Химия 10 класс 10-Х-2

4. Алкадиены

Алкадиены – непредельные углеводороды, содержащие две двойные связи. Общая формула алкадиенов `"C"_n"H"_(2n-2)`­. Если двойные связи разделены в углеродной цепи двумя или более одинарными связями (например, `"CH"_2 = "CH" - "CH"_2 - "CH" = "CH"_2`), то такие двойные связи называются   изолированными. Химические свойства алкадиенов с изолированными двойными связями не отличаются от свойств алкенов. Если двойные связи разделены в цепи только одной `σ`-связью, то их называют сопряженными. Существуют и кумулированные двойные связи (например, `"CH"_2 = "C" = "CH"_2`). В кумулированных диенах две двойные связи находятся у одного атома углерода. Важнейшие представители сопряженных диенов:




Строение.

В сопряженных диенах `π`-электронные облака двойных связей перекрываются между собой и образуют единое `π`-электронное облако. В сопряженной системе π-электроны уже не принадлежат определенным связям, они делокализованы по всем атомам.

Изомерия.

Для алкадиенов характерны те же виды изомерии, что и для алкенов. Межклассовая изомерия возможна с алкинами и циклоалкенами:

 


Номенклатура.

Главную цепь в диенах выбирают так, чтобы она содержала обе двойные связи, и нумеруют с того конца, при котором сумма номеров положений двойных связей минимальна. В названии соответствующего алкана суффикс -ан заменяется на -диен.


Физические свойства.

Бутадиен-`1,3` - легко сжижающийся бесцветный газ с неприятным запахом. Следующие за ним гомологи – жидкости.


Получение.

Основной промышленный способ получения диенов – дегидрирование алканов. Дивинил получают из бутана:

а изопрен из `2`-метилбутана по аналогичной реакции.

Бутадиен-`1,3` можно получить по реакции Лебедева путем одновременного дегидрирования и дегидратации этанола:


Химические свойства.

Для алкадиенов характерны обычные реакции электрофильного присоединения `"A"_"E"`, свойственные алкенам. Особенность сопряженных диенов состоит в том, что две двойные связи в их молекулах функционируют как единое целое, поэтому реакции присоединения могут протекать в двух направлениях:

а) к одной из двойных связей (`1,2`-присоединение) или

б) в крайние положения сопряжённой системы   с   образованием   новой   двойной   связи   в   центре системы (`1,4`-присоединение). Так,  присоединение  брома   к  бутадиену   может привести к двум продуктам:

`"CH"_2 = "CH" - "CH" = "CH"_2+"Br"_2 ->`

`->"CH"_2 = "CH" - "CHBr" - "CH"_2"Br"`


`1,2`-присоединение

или

`"CH"_2 = "CH" - "CH" = "CH"_2+"Br"_2 ->`

`-> "BrCH"_2 - "CH" = "CH" - "CH"_2"Br"`

`1,4`-присоединение

Подбор реагентов и условий реакций позволяет направлять присоединение по любому из двух направлений.



Весьма ценной реакцией `1,4`-присоединения является реакция полимеризации бутадиена и его гомолога – изопрена в условияx радикальной или ионной полимеризации, приводящая к образованию полимерных каучукоподобных продуктов:

Использование металлоорганических катализаторов в этой реакции позволяет получить каучук с регулярным строением, в котором все звенья цепи имеют цис-конфигурацию.  Аналогичная реакция с изопреном даёт синтетический изопреновый каучук, который по строению и свойствам близок к природному каучуку:

В натуральном каучуке группы `– "CH"_2`- находятся по одну сторону двойных связей (цис-форма) и мономерные изопреновые звенья регулярно повторяются:

Такое пространственное строение молекул полимеров называется стереорегулярным. Именно такое строение молекул придает натуральному каучуку эластичность – способность растягиваться и сжиматься под действием внешней силы, а затем восстанавливать свою прежнюю форму.