Диеновые углеводороды

Диеновые углеводороды – ненасыщенные углеводороды состава СnН_2n-2, молекулы которых в углеродном скелете содержат две двойные связи.

В зависимости от расположения двойных связей различают алкадиены с кумулированными двойными связями( алкадиены 1,2 или аллены), сопряженные и несопряженные диены.

Аллены – это алкадиены, у которых обе двойные связи находятся у одного атома углерода, например, Н₂С=С=СН₂ .

Несопряженные диены – это диены, в которых между двойными связями стоит больше одной одинарной связи, например, гексадиен-1,5 : СН₂=СН-СН₂-СН₂-СН=СН₂ .

Наибольший интерес представляют сопряженные диены, в которых двойные связи разделены в цепи только одной σ-связью, например, СН₂=СН-СН=СН₂ СН₂=С-СН=СН₂

│‌

СН₃

бутадиен-1,3 (дивинил) 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен)

Сопряженные диены имеют большое практическое значение , так как являются исходным сырьем для получения синтетических полимерных материалов, поэтому далее мы рассмотрим только их.

В сопряженных диенах π-электронные облака двойных связей перекрываются между собой, образуя единое π-электронное облако, при этом π-электроны не принадлежат определенным связям, а делокализованы по всем атомам (π – π - сопряжение), как например в молекуле бутадиена:

Получение сопряжённых алкадиенов

1. Основной промышленный способ получения диенов –

дегидрирование алканов.

Бутадиен получают из бутан-бутеновой фракции, выделяемой при крекинге нефти:

t,Сr₂O₃

СН₃-СН₂-СН₂-СН₃ СН₂=СН-СН=СН₂ + 2Н₂

Аналогичным способом получают изопрен из изопентан-изопентеновой фракции крекинга нефти:

t,Cr₂O₃,Al₂O₃

СН₃-СН(СН₃)-СН₂-СН₃ СН₂=С(СН₃)-СН=СН₂ + 2Н₂

2. По методу Лебедева бутадиен-1,3 получают в результате одновременно протекающих процессов дегидратации и дегидрирования на смешанных катализаторах:

t, Al₂O₃ / ZnO

2С₂Н₅ОН СН₂=СН-СН=СН₂ + 2Н₂О + Н₂

3. Дегидратация диолов :

Н₃РО₄,NаРО₃

СН₂(ОН)-СН₂-СН₂-СН₂(ОН) СН₂=СН-СН=СН₂ + 2Н₂О

Al₂O₃

СН₃-СН(ОН)-СН₂-СН₂(ОН) СН₂=С-СН=СН₂ + 2Н₂О

│ │

СН₃ СН₃

Бутадиен-1,3 –легко сжижающийся газ с неприятным запахом. Изопрен- легкокипящая жидкость (t _кип =34 ⁰С ).

Химические свойства алкадиенов.

Все четыре атома углерода в бутадиене -1,3 находятся в sp²-гибридном состоянии. В результате бокового перекрывания р-орбиталей всех четырех атомов углерода образуется единое π-электронное облако. Это приводит к тому, что для диеновых углеводородов характерны реакции электрофильного присоединения, но из-за сопряжения двойные связи в их молекулах функционируют как единое целое, поэтому в результате присоединения одного моль реагента образуется два продукта: по концам сопряженной системы (1,4- присоединение, с перемещением двойной связи в центр) или к одной из двойных связей (1,2- присоединение). Cоотношение продуктов присоединения зависит от конкретных условий – температуры реакции, природы растворителя.