Крекинг алканов, входящих в состав нефти и попутного газа.

I. Реакции присоединения.

Гидрирование (взаимодействие с водородом)

этилен этан

При гидрировании алкены превращаются в алканы.

Галогенирование (взаимодействие с галогенами)

Непредельные соединения быстро обесцвечивают раствор брома в воде – бромную воду. Это – качественная реакция на кратные связи.

бесцветный

бурого цвета

1,2-дибромэтан

этилен

Гидрогалогенирование (взаимодействие с галогеноводородами)

По правилу Марковникова:

Атом водорода присоединяется к тому атому углерода двойной связи, у которого больше атомов водорода.

Н+

4. Гидратация (взаимодействие с водой)

СН₂ = СН₂ + НОН → СН₂-СН₂

ǀ ǀ

этилен

этиловый спирт

Н ОН

 

Присоединение воды к несимметричным алкенам идет по правилу Марковникова.

Образуются одноатомные спирты. Минеральные кислоты выполняют роль катализаторов и являются источниками протонов.

Реакция присоединения воды к этилену в присутствии твердых катализаторов используется для промышленного получения этилового спирта из непредельных углеводородов, содержащихся в газах крекинга нефти (попутных газов), а также в коксовых газах.

5. Реакции полимеризации — процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера).

Число n называется степенью полимеризации. Реакции полимеризации алкенов идут в результате присоединения по кратным связям.

 

Полимеризация различных производных алкенов дает ценные промышленные продукты: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и др.

 

II. Реакции окисления. Алкены легко окисляются.

Горение.

СН₂=СН₂ + 3О₂ → 2СО₂ + 2Н₂О

Газообразные гомологи алкенов образуют с воздухом взрывчатые смеси.

2. Неполное каталитическое окисление.

Если смешать алкен с кислородом и пропустить эту смесь над нагретым до 200⁰С серебряным катализатором, то образуется оксид алкена (эпоксид). Циклические оксиды широко используются в органическом синтезе.

3. Окисление раствором КМnO₄ в нейтральной или щелочной среде (реакция Вагнера) - качественная реакция.

Мягкое окисление алкенов водным раствором перманганата калия приводит к образованию двухатомных спиртов.

бесцветный

розовый

или упрощенно

В результате этой реакции происходит обесцвечивание фиолетовой окраски водного раствора KMnO₄ и выпадает коричневый осадок оксида марганца (IV).

Окисление перманганатом калия в кислой среде.

При жестком окислении алкенов кипящим раствором KMnO₄ в кислой среде происходит полный разрыв двойной связи с образованием:

 

а) карбоновых кислот;

 

б) кетонов (если атом углерода при двойной связи содержит два заместителя);

 

в) углекислого газа (если двойная связь на конце молекулы, то образуется муравьиная кислота, которая легко окисляется до CO₂):

Изомеризация алкенов.

Алкены вступают в реакцию изомеризации при нагревании в присутствии катализаторов (Al₂O₃).

Изомеризация алкенов приводит или к перемещению π–связи:

или к перестройке углеродного скелета:

Получение алкенов.

• Промышленные способы.

В природе алкены встречаются в меньшей степени, чем предельные углеводороды, вследствие своей высокой реакционной способности. Поскольку алкены являются ценным сырьем для промышленного органического синтеза, поэтому их получают с использованием различных реакций.

Крекинг алканов, входящих в состав нефти и попутного газа.

C₈H₁₈ → C ₄ H ₈ + C₄H₁₀ (400-700 ^oС)

октан бутен бутан

Cr2O3, t

2. Дегидрирование алканов (отщепление молекул водорода) (Kat - Pt, Ni, Al₂O₃, Cr₂O₃, t = 400 - 600 ^oС)

C₄H₁₀ → C₄H₈ + H₂
бутан бутен водород

3. Гидрирование алкинов (присоединение молекул водорода).

 

Ni, Pt

СН₃-С≡С-СН₃ + Н₂ → СН₃-СН=СН-СН₃

· Лабораторные способы.

Алкены получают по реакциям отщепления (элиминирования) двух атомов или групп атомов от соседних атомов углерода с образованием между ними π-связи.

1. Дегидратация спиртов (отщепление молекул воды) (при t в присутствии концентрированной H₂SO₄).

Этилен получают при нагревании этилового спирта в присутствии концентрированной серной кислоты, как сильного водоотнимающего вещества при нагревании и недостатке спирта:

2. Дегидрогалогенирование моногалогеналканов действием спиртового раствора щелочи (происходит по правилу Зайцева).

3. Дегалогенирование дигалогеналканов, имеющих атомы галогена у соседних атомов углерода, при действии активных металлов (Mg, Zn).

Применение алкенов.

Этилен

1. В качестве мономера при получении полиэтилена.

2. Для производства ацетальдегида и синтетического этилового спирта.

3. Для дозревания фруктов (ри введении небольших количеств его в воздух теплиц).

4. В производстве охлаждающих жидкостей и теплоносителей.

 

Пропилен в промышленности применяется, в основном, для синтеза полипропилена. Также из него получают кумол, окись пропилена, акрилонитрил, изопропанол, глицерин, масляный альдегид.

Полипропилен по многим показателям превосходит полиэтилен: имеет более высокую температуру плавления, химическую устойчивость.

В настоящее время из полимеров — аналогов полиэтилена производят волокна, обладающие уникальными свойствами. Волокно из полипропилена прочнее всех известных синтетических волокон.

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

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.