Олифины: класс непредельных углеводородов¶

Олифины (от лат. oleum — масло и греч. φίλος — любящий; устаревшее название — алкены) — класс непредельных (ненасыщенных) углеводородов с открытой цепью углеродных атомов, содержащих одну двойную углерод-углеродную связь C=C. Общая формула гомологического ряда — CₙH₂ₙ, где n ≥ 2. Название «олефины» возникло исторически: низшие представители ряда при взаимодействии с хлором образуют маслянистые жидкости (отсюда «маслородные» газы). В современной номенклатуре IUPAC для этого класса закрепился термин «алкены», однако в промышленной и технической литературе, особенно в нефтехимии, по-прежнему широко используется название «олефины».

¶Строение и номенклатура

Двойная связь в олефинах образована одной σ-связью и одной π-связью; атомы углерода при ней находятся в состоянии sp²-гибридизации и располагаются в одной плоскости. Длина связи C=C составляет около 0,134 нм, что короче одинарной связи C–C (0,154 нм). π-Связь менее прочна и легко поляризуется, что определяет высокую реакционную способность олефинов по сравнению с предельными углеводородами (алканами).

По систематической номенклатуре название строится от названия соответствующего алкана с заменой суффикса «-ан» на «-ен»; положение двойной связи указывается цифрой. Например: этилен (этен), пропилен (пропен), бутен-1, бутен-2. Для олефинов характерна изомерия положения двойной связи, изомерия углеродного скелета, а также цис-транс-изомерия (геометрическая изомерия), обусловленная жёсткостью двойной связи и невозможностью вращения вокруг неё.

¶Физические свойства

Низшие олефины (C₂–C₄) при нормальных условиях — бесцветные газы, слабо растворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях. Средние члены ряда (C₅–C₁₆) — жидкости, высшие (C₁₇ и более) — твёрдые вещества. Температуры кипения и плавления олефинов возрастают с увеличением молекулярной массы; они близки к соответствующим значениям для алканов. Все олефины горючи, образуют с воздухом взрывоопасные смеси.

¶Химические свойства

Главная особенность олефинов — способность вступать в реакции присоединения по двойной связи:

• Гидрирование — присоединение водорода в присутствии катализаторов (Ni, Pt, Pd) с образованием алканов.
• Галогенирование — присоединение галогенов (например, брома) с образованием дигалогеналканов; реакция с бромной водой служит качественной пробой на непредельность.
• Гидрогалогенирование — присоединение галогеноводородов; направление реакции определяется правилом Марковникова.
• Гидратация — присоединение воды; промышленно важна гидратация этилена с получением этанола.
• Полимеризация — последовательное соединение молекул с образованием высокомолекулярных продуктов (полиэтилен, полипропилен).

Кроме того, олефины склонны к реакциям окисления (в том числе с образованием эпоксидов и гликолей) и к реакциям замещения в аллильном положении.

¶Получение

Основные промышленные и лабораторные способы получения олефинов:

¶Применение

Олефины — ключевое сырьё современной нефтехимической промышленности. Этилен занимает первое место по объёмам мирового производства среди органических соединений; на его основе получают полиэтилен, этиленгликоль, этанол, оксид этилена, винилхлорид. Пропилен служит сырьём для полипропилена, акрилонитрила, кумола, глицерина. Бутилены и бутадиен используются в производстве синтетических каучуков. Высшие олефины применяются для синтеза поверхностно-активных веществ, смазочных материалов и присадок.

¶Биологическое и экологическое значение

Некоторые олефины играют роль в биологических процессах: этилен является растительным гормоном, регулирующим созревание плодов, опадение листьев и рост. В то же время низшие олефины токсичны, обладают наркотическим и раздражающим действием, а их утечки представляют пожарную и экологическую опасность. Промышленные выбросы олефинов контролируются природоохранным законодательством.

¶Историческая справка

Первым изученным представителем класса стал этилен, полученный в XVII веке при нагревании этанола с серной кислотой. Термин «олефины» предложил в начале XIX века французский химик Э. Дюма. В 1869 году А. М. Бутлеров синтезировал изобутилен, что способствовало развитию теории строения органических соединений. Промышленное значение олефины приобрели в XX веке с развитием нефтепереработки и нефтехимии.