Теплота гидрирования и устойчивость алкенов

Теплоты гидрирования дают информацию об относительной устойчивости алкенов. Для сравнения устойчивости алкенов нужно сопоставить теплоты гидрирования различных алкенов для одного и того же алкана в равных условиях.

Например, сравним теплоты гидрирования 1-бутена, цис -2-бутена и транс -2-бутена. В реакциях поглощается 1 моль водорода и образуется один и тот же продукт – н -бутан.

При гидрировании транс -изомера выделяется на 4 кДж/моль энергии меньше, чем при гидрировании цис -изомера. Это означает, что содержание энергии в нем на 4 кДж/моль меньше, т.е. другими словами, транс -изомер на 4 кДж/моль устойчивее цис -изомера. В транс -изомере два объёмистых заместителя расположены по разные стороны от двойной связи, пространственные препятствия меньше, чем в случае цис -изомера. В свою очередь, оба геометрических изомера 2-бутена более устойчивы, чем 1-бутен (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Теплоты гидрирования изомеров бутена

Сравним теплоты гидрирования (кДж/моль) алкенов, которые при взаимодействии с водородом дают 2-метилбутан.

Различие в теплотах гидрирования обусловлено их различной устойчивостью.

Чем больше степень алкилирования атомов углерода при двойной связи, тем более устойчив алкен:

Различная устойчивость алкенов может быть объяснена неодинаковой возможностью распределения электронной плотности в молекулах с различным числом метильных групп при углеродах у двойной связи. Электроны s -связи углерод – водород метильной группы частично перекрываются с электронами p -связи (гиперконъюгация). Такое электронное взаимодействие ведет к уменьшению энергии молекулы.

К объяснению изменения устойчивости алкенов в приведенном ряду также может быть привлечено представление о различии энергий и длин связей, образованных sp³ - и sp² -гибридизованными атомами углерода.

В 2-бутене имеются две более короткие и более прочные s -связи С _sp3 –С _sp2, а в 1-бутене – только одна такая связь.

Дата добавления: 2015-07-26