Электронное строение бутадиена-1,3

Химические свойства.

Способы получения.

1. Дегидрирование алканов (основной способ):

t, Cr₂O₃

СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ ¾¾® СН₂=СН-СН=СН₂ + 2Н₂

2. Дегидрирование и дегидратация первичных одноатомных спиртов (реакция Лебедева):

400-500⁰С

2С₂Н₅ОН ¾¾¾¾® СН₂=СН-СН=СН₂ + 2Н₂O + H₂

ZnO, Al₂O₃

3. Дегидратация двухатомных спиртов:

400⁰С, kt СН₂¾¾СН₂ 500⁰С

СН₂-СН₂-СН₂-СН₂ ¾¾¾® ï ï ¾¾¾® СН₂=СН-СН=СН₂ + Н₂

ï ï -Н₂О СН₂ СН₂ -Н₂О

ОН ОН О

Бутандиол-1,4 тетрагидрофуран бутадиен-1,3

Для сопряженных диенов характерны реакции, протекающие по механизмам электрофильного (А_Е) и радикального (А_R) присоединения, а также реакции полимеризации. Наличие сопряженной системы p-электронов приводит к особенностям реакций присоединения.

Н Н

С С

Н Н

С С

Н Н

Методом электронографии установлено в молекуле бутадиена-1,3 укорочение одинарной связи между атомами углерода С₂-С₃, и в тоже время удлинение связи между С₁-С₂ и С₃-С₄ атомами. Т.е. простая s-связь между С₂-С₃ короче обычной s-связи в этане и по длине приближается к двойной. Таким образом, в этой системе наблюдается тенденция к выравниванию длин С-С связей.

В бутадиене-1,3 все 4 атома углерода находятся в sp²-гибридизации. Это означает, что каждый атом имеет три гибридизованные орбитали, расположенные под углом 120⁰С. Все s-связи молекулы лежат в одной плоскости. В другой же плоскости, перпендикулярной первой, расположены негибридизованные р-орбитали всех углеродных атомов. В результате идет перекрывание электронных облаков не только между С₁ и С₂, С₃ и С₄ атомами, но и между С₂ и С₃ атомами.

Таким образом, все четыре р-орбитали перекрываются, и в результате формируется общее p-электронное облако.

Такой вид взаимного влияния атомов в молекуле, когда перекрывание p-электронных облаков двойных связей приводит к образованию общего p-электронного облака, охватывающего всю систему сопряжения, называется мезомерным эффектом, или p,p-сопряжением.

Следовательно, в молекуле бутадиена-1,3 нет двойных и одинарных связей, идет равномерное распределение p-электронной плотности по всей молекуле. Поэтому было предложено изображать молекулу бутадиена-1,3 в виде мезоформы (резонансного гибрида):

СН₂¾СН¾СН¾СН₂

Такие особенности строения объясняют специфичность химических свойств диенов с сопряженными двойными связями.