Алкадиены

Алкадиены
ViTa_Chem&Bio

ViTa_Chem&Bio
Алкадиены (диены) – непредельные алифатические углеводороды, молекулы которых содержат две двойные связи.
Классификация
Взаимное расположение двойных связей в молекулах
Диены с кумулированными связями – две двойные связи находятся у одного атома углерода: СН2=С=СН2 (пропадиен (аллен).
Диены с сопряженными связями – двойные связи разделены в цепи одной σ-связью: СН2=СН–СН=СН2 (бутадиен-1,3).
Диены с изолированные связями – двойные связи разделены в углеродной цепи двумя или более σ-связями: СН2=СН–СН2–СН=СН2 (пентадиен-1,4)

ViTa_Chem&Bio
Строение молекулы БУТАДИЕНА-1,3
π-Электроны образуют общее π-электронное облако
Пунктирные линии показывают область делокализации электронов.
Эта особенность строения называется эффектом сопряжения двойных связей и определяет реакционную способность диенов.
Образование единого π-электронного облака, охватывающего 4 атома углерода:

Изомерия алкадиенов
Структурная изомерия
ViTa_Chem&Bio

Изомерия алкадиенов
Пространственная изомерия
ViTa_Chem&Bio

Номенклатура
ViTa_Chem&Bio
Названия алкадиенов производят от названий соответствующих алканов, заменяя окончание –ан на –диен.

Номенклатура
ViTa_Chem&Bio
Названия алкадиенов производят от названий соответствующих алканов, заменяя окончание –ан на –диен.

Интересно!
Наибольшее значение имеют диены с сопряженными связями, так как они являются сырьем для получения каучуков. В химическом поведении этих диенов есть особенности, обусловленные наличием в их молекулах сопряжения. Для них характерны реакции присоединения по концам системы
сопряжённых связей и образование двойной связи между срединными атомами углерода (1,4-присоединение) или к одной из двойных связей (1,2-присоединение).
ViTa_Chem&Bio

Реакции присоединения
ViTa_Chem&Bio
1. Гидрирование
В присутствии катализатора Ni получается продукт полного гидрирования:

Реакции присоединения
ViTa_Chem&Bio
2. Галогенирование
При избытке брома присоединяется еще одна его молекула по месту оставшейся двойной связи с образованием 1,2,3,4-тетрабромбутана.
Обесцвечивание бромной воды является качественной реакцией на кратную связь.

Реакции присоединения
ViTa_Chem&Bio
3. Гидрогалогенирование
по электрофильному механизму (как в алкенах)

Реакции присоединения
ViTa_Chem&Bio
4. Реакции полимеризации
Важнейшее свойство диенов — их способность к полимеризации, которая используется для получения синтетических каучуков.
При полимеризации бутадиена-1,3, которая протекает как 1,4-присоединение, получают бутадиеновый каучук (полибутадиен).
Избирательное 1,4-присоединение происходит при использовании металлорганических катализаторов (например, бутиллития C4H9Li, который не только инициирует полимеризацию, но и определенным образом координирует в пространстве присоединяющиеся молекулы диена):

Реакции
ViTa_Chem&Bio
5. Горение (полное окисление)
6. Диеновый синтез (реакция Дильса-Альдера)

Способы получения
ViTa_Chem&Bio
1. Дегидрирование алканов
в промышленности получают бутадиена-1,3 (дивинил) из бутана и изопрен из изопентана (2-метилбутана), содержащихся в газах нефтепереработки и в попутных газах

Способы получения
ViTa_Chem&Bio
2. Дегидрирование и дегидратация этанола (реакция Лебедева)
Диеновые углеводороды получают в основном по способу Лебедева: из этанола на катализаторе (происходит отщепление молекул воды и водорода – образуется бутадиен-1,3)
3. Дегидрогалогенирование дигалогеналканов спиртовым раствором щелочи

Способы получения
ViTa_Chem&Bio
4. Дегидратация гликолей (двухатомных спиртов, или алкандиолов)
Димеризацией ацетилена и гидрохлорированием образующегося винилацетилена получают хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3).

Применение
ViTa_Chem&Bio
Основная область применения алкадиенов – это синтез каучуков
Уг­ле­во­до­ро­ды, со­дер­жа­щие две и более двой­ные связи в мо­ле­ку­ле – тер­пе­ны – ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны в рас­ти­тель­ных ор­га­низ­мах, часто об­ла­да­ют при­ят­ным за­па­хом. Смеси тер­пе­нов ис­поль­зу­ют в про­из­вод­стве духов и аро­ма­ти­че­ских от­ду­шек, а также в ме­ди­цине.
Жиз­нен­но важен для че­ло­ве­ка b-ка­ро­тин, ко­то­рый пре­вра­ща­ет­ся в ор­га­низ­ме в ви­та­мин А, он со­дер­жит­ся в крас­ных и жел­тых пло­дах. Крас­ный цвет b- ка­ро­ти­на обу­слов­лен длин­ной це­поч­кой со­пря­жен­ных двой­ных свя­зей.

Применение
ViTa_Chem&Bio
Основная область применения алкадиенов – это синтез каучуков
Уг­ле­во­до­ро­ды, со­дер­жа­щие две и более двой­ные связи в мо­ле­ку­ле – тер­пе­ны – ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны в рас­ти­тель­ных ор­га­низ­мах, часто об­ла­да­ют при­ят­ным за­па­хом. Смеси тер­пе­нов ис­поль­зу­ют в про­из­вод­стве духов и аро­ма­ти­че­ских от­ду­шек, а также в ме­ди­цине.
Жиз­нен­но важен для че­ло­ве­ка b-ка­ро­тин, ко­то­рый пре­вра­ща­ет­ся в ор­га­низ­ме в ви­та­мин А, он со­дер­жит­ся в крас­ных и жел­тых пло­дах. Крас­ный цвет b- ка­ро­ти­на обу­слов­лен длин­ной це­поч­кой со­пря­жен­ных двой­ных свя­зей.

ViTa_Chem&Bio
Применение
Каучуки – это эластичные высокомолекулярные материалы (эластомеры), из которых методом вулканизации (нагреванием с серой) получают резину.
Натуральный каучук или гуттаперча
Натуральный каучук получают из латекса – млечного сока гевеи. Чтобы заставить его вытекать, на коре дерева делают V-образные надрезы. Со здорового дерева латекс можно собирать в течение 30 лет. Индейцы назвали его «кау чу», т.е. «слезы дерева».
Каучук, в котором все элементарные звенья находятся или в цис- , или в транс-конфигурации, называется стереорегулярным.

ViTa_Chem&Bio
Применение
Натуральный каучук – это стереорегулярный полимер, в котором молекулы изопрена соединены друг с другом по схеме 1,4- присоединения с цис-конфигурацией полимерной цепи:
цис-полиизопрен (каучук)

ViTa_Chem&Bio
Применение
Транс-полимер изопрена также встречается в природе в виде гуттаперчи:
транс-полиизопрен (гуттаперча)
Цис-форма более эластична, т.к. легко скручивается в клубок.
Транс-форма менее эластична, т.к. макромолекулы более вытянуты.