Химические свойства алкадиенов
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 - CnH2n-2.
Номенклатура и изомерия алкадиенов
Названия алкенов формируются путем добавления суффикса "диен" к названию алкана с соответствующим числом: пропадиен, бутадиен, пентадиен и т.д.
При составления 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.
Атомы углерода, прилежащие к двойной связи, находятся в sp2 гибридизации.
Для алкадиенов характерна изомерия углеродного скелета, положения двойных связей, межклассовая изомерия с алкинами и пространственная геометрическая изомерия в виде существования цис- и транс-изомеров.
Классификация по положению двойных связей
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
В молекуле аллена все атомы углерода находятся в состоянии sp2гибридизации.
II. Сопряженные двойные связи
В случае, если две двойные связи разделены одной одинарной связью. В результате такого взаиморасположения в молекулах возникает сопряжение: формируется единое π-электронное облако.
Помните, что сигма-связи (σ-связи) перекрываются вдоль линии плоскости, а пи-связи (π-связи) над и под линией плоскости (линией, соединяющей центры атомов).
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.
|
|
|
2CH3-CH2-OH → (450 °C, кат. ZnO) CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2
Каучук занимает важное место в промышленности благодаря своим свойствам: водонепроницаемости, эластичности и способности к электроизоляции. Путем вулканизации из каучука получают резину, используемую повсеместно.
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.
1. Гидрирование
Водород присоединяется к атомам углерода, образующим двойную связь. Пи-связь (π-связь) рвется, остается единичная сигма-связь (σ-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.
|
|
|
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
Алкадиены вступают в реакции гидрогалогенирования, протекающие по типу присоединения.
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, как и все органические соединения, сгорают с образованием углекислого газа и воды - полное окисление.
2CH2=CH-CH=CH2 + 11O2 → 8CO2 + 6H2O
5. Полимеризация
Полимеризация - цепная реакция синтеза полимеров, при котором молекула полимера образуется путем последовательного соединения молекул мономеров.
Индекс "n", степень полимеризации, обозначает число мономерных звеньев, которые входят в состав полимера.
Алкины
Алкины - непредельные (ненасыщенные) углеводороды, имеющие в молекуле одну тройную связь С≡С. Каждая такая связь содержит одну сигма-связь (σ-связь) и две пи-связи (π-связи).
|
|
|
Алкины также называют ацетиленовыми углеводородами. Первый член гомологического ряда - этин - CH≡CH (ацетилен). Общая формула их гомологического ряда - CnH2n-2.
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 51; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!