Алкадиены. органическая химия

Алкадиены

Содержание

• Диеновые углеводороды
• Классификация по положению двойных связей
• Получение
• Физические свойства
• Химические свойства (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, полимеризация)
• Натуральный каучук
• Получение резины
• Синтетические каучуки (бутадиеновый , изопреновый, СКС, СКН, наирит)
• Источники информации

Диеновые углеводороды

Диеновые углеводороды или алкадиены – это непредельные углеводороды, содержащие две двойные углерод - углеродные связи.

Общая формула алкадиенов C n H 2 n -2 . По международной номенклатуре алкадиены называют так же , как и алкены, но только вместо окончания –ен здесь употребляется –диен .

Строение и классификация

Сопряжение — это образование единого электронного облака в результате взаимодействия негибридизованных p z -орбиталей в молекуле с чередующимися двойными и одинарными связями.

Делокализация электронной плотности — это ее распределение по всей сопряженной системе, по всем связям и атомам.

Алкадиены

пентадиен-1,4

бутадиен-1,3

Классификация по положению двойных связей

В зависимости от взаимного расположения двойных связей диены подразделяются на три типа:

1) углеводороды с кумулированными двойными связями, т.е. примыкающими к одному атому углерода. Например, пропадиен или аллен CH 2 = C = CH 2 ; 2) углеводороды с изолированными двойными связями, т.е. разделенными двумя и более простыми связями. Например, пентадиен -1,4 CH 2 = CH – CH 2 – CH = CH 2 ;

3) углеводороды с сопряженными двойными связями, т.е. разделенными одной простой связью.

Например, бутадиен -1,3 или дивинил CH 2 = CH – CH = CH 2 ,

2-метилбутадиен -1,3 или изопрен CH 2 =С( CH 3 )– CH = CH 2 Наибольший интерес представляют углеводороды с сопряженными двойными связями.

Получение

Углеводороды с сопряженными двойными связями получают: 1)  дегидрированием алканов , содержащихся в природном газе и газах нефтепереработки (бутан-бутиленовой фракции – Бызов итальянец), при пропускании их над нагретым катализатором

600 º С

CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3    →   CH 2 = CH – CH = CH 2 + 2 H 2

Cr 2 O 3 , Al 2 O 3

600 º С

CH 3 –CH(CH 3 )–CH 2 –CH 3 →

Cr2O3,Al2O3

CH 2 =C(CH 3 )-CH=CH 2 + 2H 2

2)  дегидрированием и дегидратацией этилового спирта при пропускании паров спирта над нагретыми катализаторами (метод академика С.В.Лебедева)

450 º С; ZnO , Al 2 O 3

2 CH 3 CH 2 OH   →   CH 2 = CH – CH = CH 2 + 2 H 2 O + H 2 3) дегидратация гликолей

CH 3 -CHOH-CH 2 –CH 2 OH → CH 2 =CH–CH=CH 2 +

( дивинил )

+ 2H 2 O

Физические свойства

Бутадиен -1,3 ( дивинил )– легко сжижающийся газ с неприятным запахом, t пл .= -108,9 º C , t кип .= -4,5 º C ; растворяется в эфире, бензоле, не растворяется в воде. 2- Метилбутадиен -1,3 ( изопрен )– летучая жидкость, t пл .= -146 º C , t кип .= 34, 1 º C ; растворяется в большинстве углеводородных растворителях, эфире, спирте, не растворяется в воде.

Химические свойства

1) Гидрирование kat

CH 2 = CH-CH=CH 2 + H 2 → CH 3 – С H=CH-CH 3

2) Галогенирование

CH 2 = CH-CH=CH 2 + Br 2 → CH 2 Br– С H=CH - CH 2 Br

3 ) Гидрогалогенировани e

CH 2 = CH-CH=CH 2 + HCl → CH 3 – С H=CH-CH 2 Cl Запомните!

4 ) Полимеризация

Важной особенностью диеновых углеводородов с сопряженными связями является способность их полимеризоваться в каучукоподобные продукты.

В упрощенном виде реакцию полимеризации бутадиена -1,3 по схеме 1,4 присоединения можно представить следующим образом:

→

kat

nCH 2 =CH-CH=CH 2 → (- CH 2 - CH=CH-CH 2 -) n

t

Запомните!

В диенах, в которых двойные связи разделены одной простой, присоединение преимущественно идет в положения 1 и 4.

Натуральный каучук

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

транс - Полимер изопрена также встречается в природе в виде гуттаперчи .

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.

Получение резины

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.  

Атомы серы присоединяются по месту разрыва некоторых двойных связей и линейные молекулы каучука "сшиваются" в более крупные трехмерные молекулы – получается резина , которая по прочности значительно превосходит невулканизированный каучук. Наполненные активной сажей каучуки в виде резин используют для изготовления автомобильных шин и других резиновых изделий.

Резина обладает большой эластичностью, прочностью, устойчива к действию растворителей.

Синтетические каучуки

В 1932 году С.В.Лебедев разработал способ синтеза синтетического каучука на основе бутадиена, получаемого из спирта.

Na, t

СКД nCH 2 =CH-CH=CH 2 → (-CH 2 -CH=CH-CH 2 -) n

C 2 H 5 OH →

бутилен → бутадиен → СКД

бутан →

Свойства: водо- и газонепроницаемость, уступает по эластичности и износостойкости.

И лишь в пятидесятые годы отечественные ученые осуществили каталитическую стереополимеризацию диеновых углеводородов и получили стереорегулярный каучук, близкий по свойствам к натуральному каучуку.

СКИ изопреновый (цис-изомер) стереорегулярного строения

CH 3 CH 3

| |

n CH 2 =C – CH=CH 2 → (- CH 2 – C = CH – CH 2 -)

пентан → изопентан → изопрен → СКИ

Природный каучук – тот же состав.

Широко применяются сополимерные каучуки – продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями.

Каучук полученный из бутадиена-1,3 (80% по массе) и стирола CH 2 =CH–C 6 H 5 (20% по массе) ( СКС ), широко используют при производстве автомобильных шин и резиновых изделий.

Если вместо стирола используют акрилонитрил CH2=CH-CN ( СКН ), то полученный продукт приобретает устойчивость к растворяющему действию бензина и масла.

СК на основе хлоропрена (2-хлорбутадиен-1,3) носит название наирита и обладает стойкостью к атмосферным воздействиям, к различным маслам.

Применение

Алкадиены

Каучуконосы

Кок-сагыз

Источники информации

1. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т.

Органическая химия. Учебник для вузов./ Под

ред. Петрова А.А. – М.: Высшая школа, 1981.

2. Хомченко Г.П. Пособие по химии для

поступающих в вузы. – М.: ООО «Издательство

Новая Волна», 2002.

3. Курмашева К.К. Химия в таблицах и схемах.

Серия «Школа в клеточку». – М.: «Лист», 1997.

4. Потапов В.М., Чертков И.Н. Строение и

свойства органических веществ. Пособие для

учащихся 10 кл. – М.: Просвещение, 1980.

5. Оганесян Э.Т. Руководство по химии

поступающим в вузы. Справочное пособие. – М.:

Высшая школа,1991.

6. Иванова Р.Г., Осокина Г.Н. Изучение

химии в 9-10 классах. Книга для учителя. – М.:

Просвещение, 1983.

7. Денисов В.Г. Химия. 10 класс. Поурочные

планы. – Волгоград: Учитель, 2004.

8. Аргишева А.И., Задумина Э.А. Химия:

Подготовка к государственному

централизованному тестированию. – Саратов:

Лицей, 2002.

9. Штремплер Г.И. Тесты, вопросы и ответы

по химии: Книга для учащихя 8-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 1999.

10. Малыхин З.В. Тестовые задания для проверки знаний учащихся по органической химии. – М.: ТЦ «Сфера», 2001.

11. Городничева И.Н. Контрольные и проверочные работы по химии. 8-11 класс. – М.: Аквариум, 1997.

12. Гаврусейко Н.П. Проверочные работы по органической химии: Дидактический материал: Пособие для учителя. – М.: Просвещение, 1991.

13. http://ppt4web.ru/khimija