1. Алканы (предельные, насыщенные). Общая формула – СпН2п+2.
М (СпН2п+2)=(14п+2)г/моль, σ-связи, SP3-гибридизация, <109'28", тетраэдр.
1. р.галогенирования (р. замещения по радикальному механизму) проходит на свету: R-Н + Вr2 →R-Вr + НВr (галогены только в газообразном состоянии);
2. р. нитрования – р. Коновалова (р. замещения, радик. мех-зм): R-Н +НО – NО2(разб) −→R-NО2 +Н2 внимание: замещение атомов водорода у третичного атома (—с—) проходит легче, чем у вторичного атома(—с—) и тем более первичного атома (с—).
3. р. изомеризации (у С4Н10 и следующих) в присутствии катализатора – AlCl3:
СН3-СН2-СН2-СН3 —→ СН3-СН (СН3)-CН3
4. крекинг (разрыв связей между атомами углеродов, радик. мех-зм) под действием температуры и катализатора: С8Н18→С4Н10+С4Н8
5. р. элиминирования – образование веществ с кратными связями за счет отрыва атомов или групп атомов: 2СН4→С2Н4↑+2Н2↑ при t=5000С-10000С
2СН4→С2Н2↑+3Н2↑ при t=10000С-15000С2СН4→2С+4Н2↑ при t>15000С (пиролиз)
6. р. ароматизации – получение ароматических углеводородов за счёт отрыва атомов водородов в присутствии катализаторов: С6Н12 → С6Н6 + 3Н2↑
7. р. горения - (+ О2) СпН2п+2 + (3п+1)/2О2 → пСО2↑ + (п+1) Н2О + Q (экзотерм.)
. р. окисления метана (+[О]) даёт продукты, в зависимости от условий:
СН4 из воздуха→ СН3ОН
→НСНО
→НСООН
8. р. Вюрца («удвоение») 2СН3Cl + 2Na → 2NaCl + C2H6, в кислой среде.
9. получение алканов: а) С+2Н2 → СН4↑ под действием эл. разряда;
б) СН3-СООNa + NaOH → CH4↑ + Na2CO3 при спекании сухих веществ
в)Al4C3 + 12НОН → 3СН4↑ + 4Al(ОН)3↓; г) Al4C3 + 12НСl→ 3СН4↑ + 4AlСl3.
2. Циклоалканы (предельные). Общая формула – СпН2п. М (СпН2п)= 14п г/моль, σ-связи, SP3-гибридизация, <от 60' до 109', цикл.
1. р. присоединения (+Н2, +Вr2,+НI) у циклов с 3,4 5 атомами углеродаC3H6 +Br2=Br-CH2-CH2-CH2Br;
|
|
2. р. замещения – аналогично алканам (циклы с 6 и > атомами углерода);
3. р. элиминирования (дегидрирования) С6Н12 → С6Н6 + 3Н2↑(катализ: Ni, t)
4. р. окисления – на примере циклогексана сильным окислителем:С6Н12 + 4[О] → СН2-СН2-СООН
│
(адипиновая кислота) СН2-СН2-СООН
3. Алкены (непредельные). Общая формула – СпН2п. М (СпН2п)= 14п г/моль, σ- и π-связи, SP2-гибридизация, < 120', треугольник.
1. р. присоединение Н2, НГ, Г2 и Н2О (разрыв С=С связи, электрофильный мех-зм)
а) гидрогалогенирование:СН2=СН2 + НBr → СН3-СН2Br
в случае несимметричной π-связи по правилу Марковникова (Н к СН2):
СН3-СН=СН2 + НBr → СН3-СНBr-СН3; продолжение см. дальше.
б) гидратация:СН3-С=СН2 + НОН → СН3-С(ОН)-СН3 (в присутствии минерал кислот)
│ │
СН3 СН3
в) галогенирование (обесцвечивание раствора бромной воды – Br2) – качественная реакция на кратную связь, как и реакция с раствором КМпО4: СН2 = СН2 + Br2 → BrСН2-СН2Br
г)гидрирование: СН3-СН=СН2 + Н2 → СН3-СН2-СН3 (катализатор – Ni, t)
2. р. замещения (радикальный мех-зм) – замещение атома Н на соседнем с двойной связью атоме углерода, при t=5000С: СН3-СН=СН2 + Cl2 → ClСН2-СН=СН3 + НCl
3. р. окисления:а) мягкое – холодным раствором КМпО4 (р. Вагнера)
СН2 = СН2 + [О] + Н2О → СН2ОН-СН2ОН (упрощенная запись)
или 3СН2 = СН2 + 2КМпО4 + 4Н2О → 3СН2ОН-СН2ОН + 2МпО2↓ + 2КОН
б)жесткое – кипящим раствором КМпО4 в кислой среде СН3-СН=СН-СН3 + 4[О] → 2 СН3-СООН
4. р. полимеризации: пСН2=СН2 → (- СН2-СН2 -) в кислой среде.
5.получение алкенов: а) С7Н16 —→ C4Н10 + CН3-CН=CН2 (t,Kat);
б) СН3-СН2-СНBr-СН3 + КОН (спирт)→СН3-СН=СН-СН3 + КBr + Н2О
|
|
в) СН3-СН-СН3 → СН3-СН=СН2 + Н2О (t=1500С, в кислой среде) по правилу Зайцева
│
ОН
г) СН2Br- СНBr-СН3 + 2К → СН2=СН-СН3 + 2КBr – синтез Вюрца-Крафтса
д) СН3-СН2-СН3 → СН3-СН=СН2 + Н2↑ в присутствии Kat – Cr2O3
4. Алкадиены (непредельные). Общая формула – СпН2п-2. М (СпН2п-2)= (14п-2) г/моль, σ- и 2π-связи, SP2-гибридизация.
1. р. присоединения: СН2=СН-СН=СН2 ++ Br2→СН2Br-СНBr-СН=СН2 (присоединение по 1,2)
СН2=СН-СН=СН2 + Br2 →[→ СН2Br-СН=СН=СН2Br (присоединение по 1,4)
2. р. полимеризации: пСН2=СН-СН=СН2 → (-СН2-СН=СН-СН2-) в кислоте
3. диеновый синтез – р. Дильса-Альдера- р.циклизации СН2-СН=СН-СН2 + СН2=СН2 → С6Н10 при нагревании, под давлением.
4. получение алкадиенов: а) СН3-СН2-СН2-СН3 → СН2=СН-СН=СН2 + 2Н2↑ при t, Kat – Cr2O3;
б) 2С2Н5ОН → СН2=СН-СН=СН2 + Н2↑ + 2Н2О при t, Kat – Al2O3, ZnO р. Лебедева.
5. Алкины (непредельные). Общая формула – СпН2п-2. М (СпН2п-2)= (14п-2) г/моль, σ- и 2π-связи, SP-гибридизация, линейное строение обладают слабыми кислотными свойствами
1.р. электрофильного присоединения (медленнее, чем у алкенов) - Br2, Н2 и НСl
СН≡СН + Br2 → СНBr=СНBr, далее СНBr=СНBr+ Br2 → СНBr2-СНBr2
2. р. гидратации – р. Кучерова, в кислой среде, Kat – Hg2+
любой алкин образует кетон СН3-С≡СН + НОН →СН3-С (СН3)=О,
только ацетилен СН≡СН + НОН →СН3-СНО - альдегид
3. р. окисления раствором КМпО4: R-C≡C-R' + 3[О] + HOH → R-COOH + R'-COOH
4. р. гидрирования СН3-С≡СН + Н2 → СН3-СН=СН2, далее СН3-СН=СН2 +Н2 →С3Н8
при нагревании, в присутствии катализатора – Pt, Pd продолжение см дальше
5. слабые кислотные свойства у алкинов с «концевой» кратной связью:
2СН≡СН + 2Na → 2NaC≡CNa + H2, с аммиачным раствором оксида серебра
|
|
СН≡СН + [Ag(NH3)2]OH → AgC≡CAg + 4NH3 + 2H2O
6. р. полимеризации: СН≡СН + СН≡СН → СН2=СН-СН=СН2, катализатор –NH4CL
или р. Зелинского 3СН≡СН → С6Н6, условия – активир-ый уголь (Сакт, t=6000С)
7. а): СаС2 + 2НОН → С2Н2↑ + Са(ОН)2↓; б) СаС2 + 2НCL → С2Н2↑ + СаCL2;
в) 2СН4 → С2Н2↑ + 3H2 при t=15000С
6. Арены (непредельные, циклические, ароматические). Общая формула – СпН2п-6, М (СпН2п-6)= (14п-6) г/моль, локализованное π-облако, SP2-гибридизация, циклическое строение
1. Р. электрофильного замещения: а) галогенирование: С6Н6 + CL2 → С6Н5CL + НCL, катализатор – АLCL3 б) нитрование: С6Н6 + НО – NО2 →С6Н5-NО2 +Н2О, в присутствии H2SO4