Baqo umarov
Alkenlarni gidrogenlash (qaytarilishi)
Download 24 Kb. Pdf ko'rish
|
|
1. Alkenlarni gidrogenlash (qaytarilishi). CH 2 = CH2 + H 2 Pd/C ( C H ,-C H , C H ^ C H + 2 H 2 Ni^ CH 3 -C H 3 CH 3 - C H - C H 2 -CH 3 I CH 3 2 -metiIbutan C H 3 - C H - C H 2 - C H 3 I C H 2 -C H 2 -C H 3 3-metilgeksan CH, CH 3 I I c h 3- с н - <рн - CH - CH 2 - CH 2 -C H 3 CH 2 -CH 3 2,4-dimetil-3- etilgeptan Alkanlarning olinishi etilen etan atsetilen etan Bu xildagi gidrogenlash reaksiyalari uchun katalizator sifatida platina, palladiy, nikel m etallari ishlatiladi. 2. Alkilgalogenidlarning qaytarilishi a) K atalitik qaytarilishi (qaytaruvchilar: Zn + HCI; LiA lH 4: N a + spirt) CjHjCI + 2 H -------► C 2 H 6 + HCI etil xloridi etan 4 С4Н9ВГ + LiAlHi ------- ► 4 C 4 H 10 + LiB r + AlBr 3 butil bromidi butan b) Io d id kislota bilan qaytarish (1868- yil, B ertlo) Io d id kislota qizdirilganda vodorod va iod atom lariga parchalanadi, ato m ar vodorod esa kuchli qaytaruvchidir: HI— ► H + I C H 3 1 + HI ------ ► C H 4 + I2 metil iodidi m etan C2H5OH + 2 HI ------- ► C 2H6 + H 20 + I 2 etil spirti etan d) Alkil galogenidlarning m agniy bilan ta ’siri va oraliq m ahsulotning gidrolizlanishi an ch a qulay usuldir, bu reaksiyaning b irin ch i bosqichi suvsizlantirilgan (absolut) efir m uhitida olib boriladi: R -I + M g abs efir R - Mgl + H20 R - H + Mg(OH)I alkil Grinyar alkan iodidi reaktivi e) T o 'yingan m onokarbon kislotalarning tuzlari o'yuvchi natriy, natron ohak yoki bariy gidroksid bilan aralashtirib qizdirilsa alkanlar hosil bo'ladi (D yum a). R -C O O N a + NaOH -------► RH + Na2C 0 3 0 T o 'y in g a n m o n o k arb o n k islotalar tu zlarin in g suvdagi eritm asin i elektroliz qilish (K olbe, 1849- yil.): 2 R -C O O N a + 2H20 -------► R -R + 2 C 0 2 + 2 NaOH + H 2 Efir reaksiyada erituvchi va m agniy bilan kom pleks hosil qiluvchi Lyuis kislotasi sifatida qatnashadi, chunki efir kislorodi erkin elektron jufti hisobidan elektronodonorlik xususiyatini nam oyon qiladi. с2н5- о - с 2н5 R - M g - X + 2 С 2 Н5- 0 - С 2 Н 5 ------- ► R - M g - X dietil efiri С 2 Н 5 - 0 - С 2 Н 5 X = CI, Br, I Bu reaksiya yordamida metan deyarli miqdoriy unum bilan olinadi. + H20 CH3- C 1 + Mg — ► СНз- M g Q metil metil magniy . „ _ — ^ ^ „ slori* xlorid --------► R-oc-Mga Mg(OH)Cl + R-OH „ ----------- ► ROMgCl + R-NH,------- T1T TT1 r + CH 4 ----------- * RNHMgQ N- R-C=CH 3. Vurs reaksiyasi (1855- yil, alkilgalogenidlarga natriy metali ta’siri). Reaksiya uchun bir xil alkilgalogenid olinsa, faqat birgina alkan hosil bo'ladi: С 2 Н 5 -ВГ + 2Na + Br-C 2 H 5 ------ ► C4H,o + 2 NaBr etil bromidi butan Agar reaksiyaga 2 xil galogenalkan kiritilsa, uch xil alkan aralashmasi hosil bo'ladi: C 2 H5-I + 2Na + I-C 4 H 9 etil butil iodid iodid C 4 H 10 (butan) СбН ]4 (geksan) + 2NaI C 8 H 18 (oktan) Vurs reaksiyasi yordamida simmetrik tuzilishdagi alkanlar olinadi: 2Na (efir) yoki C 16 H33CI ------------------- ► C 32 H 66 (70-80 %) + 2 NaCl (MgCI2) setil Mg ( efir) n-dotriakontan xloridi 4. Karbon kislota tuzlarining elektrolizi. (Kolbe usuli, 1849- yil) Kislota tuzlari eritmada ionlarga ajraladi, elektroliz vaqtida metall kationi katodga borib elektron biriktiradi va neytral atomga aylanadi. Bu atom suv bilan reaksiyaga kirishib ishqor hosil qiladi, hamda vodorod ajralib chiqadi. Kislota qoIdig‘i esa anodda elektron beradi va erkin radikalga aylanadi. Bu radikal barqarorligi uchun C 0 2 molekulasini ajratadi va hosil bo'lgan yangi ikki radikal o ‘zaro birikib alkan m olekulasini hosil qiladi: K" -----------A+ Na+ ( kation) R - - О ( anion) I - e " H20 + = £ H+ + OH” R - COO' (radikal) H+ + e " — ► H j H + H — ► H, R- + C 0 2 Na+ + O H " — ► NaOH R- + R ----- ► R -R (alkan) Elektrolizning um um iy ko'rinishi quyidagicha: 2CH 3 C O O N a+2H 20 elektroliz t C 2 H6t + 2 C 0 2t + 2 NaOH + H 2 anodda katodda 5. K arbon kislotalar va ular tuzlarining ishqor ta ’sirida parchalanishi (dekarboksillash): R-COOH ----------► R - H + C 0 2 O datda, ishqor o'rniga natron ohagi (N aO H + CaO) olinadi: Fizikaviy xossalari N orm al alkanlarning C, dan C 4 gacha bo'lgan a ’zolari odatdagi sharoitda gaz, C , dan C 17gacha suyuqliklar bo'lib, C |8dan boshlab qattiq m oddalardir. (9-jadval). M olekulyar massalari ortishi bilan suyuqlanish va qaynash haroratlari oshib boradi, chunki m olekulada atom larning soni qancha k o ‘p bo'lsa, m olekulalararo kuch shuncha katta bo'ladi va ularni yengish u ch u n ko‘p energiya talab qilinadi. Alkanlarning zichligi suvdan kichik. Molekulyar massasi oshib borishi bilan zichligi ortadi. U lar qutbsiz m oddalar bo‘lib, suvda, katta qutbli erituvchilarda erimaydi, am m o benzol, efir, xloroform kabi qutbsiz erituvchilarda yaxshi eriydi. Alkanlarning o ‘zi ham shunday m oddalar uchun yaxshi erituvchidir. Ayrim alkanlarning fizikaviy xossalari Nomi Formulasi Suyuqlanish harorati, °C Qaynash harorati, °C Zichligi, g/sm J (suyuq holatida) Metan CH 4 -183 -162 0,4150 Etan C 2 H 6 -172 -88,5 0,5610 Propan C 3 H 8 -187 -42 0,5853 Butan C 4 H 10 -138 -0,5 0,60 Pentan C 5 H 12 -130 36 0,626 Geksan C 6 H ,4 -95 69 0,659 (20°C da) Geptan c 7 H 16 -90,5 98 0,684 (20 °C da) Oktan CgH .8 -57 126 0,703 (20 °C da) Nonan c 9 H 20 -54 151 0,718 (20 °C da) Dekan C 10 H 22 -30 174 0,730 (20 °C da) Undekan С цН 24 -26 196 0,740 (20 °C da) Dodekan C , 2 H 26 - 1 0 216 0,749 (20 °C da) Tetradekan Q 4 H 3 0 5,5 252 0,764 (20 °C da) Pentadekan C 15 H 32 10 266 0,769 (20°-C da) Eykozan C 20 H 42 36,4 343 0,778 (20 °C da) Pentakontan C 50 H Ю2 93,0 342,7 Gektan C 100 H 2 o 2 115,4 - - A lkanlarning IQ -spektrida ularga xarakterli bo'lgan 2800—3000 s n r 1 (C- H bog'ining valent tebranishi) val3 8 0 —1470 s n r 1 (С —H bog'ining deform a- tsion tebranishi) atrofida yutilish chiziqlari qayd qilingan. С —С bog'larining yutilish chiziqlari ju d a zaif bo'lib, ular xarakterli spektral m a ’lum otlarni bermaydi va olingan natijalar ko'pincha chalkashliklarga olib keladi. Kimyoviy xossalari A lk an laf kim yoviy jih a td a n inert m o d d alard ir. O datdagi sh aro itd a konsentrlangan sulfat kislotasi, qaynoq nitrat kislota, xrom li aralashm a, suyuqlantirilgan natriy gidroksidi alkanlarga ta ’sir qilmaydi. A lkanlarga xos reaksiyalar o 'rin olish va parchalanish reaksiyalaridir. U larning m olekulasidagi o'zgarishlar vodorod atom larining boshqa atom yoki guruhda o 'rin olish va alkan zanjiridagi С —С bog'ining uzilishi natijasida ro 'y beradi. Bu reaksiyalar ju d a qattiq sharoitda am alga oshadi. O datda, reaksiyalar m ahsuloti bir necha birikm alam ing aralashm asidan iborat bo'ladi. Bu reaksiyalarning mexanizmi radikal o 'rin olish bo'yicha boradi. H aqiqatan ham, faolligi juda kichik alkan molekulasining reaksion qobiliyatini oshirish uchun ancha kuchli katalizator yoki o ‘ta faol zarracha — erkin radikal ta’sir etish kerak. Alkanlardagi С—С va С—H bog'larining uzilishi uchun sarflanadigan energiya aniq o'lchangan: Ec c = 350 kJ/mol; Ec H = 413,7 kJ/mol. Ec H > Ecc .bo'lsa ham, dastlab reaksiya С—H bog‘ining uzilishi hisobidan boshlanadi, chunki reaksiyani boshlovchi faol zarrachaning С—H bog‘iga ta’siri fazoviy jihatdan С—С bog‘iga ta’siridan ko‘ra osonroq amalga oshadi. Radikal ta’sirida bir necha С—H bog'lari uzilishi mumkin, ammo alkan tuzilishiga ko‘ra bu bog‘larni uzish uchun har xil energiya sarflanadi. Bog‘lar: CH3- H CH3-C H 2- H (CH,)2CH - H (CH3)3C - H EC.H, kJ/mol 422,9 401,9 393,6 372,6 (Kelvin shkalasi bo'yicha 0 darajada) Bu qiymatlardan ko'rinadiki, uchlamchi uglerod atomi С—H bog'ini gomolitik uzish uchun kam energiya sarflanadi. Yuqoridagi birikmalardan hosil bo'ladigan radikallar barqarorligi ham har xildir: н< р с - ы H H 1. Galogenlash reaksiyasi Alkanlar ioddan boshqa galogenlar bilan reaksiyaga kirishadi: F—► Cl -► Br. Alkanlar ftor bilan bevosita reaksiyaga kirishsa, ular parchalanadi va vodorod ftoridi hosil qiladi (reaksiya ekzotermik va ftorning aktivligi katta). Shuning uchun ftorlash reaksiyasi azotli muhitda suyultirilgan ftor bilan olib boriladi. CH 4 + 4F 2 -------► CF 4 + 4 HF metan tetraflormetan yorug'lik СНз-СН2-СН 2-С Н гС Н 2-СНз ---------► CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH2-Br + HBr geksan bromgeksan Xlor alkanlar bilan ultrabinafsha nur ta’sirida 250-300"C darajagacha qizdirilganda yoki katalizator ishtirokida reaksiyaga kirishadi. H H H H H H - ( O C >H н н H H H Akademik N .N . Semyonovning metanni fotokimyoviy xlorlash jarayonidagi kuzatishlari bu reaksiya uchun quyidagi m exanizm ni ko'rsatdi: I. reaksiyaning boshlanishi: a) CI 2 -------- ► СГ + СГ II. zanjirning o'sishi: b) CH4 + СГ ------- ► ’ CHj + HCI d) ‘CH 3 + CI 2 -------► CH 3 CI + ’Cl III. zanjirning uzilishi: e) ‘С1 + ’C l ____ ► CI 2 CH 3 + -C I ------- ► CH 3 CI Bu reaksiya zanjirli mexanizm bo'yicha m etan m olekulasidagi b archa vodorod atom larining xlorga alm ashinishi bilan tugaydi, reaksiya m exanizm i shartli belgisi — SR (S — lotincha alm ashinish sibstitutio, R — radikal m exanizm i) 2 . S u l f o x l o r l a s h v a s u lf o o k s id l a s h Organik m odda m olekulasida sulfoguruhni (- S O ,H ) kiritish bilan boradigan reaksiya s u lf o la s h deyiladi. Sulfolash reaksiyasi natijasida birikm ada C —S bog'i hosil bo'ladi. Odatdagi sharoitda konsentrlangan sulfat kislota alkanlarga ta ’sir etm aydi, yuqori tem peraturada ularni oksidlaydi. Tutaydigan sulfat kislota — o leu m m etandan boshqa a lk a n la r bilan q izdirilgan da sulfoalkanlar hosil qiladi. R - H + H O - S O 3 ----- ► R - S O 3 H + H20 alkansulfokislota R - H + S 0 3 + N20 ____ ► R - S O 3 H + H 2 S 0 4 Bu reaksiya yoru g 'lik d a yoki katalizator ishtirok ida am alga oshadi. Sulfoxlorlash reaksiyasi ham zanjirli erkin radikal m exanizm da boradi. R - H + S 0 2 + Cl 2 , yorug‘hk__ * R - S 0 2 C1 + HCI hv, 50 °C CH 3 -CH 2 -CH 3 + S 0 2 + Cl 2 -H C I * CH 3 -CH 2 -CH 2 -S 0 2 C1 + CH 3 -CH-CH 3 48 % S 0 2 C1 52% 3 . N i t r o l a s h ■( 1 8 8 8 - yil, M . l . Konovalov reaksiyasi ) O rganik m o d d a m olekulasiga n itro g u ru h n i kiritish bilan boradigan reaksiyalarga n i t r o l a s h deyiladi. Bunda C -N bog' paydo bo'ladi. 150-200 °С' 2 atm. R - H + H N 0 3 ----------------------------*■ R - N 0 2 + H20 12-15 % li Reaksiya natijasida bir qism alkan parchalanadi. n o 2 CH 3 -CH 2 -CH 3 + H 0 -N 0 2 ----- ► CH 3 -CH 2 -CH 2 -N 0 2 + CH 3 -CH-CH 3 + 34 % 32 % + CH 3 -CH2- n o 2 + c h 3 - n o 2 26 % 8 % Reaksiya erkin radikal mexanizm bo'yicha boradi: a) H O -N O 2 — ► N 0 2 + H O - b) R - H + ‘N 0 2 — ► R" + H N 0 2 d) R ‘ + H 0 - N 0 2 — ► R - N 0 2 + НО' yoki R- + -N 0 2 — ► R - N 0 2 e) H N O 3 + H N 0 2 ----- ► 2 "N 0 2 + H20 yoki 2 H N 0 2 ------ ► N 0 2 + N O + H 20 H N O 3 + N O «— ► 3 N 0 2 + H20 4. Oksidlash A lkanlarning kislorod ishtirokida yonib katta issiqlik berishidan kundalik turm ushda doim o foydalanam iz, bu reaksiya jarayonida tabiiy gaz yonib, karbonat angidridi va suvni hosil qiladi: CH4 + 2 0 2 -------- ► C02 + 2 H20 + Q Alkanlar yuqori haroratda va kuchli oksidlovchilar ta ’sirida С - С bog'ining uzilishi bilan oksidlanadilar. Asosiy m ahsulot sifatida karbon kislotalar va karbonat angidridi hosil bo'ladi. Sanoatda shu usul bilan 110-120 °C da neft tarkibidagi yuqori m olekulyar C H 3 - ( C H 2 )n—C H 3 (n = 18—33) parafinlarini KMnO„ katalizator-ligida havo bilan oksidlab, tarkibida 10 dan 20 gacha uglerod atom lari bor karbon kislotalar olinadi. U lar sovun pishirishda, sintetik yuvuvchi m oddalar, surkov m oylari, sintetik kauchuk, linoleum va boshqalarni ishlab chiqarishda ishlatiladi. Sanoatda m etan n i azot oksidlari katalizatorligida 500-600 °C da havo kislorodi bilan chala oksidlab, form aldegid olinadi: С Н 4 + 2 0 , ------ ► Н - С + Н 20 Н 5. K r e k in g Yuqori molekulyar alkanlar 500-700 °C haroratda pirolitik parchalanadi va molekulyar massasi kichik b o ‘lgan to ‘yingan, to ‘yinm agan uglevodorodlar aralashmasi hosil b o ‘ladi (kreking jarayoni). Bu jarayon yordam ida texnikada turli-tum an m ahsulotlar olinadi: C 8 H 18 ------------ ► C 4 H 10 + C 4 H 8 yoki С2Нб + C 6 H |2 oktan butan buten etan geksen C6H,4 + C2Hj yoki C3H8 + C5H10 geksan eten propan penten Alkanlar A1C1 3 yordamida izom erlanadi, platina ishtirokida esa aromatik uglevodorodlar hosil qiladi. Kreking erkin radikal m exanizm i (R ays, 1931 yil) bo'yicha amalga oshadi: a) parchalanish R - C H 2 - C H 2 ------- ► R- + CH2 = CH2 b) disproporsiyalanish 2 R - CH - ‘CH2 -------► R - C H = C H 3 + R - C H 2 - C H 3 H d) birikish r - c h 2 - c h 2 R - C H 2- C H 2--CH2 - C H 2- R e) izomerlanish CH3- C H 2- C H 2- C H 2- C H 3 ---------► CH3 - CH - CH2 - CH3 CH3 A y rim v a k illa r i M e ta n C H 4 H idsiz va rangsiz gaz, havodan yengil, suvda y o m o n eriydi, Botqoqlik yoki kon gazi deyiladi, chunki botqoqlikning havo kirmaydigan sharoitida o ‘simlik va tirik jonzodlarning qoldiqlari chirishi ham da yer ostida k o ‘m im ing sekin parchalanishidan hosil bo'ladi. M etan tabiiy gazning asosiy tarkibiy qism i (90-98% )ni tashkil etadi. K o'p miqdorda neftning yo'ldosh gazlari va kreking gazlarida, shuningdek, yog'osh, torf, toshko'm irni quruq haydashda hosil bo'ladigan gazlar tarkibida uchraydi. Metan uglerod va vodorodning nikel katalizatori ishtirokida bevosita ta’sirlashuvi natijasida ham olinishi mumkin: Ni С + 2 H2 --------* CH4 Metan laboratoriyada quyidagi usullar bilan olinadi: a) Aluminiy karbidga suv ta’sir etish orqali: AI 4 C 3 + 12 H20 ----- ► ЗСН 4 + 4 А1(ОН)з b) natriy atsetati tuzi va ishqor aralashmasini qizdirish yoki natron ohagi (NaOH + CaO) ta’sir etish yo'li bilan: CH3 - С ^ + NaO-H -----► CH„ + Na2C 0 3 ONa Sanoatda metan tabiiy gazdan olinadi. U hozirgi vaqtda bir qator muhim kimyoviy moddalar olinishi uchun dastlabki xomashyo sifatida keng Download 24 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|