Промышленные способы
Главный источник алкенов в промышленности — переработка нефти и природного газа.
Крекинг алканов
При крекинге длинные молекулы алканов распадаются на алкан и алкен с более короткими цепями. Так получают большую часть этилена и пропилена.
Дегидрирование алканов
Над катализатором при нагревании от алкана отщепляется водород.
Лабораторные способы
В лаборатории двойную связь создают реакциями отщепления (элиминирования): от двух соседних атомов углерода отщепляется молекула — вода, галогеноводород, галоген. Освободившиеся валентности замыкаются в π-связь.
Дегидратация спиртов
При нагревании спирта с концентрированной серной кислотой выше 140 °C отщепляется молекула воды. Так в лаборатории получают этилен.
Ниже 140 °C та же смесь даёт не алкен, а простой эфир: вода отщепляется от двух молекул спирта, 2C2H5OH → C2H5–O–C2H5 + H2O. Внутримолекулярная дегидратация (алкен) — при сильном нагревании, межмолекулярная (эфир) — при более мягком.
Дегидрогалогенирование
Галогеналканы при нагревании со спиртовым раствором щёлочи отщепляют галогеноводород.
Растворитель меняет продукт. Спиртовой раствор щёлочи отщепляет HBr — получается алкен. Водный раствор замещает бром на OH — получается спирт:
Правило Зайцева
Если отщепление может пойти в две стороны, образуется преимущественно один алкен. Закономерность в 1875 году сформулировал казанский химик, ученик Бутлерова Александр Михайлович Зайцев.
При отщеплении воды или галогеноводорода атом водорода отщепляется преимущественно от наименее гидрогенизированного соседнего атома углерода. В результате образуется более замещённый алкен — двойная связь оказывается «внутри» цепи.
Правило Марковникова и правило Зайцева легко перепутать. Помогает простое соответствие: Марковников — о присоединении (водород идёт туда, где его больше), Зайцев — об отщеплении (водород уходит оттуда, где его меньше).
Дегалогенирование вицинальных дигалогенидов
Дигалогеналканы с атомами галогена при соседних атомах углерода при нагревании с цинком (или магнием) теряют оба атома галогена.
Частичное гидрирование алкинов
Над «отравленным» (частично дезактивированным) палладиевым катализатором гидрирование алкина останавливается на стадии алкена.
Применение
Этилен — самый крупнотоннажный продукт органического синтеза в мире. Почти всё, что из него делают, основано на реакциях двойной связи.
| Реакция этилена | Продукт | Для чего |
|---|---|---|
| полимеризация | полиэтилен | плёнки, пакеты, трубы, изоляция |
| гидратация | этанол | растворитель, сырьё для синтезов |
| окисление | этиленоксид, этиленгликоль | антифризы, полиэфирные волокна |
| хлорирование | 1,2-дихлорэтан → винилхлорид | растворитель; поливинилхлорид (ПВХ) |
| окисление (PdCl2) | ацетальдегид | уксусная кислота |
Из пропилена получают полипропилен, пропанол-2 и ацетон, а через аллилхлорид — глицерин. Этиленом ускоряют созревание плодов.
Главное в параграфе
- Промышленность: крекинг и дегидрирование алканов.
- Лаборатория — реакции отщепления: дегидратация спиртов (H2SO4 конц., t° > 140 °C), дегидрогалогенирование (спиртовой раствор щёлочи), дегалогенирование цинком; частичное гидрирование алкинов.
- Правило Зайцева: водород отщепляется от наименее гидрогенизированного соседнего атома — образуется более замещённый алкен.
- Спиртовой раствор щёлочи даёт алкен, водный — спирт; концентрированная H2SO4 ниже 140 °C даёт простой эфир.
Проверь себя: получение алкенов
Задание 16 ЕГЭ — цепочки превращений органических веществ. Получение алкенов из спиртов и галогеналканов — их обычное звено.