Alkane/Alkene/Alkyne/R-Hlg/R-OH/R-O-R/R-R=O Flashcards
C + H2
400*C, 250 atm. Fe2O3 -> СnH2n+2
> CH=CH< + H2
Ni, Pt, Pd -> -CH2-CH2-
-C≡С- + H2
Ni, Pt, Pd -> -CH2-CH2-
R-Cl(Br,I) + H2
Pd/BaCO3 (BaSO4) -> R-H + H-Cl(Br,I)
Реакция Роземунда
R-I + HI
<=> R-H + I2 (дешевле)
CH3-CH2-I + Mg
0*C, эфир CH3-CH2-MgI (этилмагнийбромид, реактив Гриньяра)
CH3-CH2-MgI + H2O
-> CH3-CH3 + Mg(OH)I (гидролиз реактива Гриньяра)
2CH3-CH2-I + 2Nа
-> CH3-CH2-CH2-CH3 + 2NaCl (Вюрц. Получение алканов сим. строения из-за образующейся смеси. Реакционная способность уменьшается R-I>R-Br>R-Cl. Удовлетворительный выход лишь для первичных галогеналканов)
2CH3-CH2-COOK + 2H2O
электролиз -> CH3-CH2-CH2-CH3 + 2CO2 + 2NaOH + H2
Механизм (на аноде):
CH3-CH2-COO- -> CH3-CH2-COO*
CH3-CH2-COO* -> CH3-CH2* + CO2
2CH3-CH2* -> CH3-CH2-CH2-CH3
(Метод Кольбе. Получение алканов сим. строения)
CH3-COONa + NaOH
сплавление -> CH3-H + Na2CO3
дек. солей карб. кислот ИЛИ щелочная плавка. С другими кислотами низкий выход
CH4 + Cl2
hv ИЛИ 300-400*С -> CH3Cl + HCl
Механизм: 1. Зарождение цепи: Cl2 (hv ИЛИ 300-400*С) -> 2Cl* 2. Развитие цепи (основа): Cl* + CH4 -> HCl + CH3* CH3* + Cl2 -> CH3-Cl + Cl* 3. Обрыв цепи (равные шансы): Cl* + Cl* -> Cl2 CH3* + CH3* -> CH3-CH3 CH3* + Cl* -> CH3-Cl
CH4 + Br2
hv -> CH3Br (бромметан, метилбромид) + HBr
аналогично хлорирлованию
CH4 + I2
<=> CH3I + HI
равновесие смещается окислителями. в практике мало применяется
CH3-CH(CH3)-CH3 + HNO3 (разб.)
100-120*С -> CH3-C(NO2)(CH3)-CH3 + H2O
ИЛИ
CH3-C(O-N=O)(CH3)-CH3 + H2O
(Реакция Коновалова, жидкофазное нитрование)
Механизм:
HNO3 -> N2O4
- N2O4 -> 2NO2*
- RH + NO2* -> R* + HNO2
R* + HNO3 -> RNO2 + OH*
RH + OH -> R + H2O - обрыв.
NO2* <=> O=N*=O <=> *O-N=O (резонансные структуры)
CH3-CH2-CH3 + HNO3 150-400*C
Парафазное нитрование: CH3-CH(NO2)-CH3 - 40% CH3-CH2-CH2-NO2 - 25% CH3-CH2-NO2 - 10% CH3-NO2 - 25%
CH3-CH(CH3)-CH3 + SO2 + Cl2
hv, 20*C -> CH3-CH(CH3)-CH2-SO2Cl
2-метилпропан-1-сульфонилхлорид
(стерический фактор)
побочный продукт: CH3-CCl(CH3)-CH3
механизм:
1. зарождение цепи:
Cl2 -> 2Cl*
2. развитие:
радикал хлора сталкивается с молекулой, рвёт Cтрет-H и Cперв-Н связи (получаются углерадикалы и HCl)
SO2 + Cl* -> SO2Cl*
SO2 вступает из-за большого размера с крайним радикалом:
CH3-CH(CH3)-CH2* + SO2 -> CH3-CH(CH3)-CH2SO2*
далее к этому радикалу присоединяется Cl2:
R-CH2SO2* + Cl2 -> R-SO2Cl + Cl*
- обрыв цепи:
CH3-CH(CH3)-CH2* + SO2Cl* -> CH3-CH(CH3)-CH2SO2Cl
CH3-CH(CH3)-CH3 + SO2 + O2
Сульфоокисление:
CH3-CH(CH3)-CH2-SO3H
2-метилпропан-1-сульфоновая кислота
цепочка окисления метана
CH4 -> CH3OH -> CH2=O -> HCOOH -> CO2 + H2O
остановить окисление можно для высших карб кислот
CnH2n+2
>1000C
300-700C
1000 - C + H2;
300-700 -предельные, непредельные, ароматические углеводороды
- распад по B C-C связи: этилен и радикал с более короткой цепью
- R-HC(H)-CH2* -> R-CH2-CH3 + R-HC=CH2
- рекомбинация радикалов (менее вероятна):
R-H2C-CH2* -> R-(H2C)4-R
CH3-CH2-CH2-CH3 в алкен
Cr2O3/Al2O3, 450*C -> CH3-CH2-CH=CH2 / CH3-CH=CH-CH3
Смесь.
CH3-CH2-CH(Cl)-CH3
KOHтв. или KOHспирт. р-р. -> CH3-CH=CH-CH3 + KCl + H2O
элиминирование. Правило Зайцева.
CH3-CH2-CH(OH)-CH3
H2SO4conc, t*C -> CH3-CH=CH-CH3 + H2O
Правило зайцева
Реакц. способность уменьшается в ряду третич.>вторич.>первич.
CH3-CH(Cl)-CH2-Cl
Zn(пыль) -> CH3-CH=CH2 + ZnCl2
Вицинальные дигалогеналканы труднодоступны, их получают из соответствующих алкенов
CH3-C≡СH3 + H2
BaCO3 + (Pt/Pd) -> CH3-CH=CH2
Pt,Pd на отравленном даёт алкен.
Ni - даёт алкан.
CH3-CH=CH2 + Cl2 (Ae)
-> CH3-CH(d+Cl-Cld-)=CH2 (пи-комплекс) -> CH3-C(+)CH-CH2-Cl -> CH3-CH(Cl)-CH2-Cl
пи-компекс образуется перекрыванием орбиталей пи-связи алкена и орбиталей молекулы галогена, это вызывает поляризацию ковалентной неполярной связи в молекуле галогена.
СH3-CH=CH2 + Br2 (Ae)
пи-комплекс -> бромониевый ион -> CH3-CH(Br)-CH2-Br
E-присоединение
CH3-CH=CH2 + H-X (Ae)
x=I,Br,Cl,F
CH3-CH(X)-CH3.
степень ионизации, реакц. способность падает: HI>Hbr>HCl>HF
CH3-CH=CH2 + H2SO4conc
Ae
->CH3-CH(OSO3H)-CH3
изопропилгидросульфат
CH3-CH=CH2 + H2O (Ae)
H2SO4conc -> CH3-CH(OH)-CH3
механизм:
- протон присоединяется к углероду, образуя вторичный карбкатион (наиболее устойчивый)
- к карбкатиону присоединяется кислород молекулы воды (неподелённая эл. пара на вакантную орбиталь), образуя оксониевый ион
- оксониевый ион стабилизируется депротонированием с образованием спирта и серной кислоты.
CH3-CH=CH2 + Cl2 + H2O
Ae
-> CH3-CH(OH)-CH2-Cl
мех:
- пи-комплекс
- вторичный карбкатион
- оксониевый ион
- соляная к-та + пропиленхлоргидрин
CH3-CH=CH2 + (BH3)2 (Ae)
(CH3-CH2-CH2-)3B
трипропилбор
B->H связи.
электрофильный центр - атом бора
CH3-CH=CH2 + Cl2 (Ar)
hv / 300-400*C -> CH3-CH(Cl)-CH2-Cl
CH3-CH=CH2 + HBr (Ar)
Караш
CH3-CH2-CH2-Br
механизм:
H2O2 -> 2OH*
2OH* + HBr -> H2O + Br*
CH3-CH=CH2 + Br* -> CH3-C*H-CH2Br
CH3-CH-CH2Br + HBr -> CH3-CH2-CH2Br + Br
Гидробромирование - перекисный эффект Караша
Только для HBr
Стерический ф-ор, устойчивость радикала.
CH3-CH=CH2 + H2
kat -> CH3-CH2-CH3
на Pt и Pd при t=20*C
nCH2=CH2
kat -> [-CH2-CH2-]n
степень полимеризации составляет от 18000 до 50000 мономеров
CH2=CH-CH2-CH(CH3)-CH3 + Cl2
500-600*C
CH2=CH-CH(Cl)-CH(CH3)-CH3
проходит через образование наиболее устойчивого радикала (с мезомерным эффектом)
CH2=CH-CH3 + O2 (без кат.)
-> CH2=CH-CH-O-O-H -> CH2=CH-CH2-OH
ИЛИ
-> CH2=CH-CH-O-O-H -> CH2=CH-C(O)-H
окислению подвергается наиболее подвижный атом водорода по бэта-связи
CH3-CH=CH2 + O2 (kat)
Ag-> CH3-CH-O-CH2-
окись пропилена
CH3-CH=CH2 + CH3-C(O)-OOH
-> CH3-CH-(-O-)-CH2 + CH3-COOH
окись пропилена
Р-я Прилежаева
CH3-CH=CH2 + KMnO4 (2%)
CH3-CH(OH)-CH2-OH
Р-я Вагнера. слабощелочная или нейтр среда, на холоду. Обесцвечивание р-ва
CH3-CH=CH2 + H2O2
OsO4 -> CH3-CH(OH)-CH2-OH
CH3-CH=C(CH3)-CH3 + KMnO4conc.
CH3COOH + CH3-C(O)-CH3
CH3-CH=C(CH3)-CH3 + O3
-> озонид (твёрдый, взрывоопасный) -> CH3-C(O)-H + CH3-C(O)-CH3
CaO + 3C ->
2000*C -> CaC2+ CO
CaC2 + 2H2O -> HC≡СH + Ca(OH)2
2CH4
пиролиз
> 1400*C -> HC≡CH + 3H2
выход 12-14%
без доступа воздуха
2C + H2
3000*C -> HC≡CH
трудно, ацетилен легко горит в плазме
CH3-CH(Cl)-CH2-Cl + KOH(сп.р-р.)
-ин
t*C -> CH3-C≡CH + KCl + H2O
вицинальный дигалогеналкан
CH3-CH2-CH(Cl)-Cl + KOH(сп.р-р.)
-ин
t*C -> CH3-C≡CH + KCl + H2O
геминальный дигалогеналкан
CH3-CH2-C(Br)2-CH(Br)2 + Zn
CH3-CH2-C≡CH + 2ZnBr2
HC≡CH + NaNH2
HC≡CNa + NH3;
HC≡CNa + R-CH2-Br -> HC≡C-CH2-R +NaBr;
HC≡C-CH2-R + NaNH2 -> NaC≡C-CH2-R + NH3;
NaC≡C-CH2-R + R1-CH2-Br -> R-CH2-C≡C-CH2-R1 + NaBr
HC≡CH + CH3MgI
HC≡CMgI + CH4;
HC≡CMgI + R-CH2-I -> HC≡C-CH2-R + MgI2
CH3-C≡C-CH3 + Br2
E-1,2-дибромэтан -> 1,1,2,2-тетрабромэтан
аналогично алкенам
HC≡CH + HCl (Ae)
Hg^2+, 150-200*C -> H2C=CHCl;
H2C=CHCl + HCl -> CH3-CHCl2
HC≡CH + H2O Ae
H2SO4, HgSO4 -> [CH2=CH-OH] <=> CH3-C(=O)H
Енол изомеризуется в карбонильную форму (правило Эльтекова, кето-енольная таутомерия. Таутомеры - изомеры, находящиеся в подвижном равновесии)
Механизм:
CH3->C≡CH + Hg^2+ <=> CH3-C(->Hg^2+)≡CH;
CH3-C(->Hg^2+)≡CH + H2O - H+ -> [CH3-C(OH)=CH-Hg+];
[CH3-C(OH)=CH-Hg+] <=> CH3-C(=O)-CH2-Hg+;
CH3-C(=O)-CH2-Hg+ + H+ -Hg^2+ -> CH3-C(=O)-CH3
Р-я Кучерова
CH3-C≡CH + HBr Ar
H2O2 -> CH3-CH2-CH(Br)2
мех.:
H2O2 <=> 2OH
HBr + OH -> H2O + Br*
CH3-C≡CH + Br* -> CH3-C*=CHBr
ридикал брома к первичному, т.к. новый радикал стабильнее и стерический ф-ор.
CH≡CH + C2H5OH
AN
C2H5ONa -> CH2=CH(OC2H5)
Этилвиниловый эфир. полимер - бальзам Шостаковского
мех.:
CH3ONa -> CH3O- + Na+
CH3-C≡CH + CH3O- -> CH3-C(OCH3)=CH^-
CH3-C(OCH3)=CH^- + CH3OH -> CH3-C(OCH3)=CH2 + CH3O-
AN
CH3-C≡CH + CH3COOH
AN
CH3COONH4 -> CH3-C(O-C(=O)CH3)=CH2
изопропенилацетат
аналогично спиртам
AN
CH3-C≡CH + HCN
AN
Cu2(CN)2 -> CH3-C(CN)=CH2
CH3-C≡CH + NaNH2
NH3 жид. -> CH3-C≡CNa
алкиниды устойчивы в растворах и взрывоопасны в твёрдом виде
CH3-C≡CH + CH3MgI
-> CH3-C≡CMgI + CH4
реактив Иоцича
алкиниды устойчивы в растворах и взрывоопасны в твёрдом виде
CH3-C≡CH + Ag(NH3)2OH
реактив Толленса
-> CH3-C≡C-Ag (бел.) + NH3
алкиниды устойчивы в растворах и взрывоопасны в твёрдом виде
CH3-C≡CH + Cu(NH3)2Cl
-> CH3-C≡C-Cu (кр.) + NH4Cl
алкиниды устойчивы в растворах и взрывоопасны в твёрдом виде
R-C≡C-H + NaOCl
-> R-C≡C-Cl + NaOH
хлорпроизводные - самовоспламеняющиеся в-ва.
HC≡CH + H-C(=O)-H
HC≡CCu -> HC≡C-CH2-OH
Пропаргиловый спирт
гидроксиметилирование Реппе
CH3-C≡CH + CH3-C(=O)-CH3
KOHтв. -> CH3-C(CH3)(OH)-C≡C-CH3
р-я Фаворского
2CH≡CH
Cu2Cl2, NH4Cl -> CH2=CH-C≡CH
р-я Ньюленда
3CH≡CH
450*, акт. уголь -> C6H6
R-OH + PCl3
-> R-Cl + P(OH)3
для получения алкилбромидов и алкилиодидов реакцию проводят, вводя в реакционную массу красный фосфор и молекулярные галогены.
R-OH + PCl5
HO-CH2-CH2-OH + PCl5
- > R-Cl + POCl3 + HCl
- > Cl-CH2-CH2-Cl + POCl3 + HCl
R-OH + SOCl2
HO-CH2-CH2-OH + SOCl2
- > R-Cl + SO2(g) + HCl(g)
- > Cl-CH2-CH2-Cl + SO2(g) + HCl(g)
получаются чистые R-Hgl
R-C(H/R)=O + PCl5
->R-C(H/R)Cl2 + POCl3
R-Cl + Ag-F
->R-F + Ag-Cl(осад.)
R-Cl + KI
-> R-I + KCl
у йода больше нуклеофильность
R-Cl + H2O
<=> ROH + HCl
SN
R-Cl + NaOH
-> ROH + NaCl
механизм SN1
- образование карбкатиона с Сsp2, Медленно.
- атака Сsp2 нуклеофилами с противоположных сторон.
В итоге рацемическая смесь.
На скорость реакции основную роль оказывает скорость первой реакции V=k[RX]1
В полярных ионизирующих растворителях (CH3COOH, HCOOH. H2O).
Принцип Свена - без гидратации уходящего иона нет реакции SN.
Энергия диссоциации в водяной фазе почти в четыре раза ниже, чем в газовой (CH3Cl).
Карбкатионы устойчивые (с +М или третичные)
механизм SN2
- Атака нуклеофилом Сsp3(d+). Медленно.
- Переходное состояние, пятивалентный Csp2
- обращение конфигурации, зонтичный эффект.
В несольватирующих растворителях. Биполярные апротонные растворители: ДМФА, ДМСО, CH3C≡N
Первичные галогеналканы образовывают устойчивое переходное состояние.
Сильные нуклеофилы увеличивают скорость замещения. Понижается энергия активации.
V=k[RX]1[Nu]1
R-Cl + RO-Na+
-> R-O-R + NaCl
р-я Вильямсона
только первичные R-Hlg
R-Cl + CH3-COOAg
-> CH3-COOR + AgCl
R-Cl + NH3(изб.)
- > R-NH2 + NH4Cl
- > R2NH
- > R3N
R-Cl + KSH
-> R-SH + KCl
R-Cl + K2S
-> R-S-R + KCl
R-Cl + AgNO2
-> R-NO2 + AgCl
нитроалкан. SN1
AgNO2 слабо диссоц., нуклеофильный центр N**
R-Cl + KNO2
-> R-O-N=O + KCl
алкилнитрит. SN2
KNO2 <=> K+ + O=N**-O^- (бинуклеофил, у которого более сильный нуклеофильный центр - атом кислорода)
R-Cl + AgC≡N
-> R-N≡C + AgCl(осад.) SN1
R-Cl + KC≡N
-> R-C≡N + KCl (SN2)
Сильные нуклеофилы, вызывающие преобладание р-ии E над SN в трет. R-Hlg:
CH3^-; HC≡C^-; NH2^-; RO^-; NH3.
Сильный Nu быстро стабилизируется, отщепляя водород от альфа-положения к связи C-Hlg.
Взаимодействие с вакантной орбиталью карбкатиона стерически затруднено.
R-OH + KOH
<=> R-O^-K^+ + H2O
R-O^- более сильный Nu, чем HO^-
CH3-C(Cl)(CH3)-CH2-CH3 + RO^-
-ROH -> CH3-C(CH3)=CH-CH3 + Cl^-
Ограничение р-ии Вильямсона: с третичными будет элиминирование
CH3-C(Cl)(CH3)-CH3 + HC≡C^-
-HC≡CH -> CH3-C(CH3)=CH2 + Cl^-