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.

Номенклатура алкадиенов

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.

Изомерия алкадиенов

Также к синтетическим каучукам относится бутадиен-1,3 (дивинил).

Классификация по положению двойных связей

В зависимости от того, как чередуются двойные связи в молекуле алкадиена, они подразделяются на следующие типы:

  • 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.

  • 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).

    Сопряжение в молекуле бутадиена

    Пример - бутадиен-1,3 - CH2=CH-CH=CH2

  • 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:

  • 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.

    Получение алкадиенов
  • 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.

    Вулканизация каучука
  • Дегидрирование алканов
  • В результате отщепления водорода от молекулы алкана образуются двойные связи. Дегидрирование происходит при повышенной температуре и в присутствии катализатора.

    Получение алкадиенов

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.

  • Гидрирование
  • Водород присоединяется к атомам углерода, образующим двойную связь. Пи-связь (π-связь) рвется, остается единичная сигма-связь (σ-связь).

    Гидрирование алкадиенов
  • 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.

    Галогенирование алкадиенов
  • 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.

    Гидрогалогенирование алкадиенов
  • 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

  • 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.

    Полимеризация алкадиенов

Пройдите тест для закрепления знаний

1. Межклассовыми изомерами алкадиенов являются

Межклассовыми изомерами алкадиенов являются алкины.

2. Если в молекуле алкадиена сопряженные связи, то это означает, что

Сопряжение между двойными связями возникает в случае, если двойные связи чередуются через одну одинарную связь.

3. В ходе синтеза С.В. Лебедева получают

В ходе синтеза С.С. Лебедева получают бутадиен-1,3 (синтетический каучук).

4. Синтетическим каучуком является

Синтетическим каучуком является бутадиен-1,3.

5. Выберите натуральный каучук

Натуральным каучуком является цис-полиизопрен.

Ваш результат