ETİLEN SERİSİNİN DOYMAMIŞ VEYA DOYMAMIŞ HİDROKARBONLARI
(ALKENLER VEYA OLEFİNLER)
Alkenler, veya olefinler(Latince olefiant - yağ - eski bir isimdir, ancak kimya literatüründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu ismin nedeni elde edilen etilen klorür XVIII yüzyıl, - sıvı yağlı madde.) - Moleküllerinde karbon atomları arasında bir çift bağ bulunan alifatik doymamış hidrokarbonlar.
Alkenler, moleküllerinde karşılık gelen alkanlardan (aynı sayıda karbon atomuna sahip) daha az hidrojen atomu içerir, bu nedenle bu tür hidrokarbonlara denir. sınırsız veya doymamış.
Alkenler genel formülle homolog bir seri oluşturur CnH2n
1. Homolog alken serileri
|
İLE nH2n alken |
İsimler, sonek EH, İLEN |
|
C2H4 |
Bu tr, Bu Ilen |
|
C3H6 |
propen |
|
C4H8 |
büten |
|
C5H10 |
penten |
|
C6H12 |
heksen |
Homologlar:
İLEH 2 = CH 2 eten
İLEH 2 = CH- CH 3 propen
İLEH2 =CH-CH2-CH3büten-1
İLEH2 =CH-CH2-CH2 -CH 3 penten-1
2. Fiziksel özellikler
Etilen (eten) – renksiz gazçok hafif tatlımsı bir kokuya sahip, havadan biraz daha hafif, suda az çözünür.
C 2 – C 4 (gazlar)
C 5 – C 17 (sıvılar)
C 18 – (katı)
· Alkenler suda çözünmez, organik çözücülerde (benzin, benzen vb.) çözünür.
Sudan daha hafif
Mr arttıkça erime ve kaynama noktaları artar
3. En basit alken etilen - C2H4
Yapısal ve elektronik formül etilen şu şekle sahiptir:
Etilen molekülünde hibridizasyona uğrar S- ve iki P-C atomlarının yörüngeleri ( sp 2 -hibridizasyon).
Böylece, her C atomunun üç hibrit yörüngesi ve bir hibrit olmayan yörüngesi vardır. P-orbitaller. C atomlarının hibrit yörüngelerinden ikisi karşılıklı olarak örtüşür ve C atomları arasında oluşur
σ - bağ. C atomlarının geri kalan dört hibrit yörüngesi aynı düzlemde dört ile örtüşmektedir. S H atomlarının -orbitalleri ve ayrıca dört σ - bağı oluşturur. Hibrit olmayan iki P C atomlarının -orbitalleri, σ-bağ düzlemine dik olarak konumlandırılmış bir düzlemde karşılıklı olarak örtüşür; bir tane oluştu P- bağlantı.
Doğası gereği P- bağlantı σ - bağlantıdan oldukça farklıdır; P- Molekül düzleminin dışındaki elektron bulutlarının örtüşmesi nedeniyle bağ daha az güçlüdür. Reaktiflerin etkisi altında P- bağlantı kolayca kopar.
Etilen molekülü simetriktir; tüm atomların çekirdekleri aynı düzlemde bulunur ve bağ açıları 120°'ye yakındır; C atomlarının merkezleri arasındaki mesafe 0,134 nm'dir.
Atomlar çift bağla bağlıysa, elektron bulutları olmadan dönmeleri imkansızdır. P- bağlantı açılmadı.
4. Alkenlerin izomerizmi
İle birlikte karbon iskeletinin yapısal izomerizmi Alkenler öncelikle diğer yapısal izomerizm türleri ile karakterize edilir - çoklu bağ pozisyonu izomerizmi Ve sınıflar arası izomerizm.
İkincisi, alken dizisinde uzaysal izomerizm ikame edicilerin farklı pozisyonlarıyla ilişkili çift bağ, etrafında molekül içi rotasyonun imkansız olduğu.
Alkenlerin yapısal izomerizmi
1. Karbon iskeletinin izomerizmi (C 4 H 8'den başlayarak):
2. Çift bağın pozisyonunun izomerizmi (C4H8'den başlayarak):
3. C3H6 ile başlayan sikloalkanlarla sınıflar arası izomerizm:
Alkenlerin uzaysal izomerizmi
Atomların bir çift bağ etrafında dönmesi, onu kırmadan mümkün değildir. Bunun nedeni, p-bağının yapısal özelliklerinden kaynaklanmaktadır (p-elektron bulutu, molekül düzleminin üstünde ve altında yoğunlaşmıştır). Atomların sıkı bağlanması nedeniyle dönme izomerizmiçift bağa göre görünmüyor. Ama mümkün oluyor cis-trans-izomerizm.
Çift bağdaki iki karbon atomunun her birinde farklı ikame edicilere sahip olan alkenler, ikame edicilerin p-bağının düzlemine göre konumları farklı olan iki uzaysal izomer formunda mevcut olabilir. Yani, buten-2 molekülünde CH3 –CH=CH–CH3 CH3 grupları çift bağın bir tarafında bulunabilir. cis-izomer veya farklı taraflar V trans-izomer.
DİKKAT!
cis-trans- Çift bağdaki C atomlarından en az birinin 2 aynı ikame ediciye sahip olması durumunda izomerizm ortaya çıkmaz.
Örneğin,
buten-1 CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 sahip değil cis- Ve trans-izomerler, çünkü 1. C atomu iki özdeş H atomuna bağlanır.
İzomerler cis- Ve trans- sadece fiziksel olarak farklı değil
,
ama aynı zamanda kimyasal özellikler, çünkü Bir molekülün parçalarının uzayda birbirine yakınlaştırılması veya uzaklaştırılması kimyasal etkileşimi teşvik eder veya engeller.
Bazen cis-trans-izomerizm tam olarak doğru bir şekilde adlandırılmamıştır geometrik izomerizm . Yanlışlık şudur Tüm uzaysal izomerler geometrileri bakımından farklılık gösterir ve yalnızca cis- Ve trans-.
5. İsimlendirme
Alkenler basit yapı genellikle alkanlardaki -ane son ekinin yerine getirilmesiyle çağrılır -ilen: etan - etilen, propan - propilen vb.
İle sistematik isimlendirme Etilen hidrokarbonların isimleri, karşılık gelen alkanlardaki -an ekinin -en ekiyle değiştirilmesiyle yapılır (alkan - alken, etan - eten, propan - propen, vb.). Ana zincirin seçimi ve adlandırma sırası alkanlarla aynıdır. Ancak zincirin mutlaka bir çift bağ içermesi gerekir. Zincirin numaralandırılması bu bağlantının en yakın olduğu uçtan başlar. Örneğin:
Doymamış (alken) radikaller önemsiz isimlerle veya sistematik isimlendirmeyle adlandırılır:
(H2C=CH-)vinil veya etenil
(H2C=CH-CH2) alil
Genel formül alkenler: CnH2n(n 2)
Homolog alken serisinin ilk temsilcileri:
Alken formülleri, karşılık gelen alkan formüllerinden yapılabilir ( doymuş hidrokarbonlar). Alkenlerin isimleri, karşılık gelen alkanın -an ekinin -ene veya –ylen ile değiştirilmesiyle oluşturulur: bütan - butilen, pentan - penten, vb. Çift bağa sahip karbon atomunun sayısı, adından sonra Arap rakamıyla gösterilir.
Çift bağın oluşumunda rol oynayan karbon atomları sp-hibridizasyon durumundadır. Hibrit yörüngelerin oluşturduğu üç bağ, aynı düzlemde birbirine 120° açıyla yerleştirilmiştir. Hibrit olmayan p-orbitallerin yanal örtüşmesiyle ek bir bağ oluşturulur:
C=C çift bağının uzunluğu (0,133 nm), uzunluğundan daha azdır tek bağ(0,154 nm). Çift bağın enerjisi tek bağın enerjisinin iki katından azdır çünkü -bağın enerjisi -bağın enerjisinden daha azdır.
Alken izomerleri
Etilen dışındaki tüm alkenlerin izomerleri vardır. Alkenler, karbon iskeletinin izomerizmi, çift bağın konumunun izomerliği, sınıflar arası ve uzaysal izomerizm ile karakterize edilir.
Propenin (C3H6) sınıflar arası izomeri siklopropandır. Büten (C4H8) ile başlayarak, çift bağın (buten-1 ve buten-2) konumunda izomerizm, karbon iskeletinin izomerizmi (metilpropen veya izobutilen) ve ayrıca ortaya çıkar. uzaysal izomerizm(cis-buten-2 ve trans-buten-2). Cis izomerlerinde sübstitüentler çift bağın bir tarafında, trans izomerlerinde ise zıt taraflarında bulunur.
Kimyasal özellikler Ve kimyasal aktivite Alkenler moleküllerinde çift bağ bulunmasıyla belirlenir. Alkenler için en yaygın reaksiyonlar elektrofilik katılmadır: hidrohalojenasyon, hidrasyon, halojenasyon, hidrojenasyon, polimerizasyon.
Çift bağa kalitatif reaksiyon - renk değişikliği brom suyu:
“Alken formülü” konulu problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | C3H5Cl bileşimine sahip bir madde bromlu suyun rengini giderebilen kaç izomer içerir? Yazmak yapısal formüller bu izomerler |
| Çözüm | C3H5Cl, C3H6 hidrokarbonunun bir monoklor türevidir. Bu formül ya propene, bir çift bağa sahip bir hidrokarbona ya da siklopropana (bir siklik hidrokarbon) karşılık gelir. Bu madde bromlu suyun rengini bozar, yani çift bağ içerir. Üç karbon atomu yalnızca bu yapıyı oluşturabilir: çünkü karbon iskeletinin izomerliği ve çift bağın konumu bu kadar çok sayıda karbon atomu ile imkansızdır. Belirli bir moleküldeki yapısal izomerizm, yalnızca klor atomunun çift bağa göre konumundaki değişiklik nedeniyle mümkündür: 1-kloropropen için cis-trans izomerizmi mümkündür: |
| Cevap | Sorun koşulları 4 izomer tarafından karşılanmaktadır |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | 11,2 l (n.s.) hacimli izomerik hidrokarbonların (hidrojen yoğunluğu 21 olan gazlar) bir karışımı ile reaksiyona sokuldu brom suyu. Sonuç, karşılık gelen dibromo türevinin 40.4 gramıydı. Bu hidrokarbonların yapısı nedir? Karışımdaki hacimsel içeriğini (% olarak) belirleyin. |
| Çözüm | Hidrokarbonların genel formülü C x H y'dir. Hidrokarbonların molar kütlesini hesaplayalım: Bu nedenle hidrokarbonların formülü C3H6'dır. Bu formüle sahip yalnızca iki madde vardır; propen ve siklopropan. Yalnızca propen bromlu su ile reaksiyona girer: Dibromo türevi maddenin miktarını hesaplayalım: Reaksiyon denklemine göre: n(propen) mol Karışımdaki toplam hidrokarbon miktarı şuna eşittir: |
4. Alkenlerin kimyasal özellikleri
Etilendeki çift karbon-karbon bağının enerjisinin (146 kcal/mol), etandaki tek C-C bağının enerjisinin (288 = 176 kcal/mol) iki katından önemli ölçüde daha düşük olduğu ortaya çıktı. Etilendeki -C-C bağı daha güçlü bağlantılar bu nedenle, iki yeni basit bağın oluşmasıyla bir -bağın bölünmesinin eşlik ettiği alken reaksiyonları termodinamik açıdan olumlu bir süreçtir. Örneğin, hesaplanan verilere göre gaz fazında, gerçek mekanizmalarından bağımsız olarak aşağıdaki reaksiyonların tümü önemli bir negatif entalpi ile ekzotermiktir.
Moleküler yörüngeler teorisi açısından bakıldığında -bağın -bağdan daha reaktif olduğu sonucuna varılabilir. Etilenin moleküler yörüngelerini ele alalım (Şekil 2).
Gerçekten de etilenin bağlanma yörüngesi daha fazladır. yüksek enerji, bağlanma -orbitalinden farklı olarak ve bunun tersi durumda, etilenin antibağ *-orbitalinin, C=C bağının antibağ *-orbitalinin altında yer alması söz konusudur. Normal koşullar altında etilenin *- ve *-orbitalleri boştur. Sonuç olarak, etilenin ve onları belirleyen diğer alkenlerin sınır yörüngeleri tepkime-yörüngeler olacak.
4.1. Alkenlerin katalitik hidrojenasyonu
Etilen ve diğer alkenlerin alkanlara hidrojenlenmesine ısı salınımı eşlik etmesine rağmen, bu reaksiyon yalnızca belirli katalizörlerin varlığında gözle görülür bir hızda meydana gelir. Katalizör, tanımı gereği reaksiyonun termal etkisini etkilemez ve rolü, aktivasyon enerjisini azaltmaya indirgenir. Alkenlerin heterojen ve homojen katalitik hidrojenasyonunu birbirinden ayırmak gerekir. Heterojen hidrojenasyonda ince öğütülmüş metal katalizörler kullanılır - platin, paladyum, rutenyum, rodyum, osmiyum ve nikel veya saf formu veya inert taşıyıcılar üzerinde biriktirilir - BaSO 4, CaCO 3, aktif karbon, Al 2 O 3, vb. Hepsi çözünmez organik ortamlar ve heterojen katalizörler olarak görev yaparlar. Bunların arasında en aktif olanları rutenyum ve rodyumdur, ancak platin ve nikel en yaygın olanıdır. Platin genellikle Adams katalizörü olarak bilinen kara dioksit PtO2 formunda kullanılır. Platin dioksit, kloroplatinik asit H2PtCl6'nın eritilmesiyle elde edilir. 6H20 veya sodyum nitratlı amonyum hekzakloroplatinat (NH4)2PtCl6. Alkenlerin bir Adams katalizörü ile hidrojenasyonu genellikle normal basınçta ve 20-50 0 C sıcaklıkta alkol, asetik asit, etil asetat içerisinde gerçekleştirilir. Hidrojen içinden geçtiğinde, platin dioksit reaksiyon kabında doğrudan hidrojenasyonu katalize eden platin siyahına indirgenir. İnert desteklerde diğer daha aktif platin grubu metaller kullanılır; örneğin Pd/C veya Pd/BaS04, Ru/Al203; Rh/C, vb. Kömür üzerinde desteklenen paladyum, 0-20 0 C'de ve normal basınçta bir alkol çözeltisi içinde alkenlerin alkanlara hidrojenasyonunu katalize eder. Nikel genellikle "Raney nikeli" adı verilen formda kullanılır. Bu katalizörü elde etmek için, bir nikel-alüminyum alaşımı, alüminyumun neredeyse tamamını çıkarmak için sıcak sulu alkali ile ve ardından nötr bir reaksiyona kadar suyla işlenir. Katalizör gözenekli bir yapıya sahiptir ve bu nedenle iskelet nikel katalizörü olarak da adlandırılır. Alkenlerin Raney nikeli üzerinden hidrojenasyonu için tipik koşullar, 5-10 atm düzeyinde bir basınç ve 50-100 0 C sıcaklıkta kullanılmasını gerektirir; bu katalizör, platin grubu metallerden çok daha az aktiftir, ancak daha ucuzdur . Aşağıda asiklik ve siklik alkenlerin heterojen katalitik hidrojenasyonunun bazı tipik örnekleri verilmiştir:
Her iki hidrojen atomu da katalizör metalinin yüzeyinden çift bağın karbon atomlarına eklendiğinden, ekleme genellikle çift bağın bir tarafında meydana gelir. Bu tür bağlantıya denir eş anlamlısı- katılım. İki reaktif fragmanının birbirine eklendiği durumlarda çeşitli taraflarçoklu bağ (çift veya üçlü) oluşur anti- katılım. Şartlar eş anlamlısı- Ve anti- terimlere anlam bakımından eşdeğerdir cis- Ve trans-. Karışıklığı önlemek ve terimlerin yanlış anlaşılmasını önlemek için eş anlamlısı- Ve anti- bağlantı türüne ve şartlara bakın cis- Ve trans- alt tabakanın yapısına.
Alkenlerdeki çift bağ, diğer birçok fonksiyonel gruba (C=O, COOR, CN, vb.) kıyasla daha yüksek oranda hidrojenlenir ve bu nedenle, hidrojenasyon gerçekleştirilirse C=C çift bağının hidrojenlenmesi genellikle seçici bir işlemdir. içinde ılıman koşullar(0-20 0 C ve atmosferik basınç). Aşağıda bazı tipik örnekler verilmiştir:
Benzen halkası bu koşullar altında indirgenmez.
Büyük ve önemli önemli başarı Katalitik hidrojenasyonda, homojen bir çözelti içinde hidrojenasyonu katalize eden çözünür metal komplekslerinin keşfidir. Metal katalizörlerin yüzeyindeki heterojen hidrojenasyonun, alkenlerin izomerizasyonu ve tek karbon-karbon bağlarının bölünmesi (hidrojenoliz) gibi bir takım önemli dezavantajları vardır. Homojen hidrojenasyonun bu dezavantajları yoktur. Arka son yıllar Homojen hidrojenasyon katalizörlerinin büyük bir grubu (çeşitli ligandları içeren geçiş metali kompleksleri) elde edilmiştir. Homojen hidrojenasyon için en iyi katalizörler, rodyum (I) ve rutenyum (III) klorürlerin trifenilfosfin - tris(trifenilfosfin)rodyum klorür (Ph 3 P) 3 RhCl (Wilkinson katalizörü) ve tris(trifenilfosfin) rutenyum hidroklorür (Ph 3 P) ile kompleksleridir. ) 3 RuHCl. En erişilebilir rodyum kompleksi, rodyum(III) klorürün trifenilfosfin ile reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Wilkinson rodyum kompleksi çift bağı hidrojenlemek için kullanılır. normal koşullar.
Homojen katalizörlerin önemli bir avantajı, hidrojenasyon oranlarındaki büyük farklılıklardan dolayı, bir tri- ve tetra-sübstitüe edilmiş çift bağın varlığında, bir mono- veya di-sübstitüe çift bağı seçici olarak indirgeme yeteneğidir.
Homojen katalizörler durumunda hidrojen ilavesi şu şekilde de meydana gelir: eş anlamlısı- katılım. Yani iyileşme cis Bu koşullar altında döteryumlu -buten-2 olur mezo-2,3-dideuterobutan.
4.2. Diimid kullanılarak çift bağın indirgenmesi
Alkenlerin karşılık gelen alkanlara indirgenmesi, diimid NH=NH kullanılarak başarılı bir şekilde gerçekleştirilebilir.
Diimid iki ana yöntemle elde edilir: Cu2+ iyonlarının varlığında hidrazinin hidrojen peroksit ile oksidasyonu veya hidrazinin Ni-Raney ile reaksiyonu (hidrazinin dehidrojenasyonu). Reaksiyon karışımında bir alken mevcutsa, bunun çift bağı çok kararsız diimid tarafından hidrojenlenir. Bu yöntemin ayırt edici özelliği katıdır. eş anlamlısı-restorasyon sürecinin stereospesifikliği. Bu reaksiyonun, reaksiyona giren her iki molekülün de uzayda sıkı bir şekilde yönlendirildiği siklik aktif bir kompleks yoluyla ilerlediğine inanılmaktadır.
4.3. Alkenlerin çift bağındaki elektrofilik katılma reaksiyonları
Alkenlerin sınır HOMO ve LUMO yörüngeleri dolu ve boş * yörüngeleridir. Sonuç olarak, -orbital, elektrofillerle (E +) reaksiyonlara katılacak ve C=C bağının *-orbitali, nükleofillerle (Nu -) reaksiyonlara katılacaktır (bkz. Şekil 3). Çoğu durumda, basit alkenler elektrofillerle kolayca reaksiyona girer, ancak nükleofillerle büyük zorlukla reaksiyona girer. Bu, genellikle çoğu elektrofilin LUMO'sunun enerji açısından alkenlerin -HOMO'sunun enerjisine yakın olmasıyla açıklanırken, çoğu nükleofilin HOMO'su *-LUMO'nun önemli ölçüde altında yer alır.
Basit alkenler zorlu koşullar altında yalnızca çok güçlü nükleofilik ajanlarla (karbanyonlar) reaksiyona girer, ancak elektron çekici grupların, örneğin NO 2, COR vb. alkenlere dahil edilmesi, * seviyesinde bir azalmaya yol açar. alkenin ortalama kuvvetteki nükleofillerle (amonyak, RO) reaksiyona girme yeteneği kazandığı - , Nє C - , enolat anyon, vb.).
Elektrofilik ajan E +'nın bir alken ile etkileşimi sonucunda oldukça reaktif olan bir karbokasyon oluşur. Karbokatyon, nükleofilik ajan Nu'nun hızla eklenmesiyle daha da stabilize edilir. - :
Yavaş aşama bir elektrofilin eklenmesi olduğundan, herhangi bir polar ajan E + Nu'nun eklenmesi işlemi, tam olarak bir alkenin çoklu bağına elektrofilik bir ekleme olarak düşünülmelidir. Elektrofilik ajanın rolünün halojenler, hidrojen halojenürler, su, iki değerlikli cıva tuzları ve diğer polar reaktifler tarafından oynandığı bu tipte çok sayıda reaksiyon bilinmektedir. Mekanizmaların sınıflandırılmasında çift bağa elektrofilik ekleme organik reaksiyonlar Ad E sembolüne sahiptir ( İlave Elektrofilik) ve reaksiyona giren moleküllerin sayısına bağlı olarak Ad E2 (bimoleküler reaksiyon) veya Ad E3 (trimoleküler reaksiyon) olarak adlandırılır.
4.3.a. Halojenlerin eklenmesi
Alkenler, bir halojen molekülünün çift bağında kantitatife yakın bir verimle ilave ürünler oluşturmak için brom ve klor ile reaksiyona girer. Flor çok aktiftir ve alkenlerin yok olmasına neden olur. Çoğu durumda alkenlere iyot eklenmesi geri dönüşümlü reaksiyon dengesi orijinal reaktiflere doğru kaydırılır.
Alkenler, alkinler ve dienler bromla hızla reaksiyona girdiğinden, CCl4'teki bir brom çözeltisinin hızlı renk giderimi doymamışlık için en basit testlerden biri olarak hizmet eder.
Alkenlere brom ve klorun eklenmesi radikal bir mekanizmadan ziyade iyonik bir mekanizma ile gerçekleşir. Bu sonuç, halojen ilave oranının ışınlamaya, oksijenin varlığına ve radikal süreçleri başlatan veya engelleyen diğer reaktiflerin varlığına bağlı olmadığı gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Çok sayıda deneysel veriye dayanarak, bu reaksiyon için birkaç ardışık aşama içeren bir mekanizma önerildi. İlk aşamada, halojen molekülünün polarizasyonu, elektronların bağlanmasının etkisi altında meydana gelir. Belirli bir kesirli pozitif yük alan halojen atomu, -bağın elektronları ile -kompleks veya yük transfer kompleksi adı verilen kararsız bir ara madde oluşturur. - kompleksinde halojenin herhangi bir spesifik karbon atomu ile yönlendirilmiş bir bağ oluşturmadığına dikkat edilmelidir; Bu komplekste, bir elektron çiftinin verici-alıcı etkileşimi - verici olarak bağ ve alıcı olarak halojen basitçe gerçekleştirilir.
Daha sonra -kompleks siklik bir bromonyum iyonuna dönüşür. Bu siklik katyonun oluşumu sırasında heterolitik bölünme meydana gelir. Br-Br bağları ve boş R-melezleşmiş karbon atomunun sp2 yörüngesi ile örtüşür R- halojen atomunun “yalnız çiftinin” elektronlarının yörüngesi, siklik bir bromonyum iyonu oluşturur.
Son, üçüncü aşamada, nükleofilik bir ajan olarak brom anyonu, bromonyum iyonunun karbon atomlarından birine saldırır. Bromür iyonunun nükleofilik saldırısı, üç üyeli halkanın açılmasına ve komşu dibromürün oluşumuna yol açar ( kurban-yakın). Bu adım resmi olarak, ayrılan grubun Br+ olduğu karbon atomunda SN2'nin nükleofilik ikamesi olarak düşünülebilir.
Alkenlerin çift bağına halojenlerin eklenmesi, resmi olarak basit model reaksiyonlardan biridir; bu örnek kullanılarak, sürecin ayrıntılı mekanizması hakkında mantıklı sonuçlar çıkarılmasına izin veren ana faktörlerin etkisi dikkate alınabilir. Herhangi bir reaksiyonun mekanizması hakkında bilinçli sonuçlara varmak için aşağıdakilerle ilgili verilere sahip olmalısınız: 1) reaksiyon kinetiği; 2) stereokimya (reaksiyonun stereokimyasal sonucu); 3) ilişkili, rakip bir sürecin varlığı veya yokluğu; 4) orijinal substrattaki ikame edicilerin reaksiyon hızı üzerindeki etkisi; 5) etiketli substratların ve/veya reaktiflerin kullanımı; 6) reaksiyon sırasında yeniden düzenleme olasılığı; 7) Çözücünün reaksiyon hızı üzerindeki etkisi.
Alkenlerin halojenlenmesi örneğini kullanarak bu faktörleri ele alalım. Kinetik veriler, her bir bileşen için reaksiyonun sırasını belirlemeyi ve buna dayanarak reaksiyonun genel molekülerliği, yani reaksiyona giren moleküllerin sayısı hakkında bir sonuca varmayı mümkün kılar.
Alkenlerin bromlanması için reaksiyon hızı tipik olarak aşağıdaki denklemle tanımlanır:
v = k`[alken] + k``[alken] 2,
hangisinde Nadir durumlarda basitleştirir
v = k'[alken].
Kinetik verilere dayanarak hız belirleme aşamasında bir veya iki brom molekülünün yer aldığı sonucuna varılabilir. Bromdaki ikinci sıra, bromonyum iyonu ile reaksiyona girenin bromür iyonu Br olmadığı, ancak brom ve bromür iyonunun etkileşimi ile oluşan tribromür iyonu olduğu anlamına gelir:
Bu denge sağa kayar. Kinetik veriler yapı hakkında başka çıkarımlara izin vermiyor geçiş durumu ve çift bağda halojen ilavesinin reaksiyonunda elektrofilik parçacığın doğası. Bu reaksiyonun mekanizması hakkındaki en değerli bilgi, ilavenin stereokimyasına ilişkin verilerden sağlanmaktadır. Bir çift bağa halojenin eklenmesi stereospesifik bir işlemdir (olası stereoizomerlerden yalnızca birinin oluşturulduğu bir işlem; stereoselektif bir işlemde, bir stereomerin tercihli oluşumu gözlenir) anti-Çift bağın konjuge olmadığı alkenler ve sikloalkenler için ilaveler benzen halkası. İçin cis- Ve trans-büten-2, penten-2, heksen-3, sikloheksen, siklopenten ve diğer alkenlerin izomerleri, bromun ilavesi yalnızca şu şekilde gerçekleşir: anti- katılım. Bu durumda sikloheksen söz konusu olduğunda yalnızca trans-1,2-dibromosikloheksan (enantiomerlerin karışımı).
1,2-dibromosikloheksandaki brom atomlarının trans düzenlemesi, sikloheksan halkasının ortalama düzlemine göre basitleştirilmiş bir şekilde gösterilebilir (dikkate alınmadan) konformasyonlar):
Brom sikloheksen ile birleştiğinde başlangıçta oluşur trans-1,2-dibromosikloheksan bir, bir- konformasyon, daha sonra anında enerjik olarak daha uygun bir duruma dönüşür o-konformasyon. Anti Halojenlerin bir çift bağa eklenmesi, bir halojen molekülünün bir çift bağa tek adımlı senkron eklenmesi mekanizmasını reddetmemizi sağlar; bu yalnızca şu şekilde gerçekleşebilir: eş anlamlısı- katılım. Anti-halojen eklenmesi aynı zamanda bir ara madde olarak açık bir karbokatyon RCH+-CH2Hal'in oluşmasıyla da tutarsızdır. Açık bir karbokatyonda, C-C bağı etrafında serbest dönüş mümkündür, bu da Br anyonunun saldırısına yol açmalıdır. - gibi bir ürün karışımının oluşmasına anti- ve bu yüzden eş anlamlısı- katılımlar. Stereospesifik anti- halojenlerin eklenmesi Asıl sebep ayrı ara türler olarak bromonyum veya kloronyum iyonları kavramını yaratmak. Bu konsept kuralı mükemmel şekilde karşılıyor anti-ilave olarak halojenür iyonunun nükleofilik saldırısı mümkün olduğundan anti- SN2 mekanizması yoluyla halojenür iyonunun iki karbon atomundan herhangi birinde bulunur.
Simetrik olmayan ikame edilmiş alkenler durumunda bu, iki enantiyomerle sonuçlanmalıdır. üçlü-bromun eklenmesiyle oluşur cis-izomer veya enantiyomer eritro-halojenasyon üzerine oluşur trans-izomer. Bu aslında örneğin bromin eklendiğinde gözlemlenir, cis- Ve trans-penten-2 izomerleri.
Örneğin simetrik alkenlerin bromlanması durumunda, cis- veya trans-heksen-3 oluşmalı veya bir rasemat olmalıdır ( D,L-form) veya mezo-gerçekte gözlemlenen son dibromid formu.
Düşük sıcaklıkta, nükleofilik olmayan, kayıtsız bir ortamda halojenyum iyonlarının varlığına dair bağımsız, doğrudan kanıtlar vardır. NMR spektroskopisi kullanılarak, çok güçlü bir etki altında 3-bromo-2-metil-2-florobütanın iyonizasyonu sırasında bromonyum iyonlarının oluşumu kaydedildi. kuvvetli asit-80 0 C'de sıvı kükürt dioksit çözeltisi içinde Lewis antimon pentaflorür.
Bu katyon, nükleofilik olmayan bir ortamda -80 0 C'de oldukça stabildir, ancak herhangi bir nükleofilik maddenin etkisiyle veya ısıtmayla anında yok edilir.
Siklik bromonyum iyonları, nükleofillerin etkisi altında açılmalarını sterik engeller engelliyorsa bazen saf formda izole edilebilir:
Özel koşullar altında oldukça kararlı olan bromonyum iyonlarının var olma olasılığının, alkol, asetik asit ve diğer elektronlardaki bir alkenin çift bağına bromin eklenmesi reaksiyonunda bunların oluşumunun doğrudan kanıtı olamayacağı açıktır. - solvent bağışlamak. Bu tür veriler yalnızca çift bağda elektrofilik ekleme sürecinde halojen iyonlarının oluşumunun temel olasılığının bağımsız bir teyidi olarak değerlendirilmelidir.
Halojenür iyonu kavramı, çift bağa iyot eklenmesinin tersine çevrilebilirliği konusunda rasyonel bir açıklama yapmamızı sağlar. Halojenyum katyonu, halojenür anyonu tarafından nükleofilik saldırıya erişilebilen üç elektrofilik merkeze sahiptir: iki karbon atomu ve bir halojen atomu. Kloronyum iyonları durumunda, Cl-anyonunun tercihen veya hatta yalnızca katyonun karbon merkezlerine saldırdığı görülmektedir. Bromonyum katyonu için, hem bromür iyonunun hem karbon atomlarına hem de bromin atomuna saldırması nedeniyle, halojenyum iyonunun her iki açılma yönü de eşit derecede olasıdır. Bromonyum iyonunun brom atomuna nükleofilik saldırı, başlangıç reaktifleri bromin ve alkenin oluşmasına yol açar:
İyodonyum iyonu ağırlıklı olarak iyodür iyonunun iyot atomuna saldırısı sonucu ortaya çıkar ve bu nedenle başlangıç reaktifleri ile iyodonyum iyonu arasındaki denge sola kayar.
Ek olarak, son ekleme ürünü olan komşu diiyodür, çözeltide mevcut olan triiyodür anyonu tarafından iyot atomuna nükleofilik saldırıya maruz kalabilir ve bu da başlangıç reaktifleri olan alken ve iyodin oluşumuna yol açar. Başka bir deyişle, ekleme reaksiyonu koşulları altında, elde edilen komşu diiyodür, triiyodür anyonunun etkisi altında deiyodinlenir. Viinal diklorürler ve dibromürler, alkenlere sırasıyla klor veya brom ilavesi koşulları altında halojensizleşmez.
Klor veya bromun anti-ilavesi, çift bağın benzen halkasının -elektronları ile konjuge olmadığı alkenlerin karakteristiğidir. Stiren, stilben ve türevleri için anti- katılım gerçekleşir ve eş anlamlısı-kutupsal bir ortamda bile baskın hale gelebilen bir halojenin eklenmesi.
Bir çift bağa halojen ilavesinin nükleofilik bir solvent ortamında gerçekleştirildiği durumlarda solvent, halojenyum iyonunun üç üyeli halkasının açılmasında halojenür iyonu ile etkili bir şekilde rekabet eder:
Bir çözücünün veya başka bir "harici" nükleofilik maddenin katılımıyla ilave ürünlerin oluşumuna konjuge ilave reaksiyonu denir. Brom ve stiren metanolde reaksiyona girdiğinde iki ürün oluşur: oranı metanoldeki bromin konsantrasyonuna bağlı olan komşu dibromit ve brom esteri
Yüksek oranda seyreltilmiş bir çözeltide, konjugat ilave ürünü baskın olurken, konsantre bir çözeltide bunun tersine, komşu dibromür baskındır. Sulu bir çözeltide, halohidrin (-karbon atomunda bir halojen içeren bir alkol) - konjuge ilavesinin ürünü - her zaman baskındır.
ona uyumlu trans-2-klorosikloheksanol ayrıca bir O-H hidrojen bağı ile stabilize edilir . . . Cl. Simetrik olmayan alkenler durumunda, konjuge katılma reaksiyonlarında, halojen her zaman en fazla sayıda hidrojen atomu içeren karbon atomuna eklenir ve nükleofilik ajan, en az sayıda hidrojen atomu içeren karbona eklenir. Farklı bir birleştirme grubu düzenlemesine sahip izomerik bir ürün oluşmaz. Bu, bir ara madde olarak oluşturulan siklik halojenonyum iyonunun, enerji ve kuvvet açısından farklılık gösteren iki C1-Hal ve C2-Hal bağına sahip asimetrik bir yapıya sahip olması gerektiği anlamına gelir. pozitif yük grafiksel olarak iki şekilde ifade edilebilen iç karbon atomu C2 üzerinde:
Bu nedenle, halojenyum iyonunun C2 karbon atomu, daha fazla ikame edilmiş olmasına ve sterik olarak daha az erişilebilir olmasına rağmen, çözücünün nükleofilik saldırısına maruz kalır.
Bromohidrinlerin sentezi için en iyi hazırlama yöntemlerinden biri, alkenlerin N-bromosüksinimit kullanılarak hidroksibrominasyonudur ( N.B.S.) ikili bir dimetil sülfoksit karışımında ( DMSO) ve su.
Bu reaksiyon su içinde veya susuz gerçekleştirilebilir. DMSO ancak bu durumda bromohidrinlerin verimleri biraz daha düşüktür.
Alkenlerin halojenasyon reaksiyonunda konjuge katılma ürünlerinin oluşumu aynı zamanda bir halojen molekülünün senkron eklenmesi mekanizmasını da reddetmemize olanak tanır. Çift bağa konjuge eklenmesi, ara madde olarak halojenyum katyonunu içeren iki aşamalı bir mekanizma ile iyi bir uyum içindedir.
Bir çift bağa elektrofilik katılma reaksiyonu için, elektron veren alkil ikame edicilerin varlığında reaksiyon hızında bir artış ve çift bağda elektron çeken ikame edicilerin varlığında bir azalma beklenmelidir. Aslında, etilenden metil ikameli türevlerine geçerken çift bağa klor ve brom ilave edilme hızı keskin bir şekilde artar. Örneğin bromun tetrametiletilene eklenme oranı, 1-bütene eklenme oranından 10 5 kat daha yüksektir. Bu muazzam ivme, geçiş durumunun yüksek polaritesini ve geçiş durumundaki yük ayrımının yüksek derecesini açıkça gösterir ve eletrofilik ekleme mekanizmasıyla tutarlıdır.
Bazı durumlarda, elektron veren ikame ediciler içeren alkenlere klor ilavesine, bir klorür iyonu ilavesi yerine ara bileşikten bir protonun çıkarılması eşlik eder. Bir protonun çıkarılması, resmi olarak çift bağ göçüyle doğrudan bir ikame olarak kabul edilebilecek, klorla ikame edilmiş bir alkenin oluşumuyla sonuçlanır. Ancak izotop etiketlemesi ile yapılan deneyler daha fazlasını göstermektedir karmaşık doğa dönüşümler burada gerçekleşiyor. İzobütilen 0 0°C'de klorlandığında, beklenen diklorür yerine çift bağdaki ekleme ürünü 2-metil-3-kloropropen (metalil klorür) oluşur.
Resmi olarak sanki katılım değil de ikame varmış gibi görünüyor. 1. pozisyonda 14C izotopu ile etiketlenmiş izobütilen kullanılarak yapılan bu reaksiyonun incelenmesi, elde edilen metalil klorürde etiketin 14CH2Cl grubunda yer alması nedeniyle hidrojenin klor ile doğrudan değiştirilmesinin gerçekleşmediğini gösterdi. Bu sonuç aşağıdaki dönüşüm dizisiyle açıklanabilir:
Bazı durumlarda alkil grubunun 1,2 göçü de meydana gelebilir
CCl 4'te (polar olmayan solvent) bu reaksiyon neredeyse %100 diklorür verir B- bir çift bağda olağan ekleme ürünü (yeniden düzenleme olmadan).
Bu tip iskelet yeniden düzenlemeleri, ara parçacıklar olarak açık karbokatyonları içeren işlemler için en tipik olanıdır. Bu durumlarda klor ilavesinin kloronyum iyonu yoluyla değil, açık karbokasyona yakın katyonik bir parçacık yoluyla gerçekleşmesi mümkündür. Aynı zamanda, halojenlerin ve karışık halojenlerin çift bağa eklenmesi süreçlerinde iskelet yeniden düzenlemelerinin oldukça nadir bir fenomen olduğu belirtilmelidir: bunlar, klor ilavesi sırasında daha sık ve çok daha az sıklıkla klor ilavesi sırasında gözlenir. brom. Polar olmayan çözücülerden (CCl4) polar olanlara (nitrometan, asetonitril) geçerken bu tür yeniden düzenlemelerin olasılığı artar.
Stereokimya, konjugat eklenmesi, alkendeki ikame edicilerin etkisi ve ayrıca halojenlerin çift bağdaki ekleme reaksiyonlarındaki yeniden düzenlemeler hakkında sunulan verileri özetlersek, bunların elektrofilik ekleme mekanizmasıyla iyi bir uyum içinde olduklarına dikkat edilmelidir. siklik halojenyum iyonu. Ekleme aşamalarının iki halojen atomunun bağının polaritesi ile belirlendiği alkenlere karışık halojenlerin eklenmesine ilişkin veriler de aynı şekilde yorumlanabilir.
TANIM
Alkenler arandı doymamış hidrokarbonlar molekülleri bir çift bağ içeren. Örnek olarak etilen kullanan alken molekülünün yapısı Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.
Pirinç. 1. Etilen molekülünün yapısı.
İle fiziki ozellikleri alkenler, molekülde aynı sayıda karbon atomuna sahip alkanlardan çok az farklılık gösterir. Alt homologlar C 2 - C 4 normal koşullar- gazlar; C5 - C17 - sıvılar; daha yüksek homologlar - katılar. Alkenler suda çözünmez. Organik çözücülerde yüksek oranda çözünür.
Alkenlerin hazırlanması
Endüstride alkenler, petrolün rafine edilmesi sırasında elde edilir: alkanların kırılması ve dehidrojenasyonu. Laboratuvar yöntemleri Alken üretimini iki gruba ayırdık:
- Eliminasyon reaksiyonları
– alkollerin dehidrasyonu
CH3-CH2-OH → CH2 =CH2 + H20 (H2S04 (kons), t 0 = 170).
- monohaloalkanların dehidrohalojenasyonu
CH3-CH(Br)-CH2-CH3 + NaOH alkol → CH3-CH=CH-CH3 + NaBr + H20 (t 0).
- dihaloalkanların halojensizleştirilmesi
CH3-CH(Cl)-CH(Cl)-CH2-CH3 + Zn(Mg) → CH3-CH=CH-CH2-CH3 + ZnCl2 (MgCl2).
- Alkinlerin eksik hidrojenasyonu
CH≡CH + H2 →CH2 =CH2 (Pd, t 0).
Alkenlerin kimyasal özellikleri
Alkenler oldukça reaktif organik bileşiklerdir. Bu onların yapısıyla açıklanmaktadır. Alkenlerin kimyası çift bağların kimyasıdır. Tipik reaksiyonlar alkenler için - elektrofilik katılma reaksiyonları.
Alkenlerin kimyasal dönüşümleri bölünmeyle devam eder:
1) π - S-S bağlantıları(ilave, polimerizasyon ve oksidasyon)
- hidrojenasyon
CH3-CH=CH2 + H2 → CH3-CH2-CH2 (kat = Pt).
- halojenasyon
CH3-CH2-CH=CH2 + Br2 → CH3-CH2-CH(Br)-CH2Br.
— hidrohalojenasyon (Markovnikov kuralına göre ilerler: bir hidrojen atomu tercihen daha hidrojenlenmiş bir karbon atomuna bağlanır)
CH3-CH=CH2 + H-Cl → CH3-CH(Cl)-CH3.
- nemlendirme
CH2 =CH2 + H-OH → CH3-CH2-OH (H+, t0).
- polimerizasyon
nCH2 =CH2 → -[-CH2-CH2-]-n (kat, t 0).
- oksidasyon
CH2 =CH2 + 2KMn04 + 2KOH → HO-CH2-CH2-OH + 2K2Mn04;
2CH2 =CH2 + O2 → 2C2OH4 (epoksit) (kat = Ag,t 0);
2CH2 =CH2 + O2 → 2CH3-C(O)H (kat = PdCl2, CuCl).
2) σ- ve π-C-C bağları
CH3-CH=CH-CH2-CH3 + 4[O] → CH3COOH + CH3CH2COOH (KMn04, H+, t 0).
3) Csp3-H'yi bağlar (allilik pozisyonda)
CH2 =CH2 + Cl2 → CH2 =CH-Cl + HC1 (t0 =400).
4) Tüm bağları koparmak
C2H4 + 2O2 → 2C02 + 2H20;
C n H 2n + 3n/2 O 2 → nCO2 + nH2 O.
Alkenlerin uygulamaları
Alkenler kullanım alanı buldu çeşitli endüstriler Ulusal ekonomi. Bireysel temsilciler örneğine bakalım.
Etilen, endüstriyel organik sentezlerde çeşitli ürünler üretmek için yaygın olarak kullanılır. organik bileşikler halojen türevleri, alkoller (etanol, etilen glikol), asetaldehit, asetik asit vb. B Büyük miktarlar Etilen polimer üretmek için kullanılır.
Propilen, bazı alkollerin (örneğin 2-propanol, gliserin), aseton vb. üretiminde hammadde olarak kullanılır. Polipropilen, propilenin polimerizasyonuyla üretilir.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Hidroliz sırasında sulu çözelti sodyum hidroksit NaOH diklorür, 6,72 l klorun etilen hidrokarbona eklenmesiyle elde edildi, 22,8 g oluştu dihidrik alkol. Reaksiyonların niceliksel verimlerle (kayıpsız) ilerlediği biliniyorsa alkenin formülü nedir? |
| Çözüm | Alken klorlama denklemini şu şekilde yazalım: Genel görünüm dihidrik alkol üretme reaksiyonunun yanı sıra: CnH2n + Cl2 = CnH2nCl2(1); CnH2nCl2 + 2NaOH = CnH2n(OH)2 + 2HCl (2). Klor miktarını hesaplayalım: n(Cl2) = V(Cl2) / Vm; n(Cl2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 mol, dolayısıyla etilen diklorür de 0,3 mol olacaktır (denklem 1), dihidrik alkol de 0,3 mol olmalıdır ve problemin koşullarına göre bu da 22,8 gr demektir. molar kütleşuna eşit olacaktır: M(CnH2n(OH)2) = m(CnH2n(OH)2) / n(CnH2n(OH)2); M(CnH2n(OH)2) = 22,8 / 0,3 = 76 g/mol. Alkenin molar kütlesini bulalım: M(C n H 2 n) = 76 - (2×17) = 42 g/mol, bu da C3H6 formülüne karşılık gelir. |
| Cevap | Alken formülüC3H6 |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | Aynı miktarda alkenin katalitik hidrojenasyonu sırasında 6,72 litre hidrojenin eklendiği biliniyorsa, 16,8 g alkenin brominasyonu için kaç gram gerekli olacaktır? Orijinal hidrokarbonun bileşimi ve olası yapısı nedir? |
| Çözüm | Bir alkenin bromlanması ve hidrojenasyonu için denklemleri genel olarak yazalım: CnH2n + Br2 = CnH2nBr2(1); CnH2n + H2 = CnH2n+2(2). Hidrojen maddesinin miktarını hesaplayalım: n(H2) = V(H2) / Vm; n(H2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 mol, dolayısıyla alken de 0,3 mol olacaktır (denklem 2) ve problemin koşullarına göre 16,8 g olacaktır. Bu, molar kütlesinin şuna eşit olacağı anlamına gelir: M(CnH2n) = m(CnH2n) / n(CnH2n); M(C n H 2 n) = 16,8 / 0,3 = 56 g/mol, bu da C4H8 formülüne karşılık gelir. Denklem (1)'e göre n(C n H 2 n) : n(Br 2) = 1:1, yani. n(Br2) = n(CnH2n) = 0,3 mol. Bromun kütlesini bulalım: m(Br2) = n(Br2) × M(Br2); M(Br2) = 2×Ar(Br) = 2×80 = 160 g/mol; m(MnO2) = 0,3 × 160 = 48 gr. İzomerlerin yapısal formüllerini oluşturalım: büten-1 (1), büten-2 (2), 2-metilpropen (3), siklobütan (4). CH2=CH-CH2-CH3(1); CH3-CH=CH-CH3(2); CH2 =C(CH3)-CH3(3); |
| Cevap | Bromun kütlesi 48 g |
Alkenlerin fiziksel özellikleri alkanlarınkine benzer, ancak hepsinde biraz daha fazla özellik vardır. Düşük sıcaklık karşılık gelen alkanlara göre erime ve kaynama. Örneğin pentanın kaynama noktası 36 °C, penten-1 - 30 °C'dir. Normal koşullar altında alkenler C2 - C4 gazlardır. C5 – C15 sıvıdır, C16'dan başlayarak katıdır. Alkenler suda çözünmezler ancak organik çözücülerde yüksek oranda çözünürler.
Alkenler doğada nadirdir. Alkenler endüstriyel kullanım için değerli hammaddeler olduğundan organik sentez bunları elde etmenin birçok yolu geliştirilmiştir.
1. Alkenlerin ana endüstriyel kaynağı, petrolün bir parçası olan alkanların parçalanmasıdır:
3. B laboratuvar koşulları Alkenler, iki atomun veya iki atom grubunun komşu karbon atomlarından elimine edildiği ve ilave bir p-bağının oluşturulduğu eliminasyon reaksiyonları ile elde edilir. Bu tür reaksiyonlar aşağıdakileri içerir.
1) Alkollerin dehidrasyonu, su giderici maddelerle, örneğin sülfürik asitle, 150 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda ısıtıldıklarında meydana gelir:
H2O alkollerden, HBr ve HCl alkil halojenürlerden elimine edildiğinde, hidrojen atomu tercihen kendisine bağlı olan komşu karbon atomlarından elimine edilir. en küçük sayı hidrojen atomları (en az hidrojenlenmiş karbon atomundan). Bu modele Zaitsev kuralı denir.
3) Bitişik karbon atomlarında halojen atomlarına sahip dihalojenürler aktif metallerle ısıtıldığında halojensizleştirme meydana gelir:
CH2Br -CHBr -CH3 + Mg → CH2 =CH-CH3 + Mg Br2.
Alkenlerin kimyasal özellikleri, moleküllerindeki çift bağın varlığıyla belirlenir. Elektron yoğunluğu p-bağları oldukça hareketlidir ve elektrofilik parçacıklarla kolayca reaksiyona girer. Bu nedenle alkenlerin birçok reaksiyonu mekanizmaya göre ilerler. elektrofilik ekleme AE sembolüyle gösterilir (İngilizceden elektrofilik ekleme). Elektrofilik katılma reaksiyonları birkaç aşamada meydana gelen iyonik işlemlerdir.
İlk aşamada, elektrofilik bir parçacık (çoğunlukla bu bir H + protonudur) çift bağın p-elektronları ile etkileşime girer ve bir p-kompleksi oluşturur, bu daha sonra aralarında kovalent bir s-bağı oluşturarak bir karbokasyona dönüştürülür. elektrofilik parçacık ve karbon atomlarından biri:
alken p-kompleks karbokasyon
İkinci aşamada, karbokatyon X anyonuyla reaksiyona girerek anyonun elektron çifti nedeniyle ikinci bir s-bağı oluşturur:
Elektrofilik katılma reaksiyonlarında, bir hidrojen iyonu, en fazla sayıda karbon atomuna sahip olan çift bağdaki karbon atomuna bağlanır. negatif yük. Yük dağılımı, ikame edicilerin etkisi altında p-elektron yoğunluğundaki değişimle belirlenir: 
.
+I etkisi sergileyen elektron veren ikame ediciler, p-elektron yoğunluğunu daha hidrojenlenmiş bir karbon atomuna kaydırır ve üzerinde kısmi bir negatif yük oluşturur. Bu açıklıyor Markovnikov'un kuralı: simetrik olmayan alkenlere HX (X = Hal, OH, CN, vb.) gibi polar moleküller eklenirken, hidrojen tercihen çift bağda daha fazla hidrojenlenmiş karbon atomuna bağlanır.
Hadi düşünelim spesifik örnekler ekleme reaksiyonları.
1) Hidrohalojenasyon. Alkenler hidrojen halojenürlerle (HCl, HBr) etkileşime girdiğinde alkil halojenürler oluşur:
CH3-CH = CH2 + HBr® CH3-CHBr-CH3.
Reaksiyon ürünleri Markovnikov kuralına göre belirlenir.
Ancak şunu da vurgulamak gerekir ki, herhangi bir durumun varlığında organik peroksit polar HX molekülleri alkenlerle Markovnikov kuralına göre reaksiyona girmez:
| R-O-O-R | ||
| CH3-CH = CH2 + HBr | CH3-CH2-CH2Br |
Bunun nedeni, peroksitin varlığının radikal olmaktan ziyade radikallere neden olmasıdır. iyon mekanizması reaksiyonlar.
2) Hidrasyon. Alkenler mineral asitlerin (sülfürik, fosforik) varlığında suyla reaksiyona girdiğinde alkoller oluşur. Mineral asitler Katalizör görevi görür ve proton kaynağıdır. Suyun eklenmesi de Markovnikov kuralına göre yapılır:
CH3-CH = CH2 + HON® CH3-CH(OH)-CH3.
3) Halojenasyon. Alkenler bromlu suyun rengini bozar:
CH2 = CH2 + Br2® B-CH2-CH2Br.
Bu reaksiyon bir çift bağ için nitelikseldir.
4) Hidrojenasyon. Hidrojen ilavesi metal katalizörlerin etkisi altında gerçekleşir:
burada R = H, CH3, Cl, C6H5, vb. CH2=CHR molekülüne monomer denir, ortaya çıkan bileşiğe polimer denir, n sayısı polimerizasyon derecesidir.
Çeşitli alken türevlerinin polimerizasyonu değerli katkılar sağlar endüstriyel Ürünler: polietilen, polipropilen, polivinil klorür ve diğerleri.
Alkenler ayrıca oksidasyon reaksiyonlarına da uğrarlar. Alkenlerin sulu bir potasyum permanganat çözeltisi ile hafif oksidasyonu sırasında (Wagner reaksiyonu), dihidrik alkoller oluşur:
ZSN2 =CH2 + 2KMn O4 + 4H20® ZNOSN2-CH2OH + 2MnO2 ↓ + 2KOH.
Bu reaksiyonun bir sonucu olarak, mor potasyum permanganat çözeltisinin rengi hızla değişir ve kahverengi bir manganez (IV) oksit çökeltisi çöker. Bu reaksiyon, bromlu suyun renk giderme reaksiyonu gibi, bir çift bağ için nitelikseldir. Alkenlerin asidik bir ortamda kaynayan bir potasyum permanganat çözeltisi ile şiddetli oksidasyonu sırasında, keton oluşumuyla çift bağın tamamen bölünmesi meydana gelir, karboksilik asitler veya CO 2, örneğin:
| [HAKKINDA] | ||
| CH3-CH=CH-CH3 | 2CH3-COOH |
Oksidasyon ürünlerine dayanarak orijinal alkendeki çift bağın konumu belirlenebilir.
Diğer tüm hidrokarbonlar gibi alkenler de yanar ve bol miktarda havayla karbondioksit ve su oluşturur:
C n H 2 n + Zn /2O 2 ® n CO 2 + n H 2 O.
Hava sınırlı olduğunda alkenlerin yanması karbon monoksit ve su oluşumuna yol açabilir:
CnH2n + nO2® nCO + nH20.
Bir alkeni oksijenle karıştırırsanız ve bu karışımı 200°C'ye ısıtılmış bir gümüş katalizörden geçirirseniz, bir alken oksit (epoksialkan) oluşur, örneğin:
Alkenler herhangi bir sıcaklıkta ozon tarafından oksitlenir (ozon, oksijenden daha güçlü bir oksitleyici maddedir). Ozon gazı, oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda metan tetraklorür içindeki bir alken çözeltisinden geçirilirse, bir ekleme reaksiyonu meydana gelir ve karşılık gelen ozonitler (siklik peroksitler) oluşur. Ozonitler çok kararsızdır ve kolayca patlayabilir. Bu nedenle genellikle izole edilmezler ancak üretimden hemen sonra suyla ayrıştırılırlar. karbonil bileşikleri(aldehitler veya ketonlar), yapısı ozonlamaya maruz kalan alkenin yapısını gösterir.
Düşük alkenler endüstriyel organik sentezler için önemli başlangıç malzemeleridir. Etilenden elde edilir etanol, polietilen, polistiren. Propen, polipropilen, fenol, aseton ve gliserinin sentezi için kullanılır.