stringtranslate.com

Алкен

3D-модель этилена , простейшего алкена.

В органической химии алкен или олефин — это углеводород , содержащий двойную связь углерод - углерод . [1] Двойная связь может быть внутренней или в терминальном положении. Терминальные алкены также известны как α-олефины .

Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) рекомендует использовать название «алкен» только для ациклических углеводородов с одной двойной связью; алкадиен , алкатриен и т. д. или полиен для ациклических углеводородов с двумя или более двойными связями; циклоалкен , циклоалкадиен и т. д. для циклических ; и «олефин» для общего класса — циклических или ациклических, с одной или более двойными связями. [2] [3] [4]

Ациклические алкены, имеющие только одну двойную связь и не имеющие других функциональных групп (также известные как моноены ), образуют гомологический ряд углеводородов с общей формулой C n H 2 n , где n является натуральным числом > 1 (что на два атома водорода меньше, чем у соответствующего алкана ). Когда n равно четырем или более, возможны изомеры , различающиеся положением и конформацией двойной связи.

Алкены, как правило , бесцветные неполярные соединения, несколько похожие на алканы, но более реакционноспособные . Первые несколько членов ряда являются газами или жидкостями при комнатной температуре. Простейший алкен, этилен ( C2H4 ) (или «этен» в номенклатуре ИЮПАК ) — это органическое соединение, производимое в промышленных масштабах в наибольшем количестве. [5]

Ароматические соединения часто изображаются как циклические алкены, однако их структура и свойства достаточно различны, чтобы их можно было классифицировать как алкены или олефины. [3] Углеводороды с двумя перекрывающимися двойными связями ( C=C=C ) называются алленами — простейшее такое соединение само по себе называется алленом — а те, у которых есть три или более перекрывающихся связей ( C=C=C=C , C=C=C=C=C и т. д.), называются кумуленами .

Структурная изомерия

Алкены, имеющие четыре или более атомов углерода , могут образовывать разнообразные структурные изомеры . Большинство алкенов также являются изомерами циклоалканов . Ациклические структурные изомеры алкенов с одной двойной связью следующие: [6]

Многие из этих молекул демонстрируют цис - транс -изомерию . Также могут быть хиральные атомы углерода, особенно внутри более крупных молекул (от C5 ). Число потенциальных изомеров быстро увеличивается с дополнительными атомами углерода.

Структура и связь

Склеивание

Этилен (этен), пи-связь показана зеленым цветом

Двойная связь углерод-углерод состоит из сигма-связи и пи-связи . Эта двойная связь прочнее одинарной ковалентной связи (611  кДж / моль для C=C против 347 кДж/моль для C–C), [1] , но не в два раза прочнее. Двойные связи короче одинарных, средняя длина связи составляет 1,33 Å (133 пм ) против 1,53 Å для типичной одинарной связи CC. [7]

Каждый атом углерода двойной связи использует свои три гибридные sp 2 орбитали для образования сигма-связей с тремя атомами (другим атомом углерода и двумя атомами водорода). Негибридизованные атомные орбитали 2p, которые лежат перпендикулярно плоскости, созданной осями трех гибридных sp 2 орбиталей, объединяются, образуя пи-связь. Эта связь лежит вне главной оси C–C, причем половина связи находится на одной стороне молекулы, а половина — на другой. При прочности 65 ккал/моль пи-связь значительно слабее сигма-связи.

Вращение вокруг двойной связи углерод-углерод ограничено, поскольку для нарушения выравнивания p-орбиталей на двух атомах углерода требуются энергетические затраты. Следовательно, цис- или транс- изомеры взаимопревращаются настолько медленно, что с ними можно свободно обращаться в условиях окружающей среды без изомеризации. Более сложные алкены могут быть названы с помощью обозначения E – Z для молекул с тремя или четырьмя различными заместителями (боковыми группами). Например, из изомеров бутена две метильные группы ( Z )-бут-2 -ена (он же цис -2-бутен) появляются на одной стороне двойной связи, а в ( E )-бут-2-ене (он же транс -2-бутен) метильные группы появляются на противоположных сторонах. Эти два изомера бутена обладают различными свойствами.

Форма

Как предсказывает модель отталкивания электронных пар VSEPR , молекулярная геометрия алкенов включает углы связи вокруг каждого атома углерода в двойной связи около 120°. Угол может меняться из-за стерического напряжения , вызванного не связанными взаимодействиями между функциональными группами, присоединенными к атомам углерода двойной связи. Например, угол связи C–C–C в пропилене составляет 123,9°.

Для мостиковых алкенов правило Бредта гласит, что двойная связь не может возникнуть в головной части мостиковой кольцевой системы, если кольца не достаточно велики. [8] Следуя Фосетту и определяя S как общее число атомов, не являющихся головными частями в кольцах, [9] бициклические системы требуют S  ≥ 7 для стабильности [8] , а трициклические системы требуют S  ≥ 11. [10]

Изомерия

В органической химии префиксы цис- и транс- используются для описания положений функциональных групп, присоединенных к атомам углерода, соединенным двойной связью. На латыни цис и транс означают «по эту сторону» и «по другую сторону» соответственно. Поэтому, если функциональные группы находятся по одну сторону углеродной цепи, говорят, что связь имеет цис- конфигурацию, в противном случае (т. е. функциональные группы находятся по другую сторону углеродной цепи), говорят, что связь имеет транс- конфигурацию.

Для того чтобы были цис- и транс-конфигурации, должна быть углеродная цепь, или по крайней мере одна функциональная группа, присоединенная к каждому углероду, одинакова для обоих. E- и Z-конфигурации могут использоваться вместо этого в более общем случае, когда все четыре функциональные группы, присоединенные к атомам углерода в двойной связи, различны. E- и Z- являются сокращениями немецких слов zusammen (вместе) и entgegen (напротив). В E- и Z-изомерии каждой функциональной группе назначается приоритет на основе правил приоритета Кана-Ингольда-Прелога . Если две группы с более высоким приоритетом находятся по одну сторону двойной связи, связи назначается Z- конфигурация, в противном случае (т. е. две группы с более высоким приоритетом находятся по противоположную сторону двойной связи), связи назначается E- конфигурация. Цис- и транс-конфигурации не имеют фиксированной связи с E- и Z -конфигурациями.

Физические свойства

Многие физические свойства алкенов и алканов схожи: они бесцветны, неполярны и горючи. Физическое состояние зависит от молекулярной массы : подобно соответствующим насыщенным углеводородам, простейшие алкены ( этилен , пропилен и бутен ) являются газами при комнатной температуре. Линейные алкены, содержащие приблизительно от пяти до шестнадцати атомов углерода, являются жидкостями, а высшие алкены — восковыми твердыми веществами. Температура плавления твердых веществ также увеличивается с увеличением молекулярной массы.

Алкены обычно имеют более сильный запах, чем соответствующие им алканы. У этилена сладкий и затхлый запах. Известно, что напряженные алкены, в частности, такие как норборнен и транс -циклооктен, имеют сильный, неприятный запах, что согласуется с более сильными π-комплексами, которые они образуют с ионами металлов, включая медь. [11]

Температуры кипения и плавления

Ниже приведен список температур кипения и плавления различных алкенов с соответствующими аналогами алканов и алкинов. [12] [13]

Инфракрасная спектроскопия

Растяжение связи C=C даст пик поглощения ИК-излучения при 1670–1600  см −1 , тогда как изгиб связи C=C поглощает длину волны от 1000 до 650 см −1 .

ЯМР-спектроскопия

В спектроскопии ЯМР 1 H водород, связанный с углеродом, соседствующим с двойными связями, даст δ H 4,5–6,5  ppm . Двойная связь также деэкранирует водород, присоединенный к углеродам, соседствующим с sp 2 углеродами, и это генерирует пики δ H =1,6–2. ppm. [14] Цис/транс изомеры различимы из-за различного эффекта J-связывания . Цис- вицинальные водороды будут иметь константы связи в диапазоне 6–14  Гц , тогда как транс будет иметь константы связи 11–18 Гц. [15]

В спектрах ЯМР 13 C алкенов двойные связи также деэкранируют углероды, что приводит к низкому сдвигу поля. Двойные связи C=C обычно имеют химический сдвиг около 100–170 ppm. [15]

Сгорание

Как и большинство других углеводородов , алкены сгорают с образованием углекислого газа и воды.

Сгорание алкенов выделяет меньше энергии, чем сгорание той же молярности насыщенных с тем же числом атомов углерода. Эта тенденция хорошо прослеживается в списке стандартных энтальпий сгорания углеводородов. [16]

Реакции

Алкены являются относительно стабильными соединениями, но более реакционноспособны, чем алканы . Большинство реакций алкенов включают присоединения к этой пи-связи, образуя новые одинарные связи . Алкены служат сырьем для нефтехимической промышленности , поскольку они могут участвовать в самых разных реакциях, в частности, в полимеризации и алкилировании. За исключением этилена, алкены имеют два центра реакционной способности: углерод-углеродную пи-связь и наличие аллильных CH-центров. Первый доминирует, но аллильные центры также важны.

Добавление к ненасыщенным связям

типичная реакция электрофильного присоединения этилена

Гидрирование включает добавление H 2 , что приводит к образованию алкана. Уравнение гидрирования этилена с образованием этана :

Н2С = СН2 + Н2 → Н3С − СН3​

Реакции гидрирования обычно требуют катализаторов для увеличения скорости реакции . Общее количество водородов, которые могут быть добавлены к ненасыщенному углеводороду, зависит от степени его ненасыщенности .

Подобно водороду, галогены присоединяются к двойным связям.

H2C = CH2 + Br2 → H2CBr − CH2Br​​

Ионы галония являются промежуточными продуктами. Эти реакции не требуют катализаторов.

Структура иона бромония

Бромный тест используется для проверки насыщенности углеводородов. [17] Бромный тест также может использоваться в качестве показателя степени ненасыщенности ненасыщенных углеводородов. Бромное число определяется как грамм брома, способный реагировать со 100 г продукта. [18] Подобно гидрированию, галогенирование брома также зависит от числа π-связей. Более высокое бромное число указывает на более высокую степень ненасыщенности.

π-связи алкеновых углеводородов также подвержены гидратации . Реакция обычно включает сильную кислоту в качестве катализатора . [19] Первый шаг гидратации часто включает образование карбокатиона . Конечным результатом реакции будет спирт . Уравнение реакции гидратации этилена:

Н2С = СН2 + Н2О → Н3С - СН2ОН​​​
Пример гидрогалогенирования: присоединение HBr к алкену

Гидрогалогенирование включает присоединение H−X к ненасыщенным углеводородам. В результате этой реакции образуются новые σ-связи C−H и C−X. Образование промежуточного карбокатиона селективно и подчиняется правилу Марковникова . Гидрогалогенирование алкена приведет к образованию галогеналкана . Уравнение реакции присоединения HBr к этилену:

H2C = CH2 + HBr → H3C − CH2Br​

Циклоприсоединение

реакция Дильса-Альдера
Генерация синглетного кислорода и его [4+2]-циклоприсоединение с циклопентадиеном

Алкены присоединяются к диенам, образуя циклогексены . Это превращение является примером реакции Дильса-Альдера . Такая реакция протекает с сохранением стереохимии. Скорости чувствительны к электроноакцепторным или электронодонорным заместителям. При облучении УФ-светом алкены димеризуются, образуя циклобутаны . [20] Другим примером является реакция Шенкена , в которой синглетный кислород реагирует с аллильной структурой, образуя транспонированную аллильную перекись :

Реакция синглетного кислорода с аллильной структурой с образованием аллилпероксида

Окисление

Алкены реагируют с перкарбоновыми кислотами и даже перекисью водорода с образованием эпоксидов :

RCH = CH2 + RCO3H → RCHOCH2 + RCO2H

Эпоксидирование этилена осуществляется в очень больших промышленных масштабах с использованием кислорода в присутствии катализаторов на основе серебра:

С2Н4 + 1 / 2О2 → С2Н4О​​​​​​

Алкены реагируют с озоном, что приводит к разрыву двойной связи. Этот процесс называется озонолизом . Часто в реакционную процедуру входит мягкий восстановитель, такой как диметилсульфид ( SMe 2 ):

RCH=CHR' + O 3 + SMe 2 → RCHO + R'CHO + O=SMe 2
R 2 C=CHR' + O 3 → R 2 CHO + R'CHO + O=SMe 2

При обработке горячим концентрированным подкисленным раствором KMnO 4 алкены расщепляются с образованием кетонов и/или карбоновых кислот . Стехиометрия реакции чувствительна к условиям. Эту реакцию и озонолиз можно использовать для определения положения двойной связи в неизвестном алкене.

Окисление можно остановить на уровне вицинального диола, а не путем полного расщепления алкена, используя тетроксид осмия или другие окислители:

Эта реакция называется дигидроксилированием .

В присутствии соответствующего фотосенсибилизатора , такого как метиленовый синий , и света, алкены могут вступать в реакцию с активными формами кислорода, генерируемыми фотосенсибилизатором, такими как гидроксильные радикалы , синглетный кислород или супероксидный ион. Реакции возбужденного сенсибилизатора могут включать перенос электронов или водорода, обычно с восстанавливающим субстратом (реакция типа I) или взаимодействие с кислородом (реакция типа II). [21] Эти различные альтернативные процессы и реакции можно контролировать выбором определенных условий реакции, что приводит к широкому спектру продуктов. Распространенным примером является [4+2]-циклоприсоединение синглетного кислорода с диеном, таким как циклопентадиен, с получением эндопероксида :

Полимеризация

Терминальные алкены являются предшественниками полимеров через процессы, называемые полимеризацией . Некоторые полимеризации имеют большое экономическое значение, так как они производят пластмассы полиэтилен и полипропилен . Полимеры из алкена обычно называют полиолефинами, хотя они не содержат олефинов. Полимеризация может протекать по различным механизмам. Сопряженные диены , такие как бута-1,3-диен и изопрен (2-метилбута-1,3-диен), также производят полимеры, одним из примеров которых является натуральный каучук.

Аллильное замещение

Наличие связи C=C π в ненасыщенных углеводородах ослабляет энергию диссоциации аллильных связей C−H. Таким образом, эти группировки восприимчивы к свободнорадикальному замещению на этих участках CH, а также к реакциям присоединения на участке C=C. В присутствии радикальных инициаторов аллильные связи CH могут быть галогенированы. [22] Наличие двух связей C=C, фланкирующих одну метиленовую, т. е. дважды аллильных, приводит к особенно слабым связям HC-H. Высокая реакционная способность этих ситуаций является основой для определенных свободнорадикальных реакций, проявляющихся в химии высыхающих масел .

Метатеза

Алкены подвергаются метатезису олефинов , который расщепляет и меняет местами заместители алкена. Связанная реакция — этенолиз : [23]

Комплексообразование металлов

Модель Дьюара-Чатта-Дункансона для связи алкен-металл.
Структура бис(циклооктадиен)никеля(0) , металл-алкенового комплекса

В комплексах переходных металлов с алкенами алкены служат лигандами для металлов. [24] В этом случае π-электронная плотность отдается [ требуется разъяснение ] на d-орбитали металла. Чем сильнее отдача, тем сильнее обратная связь от d-орбитали металла к π*-антисвязывающей орбитали алкена. Этот эффект снижает порядок связи алкена и увеличивает длину связи CC . Одним из примеров является комплекс PtCl 3 (C 2 H 4 )] − . Эти комплексы связаны с механизмами катализируемых металлами реакций ненасыщенных углеводородов. [23]

Обзор реакции

Синтез

Промышленные методы

Алкены производятся путем крекинга углеводородов. В США и на Ближнем Востоке сырьем в основном являются компоненты конденсата природного газа (главным образом этан и пропан), а в Европе и Азии — нафта . Алканы расщепляются при высоких температурах, часто в присутствии цеолитного катализатора, для получения смеси в основном алифатических алкенов и алканов с более низкой молекулярной массой. Смесь зависит от сырья и температуры и разделяется фракционной перегонкой. Это в основном используется для производства малых алкенов (до шести атомов углерода). [25]

Крекинг н-октана с получением пентана и пропена
Крекинг н- октана с получением пентана и пропена

С этим связана каталитическая дегидрогенизация , при которой алкан теряет водород при высоких температурах, образуя соответствующий алкен. [1] Это процесс, обратный каталитическому гидрированию алкенов.

Дегидрирование бутана с образованием бутадиена и изомеров бутена
Дегидрирование бутана с образованием бутадиена и изомеров бутена

Этот процесс также известен как риформинг . Оба процесса являются эндотермическими и при высоких температурах движутся к алкену под действием энтропии .

Каталитический синтез высших α-алкенов (типа RCH=CH 2 ) может быть также достигнут путем реакции этилена с металлоорганическим соединением триэтилалюминием в присутствии никеля , кобальта или платины .

Реакции элиминации

Одним из основных методов синтеза алкенов в лабораторных условиях является реакция элиминирования алкилгалогенидов, спиртов и подобных соединений. Наиболее распространенным является β-элиминирование по механизму E2 или E1. [26] Коммерчески значимым примером является производство винилхлорида .

Механизм E2 обеспечивает более надежный метод β-элиминирования, чем E1 для большинства синтезов алкенов. Большинство элиминирований E2 начинаются с алкилгалогенида или алкилсульфонатного эфира (например, тозилата или трифлата ). Когда используется алкилгалогенид, реакция называется дегидрогалогенированием . Для несимметричных продуктов более замещенные алкены (те, у которых меньше водородов, присоединенных к C=C), как правило, преобладают (см. правило Зайцева ). Два распространенных метода реакций элиминирования — это дегидрогалогенирование алкилгалогенидов и дегидратация спиртов. Типичный пример показан ниже; обратите внимание, что, если возможно, H находится в анти-положении к уходящей группе, даже если это приводит к менее стабильному Z -изомеру. [27]

Пример исключения E2
Пример исключения E2

Алкены могут быть синтезированы из спиртов путем дегидратации , в этом случае вода теряется по механизму E1. Например, дегидратация этанола дает этилен:

СН3СН2ОН → Н2С = СН2 + Н2О​​​​

Спирт также может быть преобразован в лучшую уходящую группу (например, ксантогенат ), чтобы обеспечить более мягкое син -элиминирование, такое как элиминирование Чугаева и элиминирование Грико . Связанные реакции включают элиминирование β-галогенэфирами ( синтез олефинов по Бурду ) и эфирами ( пиролиз эфиров ). Тиокетон и фосфитный эфир в сочетании ( олефинирование по Кори-Уинтеру ) или тетраиодид дифосфора дезоксигенируют гликоли до алкенов.

Алкены могут быть получены косвенно из алкиламинов . Амин или аммиак не являются подходящей уходящей группой, поэтому амин сначала либо алкилируется (как в элиминировании Хофмана ), либо окисляется до оксида амина ( реакция Копа ), чтобы сделать возможным плавное элиминирование. Реакция Копа представляет собой син -элиминирование, которое происходит при температуре 150 °C или ниже, например: [28]

Синтез циклооктена путем элиминирования Коупа
Синтез циклооктена путем элиминирования Коупа

Элиминирование Хофмана необычно тем, что основным продуктом обычно является менее замещенный (не зайцевский ) алкен.

Алкены образуются из α-галогенсульфонов в реакции Рамберга-Бэклунда через промежуточный сульфон с трехчленным кольцом.

Синтез из карбонильных соединений

Другой важный класс методов синтеза алкенов включает построение новой двойной связи углерод-углерод путем связывания или конденсации карбонильного соединения (такого как альдегид или кетон ) с карбанионом или его эквивалентом. Преобладающей является альдольная конденсация . Конденсации Кнёвенагеля представляют собой родственный класс реакций, которые превращают карбонилы в алкены. Хорошо известные методы называются олефинированиями . Реакция Виттига является иллюстративной, но известны и другие родственные методы, включая реакцию Хорнера-Уодсворта-Эммонса .

Реакция Виттига включает реакцию альдегида или кетона с реагентом Виттига (или фосфораном) типа Ph 3 P=CHR для получения алкена и Ph 3 P=O . Сам реагент Виттига легко приготовить из трифенилфосфина и алкилгалогенида. [29]

Типичный пример реакции Виттига
Типичный пример реакции Виттига

С реакцией Виттига связана олефинация Петерсона , которая использует реагенты на основе кремния вместо фосфорана. Эта реакция позволяет выбирать E- или Z -продукты. Если требуется E -продукт, другой альтернативой является олефинация Жюлиа , которая использует карбанион, полученный из фенилсульфона . Олефинация Такаи , основанная на промежуточном хроморганическом соединении, также дает E-продукты. Соединение титана, реагент Теббе , полезно для синтеза метиленовых соединений; в этом случае реагируют даже эфиры и амиды .

Пара кетонов или альдегидов может быть дезоксигенирована для получения алкена. Симметричные алкены могут быть получены из одного альдегида или кетона, соединяющегося с самим собой, с использованием восстановления металлического титана ( реакция Мак-Мерри ). Если необходимо соединить разные кетоны, требуется более сложный метод, такой как реакция Бартона-Келлогга .

Отдельный кетон также можно преобразовать в соответствующий алкен через его тозилгидразон, используя метилат натрия ( реакция Бэмфорда-Стивенса ) или алкиллитий ( реакция Шапиро ).

Синтез из алкенов

Образование более длинных алкенов посредством поэтапной полимеризации более мелких является привлекательным, поскольку этилен (самый маленький алкен) является недорогим и легкодоступным, с сотнями миллионов тонн, производимых ежегодно. Процесс Циглера-Натта позволяет образовывать очень длинные цепи, например, те, которые используются для полиэтилена . Когда требуются более короткие цепи, как для производства поверхностно-активных веществ , то важны процессы, включающие этап метатезиса олефинов , такие как процесс Shell для получения высших олефинов .

Метатезис олефинов также используется в коммерческих целях для взаимопревращения этилена и 2-бутена в пропилен. В этом процессе используется гетерогенный катализ, содержащий рений и молибден: [30]

СН 2 =СН 2 + СН 3 СН=СНСН 3 → 2 СН 2 =СНСН 3

Гидровинилирование, катализируемое переходными металлами, является еще одним важным процессом синтеза алкенов, начинающимся с самого алкена. [31] Он включает в себя добавление водорода и винильной группы (или алкенильной группы) через двойную связь.

Из алкинов

Восстановление алкинов является полезным методом для стереоселективного синтеза дизамещенных алкенов. Если требуется цис -алкен, обычно используется гидрирование в присутствии катализатора Линдлара (гетерогенный катализатор, состоящий из палладия, нанесенного на карбонат кальция и обработанного различными формами свинца), хотя гидроборирование с последующим гидролизом обеспечивает альтернативный подход. Восстановление алкина металлическим натрием в жидком аммиаке дает транс -алкен. [32]

Синтез цис- и транс-алкенов из алкинов
Синтез цис- и транс -алкенов из алкинов

При получении многозамещенных алкенов карбометаллирование алкинов может приводить к образованию большого разнообразия производных алкенов.

Перегруппировки и родственные реакции

Алкены могут быть синтезированы из других алкенов посредством реакций перегруппировки . Помимо метатезиса олефинов (описанного выше), могут быть использованы многие перициклические реакции , такие как реакция ена и перегруппировка Копа .

Перегруппировка Копа дивинилциклобутана в циклооктадиен
Перегруппировка Копа дивинилциклобутана в циклооктадиен

В реакции Дильса-Альдера производное циклогексена получается из диена и реакционноспособного или электронодефицитного алкена.


Приложение

Непредельные углеводороды широко используются для производства пластмасс, лекарств и других полезных материалов.

Естественное явление

Алкены широко распространены в природе. Растения являются основным природным источником алкенов в форме терпенов . [33] Многие из самых ярких природных пигментов являются терпенами; например , ликопин (красный в томатах), каротин (оранжевый в моркови) и ксантофиллы (желтый в яичном желтке). Самый простой из всех алкенов, этилен является сигнальной молекулой , которая влияет на созревание растений.

Номенклатура ИЮПАК

Хотя эта номенклатура не получила широкого распространения, согласно ИЮПАК, алкен — это ациклический углеводород, содержащий всего одну двойную связь между атомами углерода. [2] Олефины включают в себя более обширную группу циклических и ациклических алкенов, а также диенов и полиенов. [3]

Чтобы сформировать корень названий ИЮПАК для алкенов с прямой цепью, измените инфикс -an- в родительском слове на -en- . Например, CH 3 -CH 3 — это алкан ethANe . Поэтому название CH 2 =CH 2 — ethENe .

Для алкенов с прямой цепью, содержащих 4 или более атомов углерода, это название не полностью определяет соединение. Для этих случаев, а также для разветвленных ациклических алкенов, применяются следующие правила:

  1. Найдите самую длинную углеродную цепь в молекуле. Если эта цепь не содержит двойной связи, назовите соединение в соответствии с правилами наименования алканов. В противном случае:
  2. Пронумеруйте атомы углерода в этой цепи, начиная с конца, ближайшего к двойной связи.
  3. Определим положение k двойной связи как номер ее первого углерода.
  4. Назовите боковые группы (кроме водорода) согласно соответствующим правилам.
  5. Определите положение каждой боковой группы как номер углерода цепи, к которому она присоединена.
  6. Запишите позицию и название каждой боковой группы.
  7. Напишите названия алканов с той же цепью, заменив суффикс «-ан» на « к -ен».

Положение двойной связи часто указывается перед названием цепи (например, «2-пентен»), а не перед суффиксом («пент-2-ен»).

Позиции не обязательно указывать, если они уникальны. Обратите внимание, что двойная связь может подразумевать иную нумерацию цепи, чем та, которая используется для соответствующего алкана: (H
3С)
3С– СН
2– Ч.
3представляет собой «2,2-диметилпентан», тогда как (H
3С)
3С– СН = СН
2«3,3-диметил-1-пентен».

Более сложные правила применяются для полиенов и циклоалкенов . [4]

Наименование замещенных гекс-1-енов

цис–трансизомерия

Если двойная связь ациклического моноена не является первой связью цепи, то название, как построено выше, все еще не полностью идентифицирует соединение из-за цис - транс -изомерии . Тогда необходимо указать, находятся ли две одинарные связи C–C, соседние с двойной связью, на одной стороне ее плоскости или на противоположных сторонах. Для моноалкенов конфигурация часто указывается префиксами цис- (от латинского «по эту сторону») или транс- («через», «по другую сторону») перед названием соответственно; как в цис -2-пентене или транс -2-бутене.

Разница между цис- и транс- изомерами

В более общем смысле, цис - транс -изомерия будет существовать, если к каждому из двух атомов углерода в двойной связи присоединены два разных атома или группы. Учитывая эти случаи, ИЮПАК рекомендует более общую нотацию E–Z вместо префиксов цис и транс . Эта нотация рассматривает группу с наивысшим приоритетом CIP в каждом из двух атомов углерода. Если эти две группы находятся на противоположных сторонах плоскости двойной связи, конфигурация обозначается E (от немецкого entgegen, что означает «противоположный»); если они находятся на одной стороне, она обозначается Z (от немецкого zusammen , «вместе»). Эту маркировку можно изучить с помощью мнемонического правила « Z означает 'on ze zame zide'». [34]

Разница между E и Z изомерами

Группы, содержащие двойные связи C=C

ИЮПАК признает два названия для углеводородных групп, содержащих двойные связи углерод-углерод: винильная группа и аллильная группа. [4]

Смотрите также

Найдите значение слова «алкен» в Викисловаре, бесплатном словаре.
В Викицитатнике есть цитаты, связанные с алкенами .

Номенклатурные ссылки

Ссылки

  1. ^ abc Wade, LG (2006). Органическая химия (6-е изд.). Pearson Prentice Hall . стр. 279. ISBN 978-1-4058-5345-3.
  2. ^ ab IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «алкены». doi :10.1351/goldbook.A00224
  3. ^ abc IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «олефины». doi :10.1351/goldbook.O04281
  4. ^ abc Мосс, ГП; Смит, ПАС; Тавернье, Д. (1995). «Глоссарий названий классов органических соединений и реакционноспособных промежуточных продуктов на основе структуры (Рекомендации ИЮПАК 1995 г.)». Чистая и прикладная химия . 67 (8–9): 1307–75. doi : 10.1351/pac199567081307 . S2CID  95004254.
  5. ^ «Производство: Рост — это норма». Chemical and Engineering News . 84 (28): 59–236. 10 июля 2006 г. doi :10.1021/cen-v084n034.p059.
  6. ^ Слоан, Н. Дж. А. (ред.). "Последовательность A000631 (Число производных этилена с n атомами углерода)". Онлайновая энциклопедия целочисленных последовательностей . Фонд OEIS.
  7. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, стр. 23, ISBN 978-0-471-72091-1
  8. ^ ab Bansal, Raj K. (1998). "Правило Бредта". Механизмы органических реакций (3-е изд.). McGraw-Hill Education . стр. 14–16. ISBN 978-0-07-462083-0.
  9. ^ Фосетт, Фрэнк С. (1950). «Правило Бредта для двойных связей в атомно-мостиковых кольцевых структурах». Chem. Rev. 47 (2): 219–274. doi :10.1021/cr60147a003. PMID  24538877.
  10. ^ "Правило Бредта". Comprehensive Organic Name Reactions and Reagents . Том 116. 2010. С. 525–8. doi :10.1002/9780470638859.conrr116. ISBN 978-0-470-63885-9.
  11. ^ Дуань, Сюфан; Блок, Эрик; Ли, Чжэнь; Коннелли, Тимоти; Чжан, Цзянь; Хуан, Чжиминь; Су, Сюбо; Пань, И; У, Лифан (28 февраля 2012 г.). «Решающая роль меди в обнаружении одорантов, координирующих металлы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (9): 3492–7. Bibcode : 2012PNAS..109.3492D. doi : 10.1073/pnas.1111297109 . PMC 3295281. PMID  22328155 . 
  12. ^ Нгуен, Трунг; Кларк, Джим (23 апреля 2019 г.). «Физические свойства алкенов». Chemistry LibreTexts . Получено 27 мая 2019 г. .
  13. ^ Ophardt, Charles (2003). «Точки кипения и структуры углеводородов». Virtual Chembook . Получено 27 мая 2019 .
  14. ^ Хансон, Джон. "Обзор химических сдвигов в ЯМР-спектроскопии H". ups.edu . Получено 5 мая 2019 г.
  15. ^ ab "Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) алкенов". Chemistry LibreTexts . 23 апреля 2019 г. Получено 5 мая 2019 г.
  16. ^ "Органические соединения: физические и термохимические данные". ucdsb.on.ca . Получено 5 мая 2019 г. .
  17. ^ Шрайнер, Р. Л.; Герман, К. К. Ф.; Моррилл, Т. К.; Кертин, Д. Ю.; Фьюсон, Р. К. (1997). Систематическая идентификация органических соединений . Wiley. ISBN 0-471-59748-1.
  18. ^ "Бромное число". Компания Hach . Получено 5 мая 2019 г.
  19. ^ Кларк, Джим (ноябрь 2007 г.). «Механизм кислотно-катализируемой гидратации этилена». Chemguide . Получено 6 мая 2019 г. .
  20. ^ Смит, Майкл Б.; Марч, Джерри (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 978-0-471-72091-1
  21. ^ Баптиста, Маурисио С.; Кадет, Жан; Масио, Паоло Ди; Гхогаре, Ашвини А.; Грир, Александр; Хамблин, Майкл Р.; Лоренте, Каролина; Нуньес, Сильвия Кристина; Рибейро, Марта Симоэс; Томас, Андрес Х.; Виньони, Мариана; Йошимура, Таня Матеус (2017). «Фотосенсибилизированные реакции окисления типа I и типа II: руководящие принципы и механистические пути». Фотохимия и фотобиология . 93 (4): 912–9. doi : 10.1111/php.12716 . PMC 5500392. PMID  28084040 . 
  22. ^ Ода, Масаджи; Кавасе, Такеши; Курата, Хироюки (1996). «1,3,5-Циклооктатриен». Органические синтезы . 73 : 240. дои : 10.15227/orgsyn.073.0240.
  23. ^ ab Hartwig, John (2010). Organotransition Metal Chemistry: From Bonding to Catalysis . Нью-Йорк: University Science Books. стр. 1160. ISBN 978-1-938787-15-7.
  24. ^ Toreki, Rob (31 марта 2015 г.). "Комплексы алкенов". Металлоорганический гипертекстовый учебник . Получено 29 мая 2019 г.
  25. ^ Уэйд, LG (2006). Органическая химия (6-е изд.). Pearson Prentice Hall . стр. 309. ISBN 978-1-4058-5345-3.
  26. ^ Saunders, WH (1964). «Реакции элиминирования в растворе». В Patai, Saul (ред.). Химия алкенов . Химия функциональных групп PATAI. Wiley Interscience. стр. 149–201. doi :10.1002/9780470771044. ISBN 978-0-470-77104-4.
  27. ^ Cram, DJ; Greene, Frederick D.; Depuy, CH (1956). «Исследования по стереохимии. XXV. Эффекты затмения в реакции E21». Журнал Американского химического общества . 78 (4): 790–6. doi :10.1021/ja01585a024.
  28. ^ Бах, РД; Анджеевски, Денис; Дюсолд, Лоренс Р. (1973). «Механизм устранения Коупа». J. Org. Chem . 38 (9): 1742–3. doi :10.1021/jo00949a029.
  29. ^ Crowell, Thomas I. (1964). «Реакции конденсации с образованием алкенов». В Patai, Saul (ред.). Химия алкенов . Химия функциональных групп PATAI. Wiley Interscience. стр. 241–270. doi :10.1002/9780470771044.ch4. ISBN 978-0-470-77104-4.
  30. ^ Делод, Лионель; Ноэльс, Альфред Ф. (2005). «Метатезис». Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера . Weinheim: Wiley-VCH. стр. metanoel.a01. doi :10.1002/0471238961.metanoel.a01. ISBN 978-0-471-23896-6.
  31. ^ Vogt, D. (2010). «Асимметричное гидровинилирование, катализируемое кобальтом». Angew. Chem. Int. Ed . 49 (40): 7166–8. doi :10.1002/anie.201003133. PMID  20672269.
  32. ^ Цвайфель, Джордж С.; Нанц, Майкл Х. (2007). Современный органический синтез: Введение . WH Freeman. стр. 366. ISBN 978-0-7167-7266-8.
  33. ^ Нинкуу, Винсент; Чжан, Линь; Янь, Цзяньпэй; и др. (июнь 2021 г.). «Биохимия терпенов и последние достижения в области защиты растений». Международный журнал молекулярных наук . 22 (11): 5710. doi : 10.3390/ijms22115710 . PMC 8199371. PMID  34071919. 
  34. ^ Макмарри, Джон Э. (2014). Органическая химия с биологическими приложениями (3-е изд.). Cengage Learning. стр. 189. ISBN 978-1-285-84291-2.