План ответа:
- Определение диеновых углеводородов.
- Общая формула.
- Сопряженные и кумулированные двойные связи.
- Виды изомерии.
- Номенклатура диеновых углеводородов.
- Физические свойства.
- Получение.
- Химические свойства.
- Практическое значение (природный каучук).
Алкадиены - это непредельные углеводороды, содержащие две двойные связи. Общая формула алкадиенов СnH2n-2.
--Если двойные связи разделены в углеродной цепи двумя или более одинарными связями, то такие двойные связи называются изолированными. Химические свойства алкадиенов с изолированными двойными связями не отличаются от свойств алкенов с той лишь разницей, что в реакцию могут вступать не одна, а две двойные связи не зависимо друг от друга.
--Если двойные связи разделены в цепи только одной одинарной связью, то их называют сопряженными. Важнейшие представители сопряженных диенов:
CH2═ CH― СН═СН2 CH2═ C(СН3)―СН═СН2
бутадиен-1,3 изопрен
|
|
--Существуют также диены с системой С=С=С, называемые алленами, такие двойные связи являются кумулированными. Первый член гомологического ряда—аллен
CH2═ C═СН2
Далее мы будем рассматривать только сопряженные диены, имеющие большое практическое значение.
Изомерия
Для алкадиенов характерны те же виды изомерии, что и для алкенов: а) изомерия углеродного скелета, б) изомерия положения двойных связей,
в) пространственная изомерия.
1 2 3 4 5
Например: а) CH2═ CH― CH― СН═СН2 3-метилпентадиен-1,4
|
СН3
1 2 3 4 5
б) CH2═ CH― C═ СН―СН3 3-метилпентадиен-1,3
|
СН3
Номенклатура
Главную цепь в диеновых 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 окончание –ан меняется на окончание –диен.
Физические свойства
Ален – бесцветный газ с tпл = ―136,2 ºС и tкип = ―34,5ºС.
Бутадиен-1,3 – легко сжижающийся газ с неприятным запахом.
Изопрен – жидкость с tкип 34ºС.
Получение
а) Дегидрированием и дегидратацией этилового спирта (реакция Лебедева) получают бутадиен-1,3.
t,Al2O3,ZnO
СН3―СН2―ОН + ОН―СН2―СН3 ――→ CH2═ CH― СН═СН2 + этанол +2НОН+ Н2
|
|
б) Дегидрирование алканов
t,Cr2О3
СН3―СН2―СН2―СН3 → CH2═ CH―СН═СН2 +2Н2
бутан бутадиен-1,3
t,Cr2О3
СН3―СН―СН2―СН3 → CH2═ C―СН═СН2
| |
СН3 СН3
2-метилбутан 2-метилбутадиен (изопрен)
Химические свойства
а) Вступают в реакции присоединения.
CH2═ CH―СН═СН2+Br-Br→ CH2Br― CH═СН―СН2Br
бутадиен-1,3 1,4-дибромбутен-2
CH2═ CH―СН═СН2+Br-Br→CH2Br― CHBr―СН═СН2
бутадиен-1,3 1,.2-дибромбутен-3
б) Вследствие наличия двойных связей бутадиеновые углеводороды довольно легко вступают в реакции полимеризации. Продуктом полимеризации 2-метилбутадиена-1,3 (изопрена) является природный каучук.
n CH2═ C―СН═СН2→ Н3С Н
| \ /
СН3 С═С
изопрен / \
―СН2 СН2― n
изопреновый каучук – природный каучук.
(цис-форма)
Природный каучук
Натуральный каучук содержится в млечном соке дерева гевеи и ряда других растений.
Природный каучук благодаря эластичности очень устойчив к износу. Ценным его свойством является так же водо- и газонепроницаемость. Кроме того, он является хорошим электроизолятором.
Каучук в воде практически не растворяется. В этиловом спирте растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а затем растворяется.
У природного каучука есть ряд недостатков. При повышенной температуре он становится мягким и липким, а на холоде - твёрдым и хрупким. При долгом хранении каучук твердеет.
Для устранения перечисленных недостатков каучук вулканизируют.
Вулканизация—это нагревание каучука с серой при температуре 130-140ºС. При этом атомы серы присоединяются по месту некоторых двойных связей и как бы ''сшивают'' молекулы друг с другом.
| |
Н3С S Н СН3 S Н
\ | / \ | /
С―С С―С
/ \ \ / \ \
… ―СН2 S СН2 ― СН2 S CH2―…
| |
Н3С S Н СН3 S Н
\ | / \ | /
С― С С― С
/ \ \ / \ \
… ―СН2 S СН2 ― СН2 S CH2―…
| |
Перед вулканизацией каучука в качестве наполнителей используют также различные красители. В результате процесса вулканизации получают резину, которая значительно прочнее не вулканизированного каучука. Если к каучуку при вулканизации добавляют больше серы, чем её требуется для образования резины, то получают эбонит – твёрдый эластичный материал.