Химические свойства алкенов. 13. Реакции электрофильного присоединения в алкенах.

Химические свойства алкенов определяются строением и свойствами двойной связи С=С, которая значительно активнее других связей в молекулах этих соединений. Алкены химически более активны, чем алканы. Для них характерны реакции с разрывом менее прочной -связи. Исходное ненасыщенное соединение превращается в насыщенное без образования других продуктов, т.е. происходит реакция присоединения.

В плоской молекуле алкенов, имеются электронные облака -связи над и под этой плоскостью, поэтому двойная связь легко подвергается атаке электрофильным реагентом. В этом случае происходит гетеролический разрыв связи и реакция пойдет по ионному механизму электрофильного присоединения. Возможен и гомолитический разрыв данной связи, т.к. она является неполярной. Тогда реакции происходят по радикальному механизму.

1. Гидрирование: CH₃-CH=CH₂ + H₂ → CH₃-CHH-CHH₂

2. Галогенирование: CH₃-CH=CH₂ + Br₂ → CH₃-CHBr-CH₂Br

3. Гидрогалогенирование: CH₃-CH=CH₂ + HBr → CH₃-CHBr-CHH₂

По правилу Марковникова, в реакциях присоединения полярных молекул к несимметричным алкенам водород присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода при двойной связи. Это правило характерно только для электрофильного присоединения. Это происходит благодаря, в том числе и влиянию углеводородных радикалов проявляющих положительный индуктивный эффект, при этом, больший радикал обладает меньшим индуктивным эффектом, например, CH₃-CH( -)=CH( +)-CH₂-CH₃ + HBr → CH₃-CHH-CHBr-CH₂-CH₃ .

4. Гидратация: CH₃-CH=CH₂ + HOH → CH₃-CHOH-CHH₂ - также, согласно правилу Марковникова.

Выше представлены электрофильные реакции, радикальное присоединение идет гораздо сложнее:

5. Тогда гидрогалогенирование идет иначе: CH₃-CH=CH₂ + HBr → CH₃-CHH-CH₂Br, это возможно, например, в присутствии H₂O₂, которая взаимодействуя с 2HBr отщепляет от него атомы водорода, образуя две молекулы воды и оставляя радикал брома, который может взаимодействовать как с первичным, так и с вторичным углеродом при двойной связи.

6. Реакции радикального замещения водорода идут аналогично алканам:

CH₂=CH-CH₃ + Cl₂ → CH₂=CH-CH₂Cl + HCl и т.д.

7. Окисление: Мягкое окисление водным раствором перманганата калия приводит к образованию двухатомных спиртов: CH₂=CH₂ + [O] + H₂O → HO-CH₂-CH₂-OH (этиленгликоль)

При жестком окислении происходит полный разрыв двойной связи:

CH₃-CH=CH-CH₃+ 4[O] → 2CH₃COOH (уксусная кислота)

При полном окислении, так же как и алканы, полностью сгорают с разрывом всех связей и с выделением большого количества теплоты: C₂H₄ + 3O₂ → CO₂ + 2H₂O

8. Особо можно выделить полимеризацию – реакцию образования высокомолекулярного соединения (полимера) путем последовательного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера). Реакции полимеризации алкенов идут за счет присоединения по кратным связям:

n H₂C=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)_n - полиэтилен.

Аналогично с другими алкенами (полипропилен), только тогда части молекул вне двойной связи образуют радикалы от основной цепи.