Реакция Перкина

Реакция Перкина -- взаимодействие ароматических альдегидов с ангидридами карбоновых кислот в присутствии катализаторов основного характера (щелочных солей карбоновых кислот, третичных аминов и т. п.):

Последующим декарбоксилированием образующейся кислоты можно получить соответствующий алкен.

3 .10.4 Синтез Кори-Винтера
3 .10.5 Олефинирование Жюлиа-Лижо
4 . Применение алкенов

Алкены являются важнейшим химическим сырьем.

4 .1 Промышленное использование этилена
Этилен используется для производства целого ряда химических соединений: винилхлорида, стирола, этиленгликоля, этиленоксида, этаноламинов, этанола, диоксана, дихлорэтана, уксусного альдегида и уксусной кислоты [15]. Полимеризацией этилена и его прямых производных получают полиэтилен, поливинилацетат, поливинилхлорид, каучуки и смазочные масла.

Мировое производство этилена составляет порядка 100 млн тонн в год (по данным на 2005 год: 107 млн тонн).

4 .2 Промышленное использование пропилена

Пропилен в промышленности применяется, в основном, для синтеза полипропилена (62 % процента всего выпускаемого объема). Также из него получают кумол, окись пропилена, акрилонитрил, изопропанол, глицерин, масляный альдегид.

В настоящее время мировые мощности по выпуску пропилена составляют около 70 млн тонн в год. По прогнозам специалистов, потребность в пропилене в ближайшем будущем будет существенно превышать объемы его производства, причем, ожидается, что к 2010 году объем его мирового выпуска достигнет 90 млн тонн.

4 .3 Промышленное использование прочих алкенов

Бутилены применяют для производства бутадиена, изопрена, полиизобутилена, бутилкаучука, метилэтилкетона и пр.

Изобутилен -- сырье для получения бутилкаучука, изопрена, трет-бутанола; используется для алкилирования фенолов при синтезе ПАВ. Его сополимеры с бутенами применяют как присадки к маслам и герметики.

Высшие алкены С₁₀ ?С₁₈ применяют при синтезе ПАВ, а также для получения высших спиртов.

Размещено на Allbest.ru

Рекомендуем ознакомится: http://otherreferats.allbest.ru