П а р а ф и н д е р д і ң и з о м е р с а н ы

1.2. СТРУКТУРАЛЫҚ ИЗОМЕРИЯ

Структуралық изомерия органикалық қосылыстардың барлық кластарына тән изомерия, көміртегі қаңқасының (тізбегінің) өзгеруі арқылы түзіледі.

Алкандардың структуралық изомериясы бутаннан басталады.


СН₃ СН₂СН₂ СН₃ СН₃ ― СН ― СН₃

СН₃

бутан 2- метилпропан (изобутан)

Т_Қ ═ - 0,5⁰С Т_Қ ═ - 12⁰С

СН₃

СН₃―СН₂―СН₂―СН₃ СН₃―СН―СН₂―СН₃ СН₃―С― СН₃
СН₃ СН₃

пентан 2 – метилбутан 2,2 - Диметилпропан

(изопентан) (неопентан)

Т_Қ ═ -36⁰С Т_Қ ═ - 28⁰С Т_Қ ═ - 9,5⁰С

Алкандарды табиғи газдардан, мұнайдан және көмірден алуға болады.

R – CH ═ CH₂ + H₂ R – CH₂ – CH₃

- галогентуындыларды тотықсыздандыру

Pd

СН₃ – СН₂ – СІ + Н₂ СН₃ – СН₃ + НСІ

СН₃СН₂ – І + НІ СН₃ – СН₃ + І₂
- Вюрц реакциясы
СН₃І + 2Na + I – СН₃ СН₃ – СН₃ + 2 NaI
Вюрц реакциясының бірінші сатысында натрийалкилдер түзіледі:
СН₃І + 2Na СН₃Na + 2NaI

метилнатрий

^этан

3 СН₃І + 6 Na + 3 СН₃СН₂І СН₃ – СН₂ – СН₃ + 2 NaI

^пропан

СН₃СН₂ – СН₂СН₃ + 2 NaI

^бутан

Мұндай қоспаны бөлу оңай емес, сондықтан Вюрц реакциясында бірдей галогеналкилдер қолданылады.
3. Магнийорганикалық қосылыстардан алу.

_эфир

CH₃CH₂I + Mg CH₃CH₂MgI

иодтыэтилмагний

C H₃CH₂MgІ + НОН CH₃CH₃ + MgIОН
4. Карбон қышқылдарының тұздарынан алу.

- электролиз әдісі – Кольбе реакциясы

_{0 0}

СH₃ + CH₃ CH₃ – CH₃

- карбон қышқылдарының тұздарын сілтілер қосып күйдіру.

Бақылау сұрақтары:

1. Көмірсутектер дегеніміз не?

2. Көмірсутектерді жіктеңіз?

3. Қаныққан көмірсутектерге сипаттама беріңіз?

3 – дәріс. Алкандардың химиялық қасиеттері

Дәрістің жоспары:

1. Химиялық қасиеттері

Органикалық қосылыстардың химиялық қасиеттері олардың құрылысына тәуелді. Химиялық құрылыс теориясының қазіргі кездегі мәніне сәйкес – органикалық қосылыстардың физикалық химиялық қасиеттері – олардың құрамына сонымен бірге, химиялық, кеңістік және электрондық құрылысына байланысты.

Алкандардағы көміртек атомы SР³ – гибридтену күйінде болады. Мысалы, метандағы (СН₄) төрт жай коваленттік (σ- сигма) байланыстар көміртек атомының төрт тетраэдрлік (гибридтелген) орбиталарының (SР³ – валенттік күйдегі) сутек атомының 1S орбиталдарымен бүркесуімен құрылады. Байланыстардың арасындағы валенттік бұрышы 109⁰28¹ тең.

Қалыпты жағдайда алкандар көп реагенттермен әрекеттеспейді. Өте инертті. Орыс химигі М.И. Коновалов алкандарды «химиялық өліктер» деп атаған.

С_ПН_2П+2 + NаOH әрекеттеспейді.

KMnO₄

K₂Cr₂O₇

С – С; С – Н байланыстары иондық ыдырауға бейім емес, бос радикалдар түзу арқылы, гомологтық бөлшектенеді. Алкандар орынбасу, ыдырау, тотығу (жану) реакцияларына тек ерекше жағдайлар жасағанда түседі (жарық – (hv) -; температура, катализатор).

1. 
   Галогендеу.
   

С Н₄ + СІ₂ СН₃СІ + СІ₂ СН₂СІ₂ СНСІ₃ ССІ₄

Галогендеу реакциясының механизмін анықтаған академик Н.Н. Семенов. Бұл тізбекті реакция. Реакция басталуы үшін инициаторлар – жарық – керек. Жарықтың әсерінен хлордың молекуласы радикалға ыдырайды.

СІ˚ - радикалы метан молекуласына шабуыл жасайды.

С Н₃ – Н + СІ˚ СН₃ + НСІ

СН₃ + СІ – СІ СН₃СІ + СІ˚

СН₃СІ + СІ˚ СН₂СІ + НСІ

СН₂СІ + СІ – СІ СН₂СІ₂ + СІ˚

СН₂СІ₂ + СІ СНСІ₂ + НСІ

СНСІ₂ + СІ – СІ СНСІ₃ + СІ˚

С НСІ₃ + СІ ССІ₃ + НСІ

ССІ₃ + СІ – СІ ССІ₄ + СІ˚

Реакция шексіз кете бермейді, екі радикал кездескенде тоқтайды.

С Н₃ + СІ СН₃СІ

СН₃СІ + СІ СН₂СІ₂ т.б…..

Біріншілік, екіншілік және үшіншілік көміртек атомдарындағы сутек атомдарының орынбасу реакциясына түсу жылдамдықтарының арақатысы:

Н СН₃

СН₃ – СН₂ – Н < СН₃ – С – Н < Н₃С – С – Н

СН₃ СН₃

1 : 3.25 : 4.3
Оның себебі С – Н байланыстарының үзілу энергиясымен түсіндіріледі.
СН₃ СН₃

СН₃ – СН₂ – Н СН₃ – СН – Н Н₃С – С – Н

СН₃

98 ккал/моль 94 ккал/моль 89 ккал/моль

Алкандар барлық галогендермен әрекеттеседі, бірақ реакцияның өту жағдайы әртрүлі: фтормен реакция қопарылыс береді, хлормен реакция жеңіл өтеді, иодпен реакция тепе – теңдікпен шектеледі.

2. Нитрлеу реакциясы.

Нитрлеу реакциясын 1888 ж. М.И. Коновалов жүргізген. («өліктерді» тірілту реакциясы).

Алкандар 12 – 15% - ті сұйытылған азот қышқылымен, 140 – 150⁰С температура арасында нитрленеді. Ал концентрлі азот қышқылымен қыздырғанда алкандар тотығады.

Нитрлеу реакциясының механизмі де радикалды (S_R)

С Н₃СН₂СН₃ + НNO₃ (15%) СН₃ – СН – СН₃ + НOН

Бос радикал (NО₂) азот қышқылымен бірге қоспа ретінде жүретін азотты қышқыл әрекеттесенде түзіледі.

СН₃ – СН – СН₃ + NО₂ СН₃ – СН – СН₃

Нитрлеу реакциясында қосымша азотты қышқылдың эфирі де түзіледі:

СН₃ – СН – СН₃ + NО₂ СН₃ – СН – СН₃

3. Сульфирлеу реакциясы.

Қалыпты жағдайда алкандар концентрлі күкірт қышқылының әсеріне тұрақты, ал жоғары температурада тотығады.

Түтінделген күкірт қышқылымен әсер еткенде сульфирлеу реакциясы жүреді:

(SO₂)

СН₃ – СН₃ + H₂SO₄ СН₃СH₂SO₃H + HOH

T⁰C

4. Сульфохлорлау реакциясы.

С Н₃ – СН₃ + SO₂ + СІ₂ СН₃СH₂SO₂СІ + HСІ

Метансульфохлорид

Сульфохлорлау реакциясы тізбекті радикалды механизммен жүреді.

С І₂ 2СІ˚

R – H + CI˚ R˚ + HCI

R˚ + SO₂ RSO˚₂

RSO˚₂ + CI₂ RSO₂CI + CI

Алкандарды сульфохлорлау арқылы 1939 – 1940 жылдарда сабынның орнына синтетикалық жуғыш заттар алынған.

Сульфохлоридтерді былғары, тоқыма өндірісінде де қолданады.
R – SO₂CI + 2 NH₃ R – SO₂ – NH₂ + NH₄CI

сульфоамид

ІІ. Алкандардың тотығу реакциялары.

Алкандарды тотықтыру арқылы: спирттер, альдегидтер, кетондар, карбон қышқылдарын алуға болады. Алкандардың тотығу реакциялары күрделі, көп сатылы процесс, радикалды, тізбекті механизммен жүреді.

[O] Кетон Карбон

Алкан Спирт қышқылдары

Альдегид

ІІІ. Ыдырау реакциялары.

1. 
   Дегидрлеу реакциясы.
   

С ₃Н₈ С₃Н₆ + Н₂

460⁰С

2. 
   Крекинг процессінде көміртегі тізбегі гомолитикалық ыдырауға түседі, сонымен қатар изомеризация, циклизация, дегидрогенизация реакциялары жүреді, қанықпаған көмірсутектер түзіледі.
   

С Н₃ – СН₂ – СН ═ СН₂ + Н₂

С₄Н₁₀

СН₂ ═ СН – СН ═ СН₂ + 2Н₂
СН₃ – СН₃ + СН₄ + С
2СН ≡ СН + 3Н₂

Мұнайды крекинглеу бірнеше түрлерге бөлінеді.