Непредельные углеводороды - алкадиены

НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ - АЛКАДИЕНЫ

Алкадиены - непредельные (ненасыщенные) углеводороды, имеющие в молекуле две двойных связи С=С. Каждая такая связь содержит одну сигма-связь (σ-связь) и одну пи-связь (π-связь).

Алкадиены также называют диеновыми углеводородами. Первый член гомологического ряда - пропадиен - CH₂=C=CH₂. Общая формула их гомологического ряда - C_nH_2n-2.

НОМЕНКЛАТУРА И ИЗОМЕРИЯ АЛКАДИЕНОВ

Названия алкадиенов формируются путем добавления суффикса «диен» к названию алкана с соответствующим числом: пропадиен, бутадиен, пентадиен и т.д.

При составлении названия алкадиена важно учесть, что главная цепь атомов углерода должна обязательно содержать двойные связи.

Нумерация атомов углерода в ней начинается с того края, к которому ближе двойная связь.

В конце названия указывают атомы углерода, у которых начинается двойная связь.

Для алкадиенов характерна:

- структурная изомерия (изомерия углеродного скелета, положения двойных связей, межклассовая изомерия с алкинами);

- пространственная геометрическая изомерия (существование цис- и транс-изомеров).

В зависимости от того, как чередуются двойные связи в молекуле алкадиена, они подразделяются на следующие типы:

                   I. Кумулированные двойные связи в случае, если две двойные связи прилежат к одному и тому же атому углерода). Пример - пропадиен-1,2 (аллен) - CH₂=C=CH₂

                    II. Сопряженные двойные связи (в случае, если две двойные связи разделены одной одинарной связью). Пример - бутадиен-1,3 - CH₂=CH-CH=CH₂

                 III. Изолированные двойные связи (в случае, если две двойные связи разделены двумя и более одинарными связями). Пример - пентадиен-1,4 - CH₂=CH-CH₂-CH=CH₂

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКАДИЕНОВ

Алкадиены получают несколькими способами:

1.    Дегидрогалогенирование дигалогеналканов

В результате реакции молекулы алкана, содержащей два атома галогена, со спиртовым (!) раствором щелочи получается алкадиен. В зависимости от положения галогенов возможны разные варианты.

Отщепление идет по правилу Зайцева: атом водорода отщепляется от соседнего, наименее гидрированного атома углерода.

2.    Синтез С.В. Лебедева

Сергей Васильевич Лебедев в 1927 году разработал первый промышленный способ получения синтетического каучука из этилового спирта.

                                              450 °C, кат. ZnO

2CH₃-CH₂-OH                          CH₂=CH-CH=CH₂ + 2H₂O + H₂

Для придания каучуку необходимых физико-механических свойств: прочности, эластичности, стойкости к действию растворителей и агрессивных химических сред – каучук подвергают вулканизации нагреванием до 130-140°С с серой. 

Вулканизация – процесс получения резины из каучука.

В результате вулканизации молекулы каучука «сливаются» между собой дисульфидными (S - S) мостиками в одну трехмерную макромолекулу, и образуется пространственный полимер – резина, которая по прочности значительно превосходит невулканизированный каучук.

3.    Дегидрирование алканов

В результате отщепления водорода от молекулы алкана образуются двойные связи. Дегидрирование происходит при повышенной температуре и в присутствии катализатора.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКАДИЕНОВ

Алкадиены - ненасыщенные углеводороды, легко вступающие в реакции присоединения. Реакции замещения для них не характерны. Наличие сопряженных двойных связей увеличивает реакционную способность молекулы и обуславливает необычный механизм некоторых реакций.

Запомните, в сопряженных диенах присоединение протекает преимущественно как 1,4 – присоединение.

1.    Гидрирование. Водород присоединяется к атомам углерода, образующим двойную связь.

2.    Галогенирование

Реакция с бромной водой является качественной для непредельных соединений, содержащих двойные (и тройные) связи. В ходе такой реакции бромная вода обесцвечивается, что указывает на присоединение брома по кратным связям к органическому веществу. Также происходит обесцвечивание раствора перманганата калия (KMnO₄).

В случае, если двойные связи находятся в сопряжении, выход продуктов во многом зависит от температуры. Например, в ходе галогенирования бутадиена-1,3 при -80°C преимущественно получается продукт 1,2-присоединения, а при +60°C - продукт 1,4-присоединения.

3.    Гидрогалогенирование. Гидрогалогенирование протекает по правилу Марковникова, в соответствии с которым атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному, а атом галогена - к наименее гидрированному атому углерода.

4.    Окисление. При горении алкадиены сгорают с образованием углекислого газа и воды.

 + Q

5.    Полимеризация

Натуральный каучук получают из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева гевеи, растущего в тропических лесах Бразилии. При нагревании без доступа воздуха каучук распадается с образованием диенового углеводорода – 2- метилбутадиена-1,3 или изопрена.

Каучук – это полимер, в котором молекулы изопрена соединены друг с другом по схеме 1,4- присоединения с цис- конфигурацией полимерной цепи.

Натуральный каучук обладает уникальным комплексом свойств: эластичностью, износоустойчивостью, клейкостью, водо- и газонепроницаемостью, хороший изолятор, растворимостью в органических растворителях.  Недостатки: при высокой t – размягчается, при низкой t – хрупкий.

Скачано с www.znanio.ru