Электронное строение сопряженных диенов

Диены

Применение алкенов

Низшие алкены – важные исходные вещества для промышленного органического синтеза. Из них получают полимеры, присадки к моторному топливу, растворители и другие продукты.

Углеводороды, содержащие две двойные связи, называются диенами.Они имеют общую формулу С_nH_2n-2 и классифицируются по принципу взаимного расположения двойных связей:

1. Соединения с изолированными двойными связями, например

СН₂=СН−СН₂−СН=СН₂

пентадиен-1,4

В этих соединениях двойные связи находятся достаточно далеко друг от друга и не оказывают взаимного влияния. Свойства диенов с изолированными двойными связями аналогичны свойствам алкенов:

СН₂=СН−СН₂−СН=СН₂ + 2 HBr СН₃−СНBr−СН₂−СНBr−СН₃

2,4-дибромпентан

2. Соединения с кумулированнымидвойными связями (1,2-диены). Такие соединения называют алленами. Простейший представитель алленов − пропандиен-1,2: СН₂=С=СН₂. Аллены менее стабильны, чем другие представители диенов. Для них также характерны реакции присоединения по двойной связи.

3. Соединения с сопряженнымидвойными связями (1,3-диены), в которых двойные связи разделены одной простой. Представители этой группы:

СН₂=С−СН=СН₂

СН₂=СН−СН=СН₂ ê 2-метилбутадиен-1,3

бутадиен -1,3 ( дивинил) СН₃ (изопрен)

Атомы углерода, образующие двойные связи, находятся в sp²-гибридном состоянии и, следовательно, имеют по одной негибридной p-орбитали, которые в 1,3-диенах перекрываются не только у первого и второго, третьего и четвертого углеродных атомов, но вследствие пространственного расположения также у второго и третьего углеродных атомов, образуя общее для всех углеродных атомов π-электронное облако (рис. 5). Такое взаимодействие двух соседних π-связей называется сопряжением.

Рис. 5. Перекрывание орбиталей (сопряжение) в молекуле бутадиена-1,3

Благодаря сопряжению в бутадиене -1,3 расстояние между атомами углерода, связанными двойной связью, несколько больше, чем в алкенах, а между вторым и третьим атомами – короче связи С—С в алканах:

0,137 нм

C C 0,146 нм 0,134 нм | 0,154 нм |

0,137 нм C C —C C—

C C | |

3.2.Химические свойства сопряженных диенов

Реакции присоединения по двойным связям 1,3-диенов протекают значительно легче, чем для большинства алкенов. При этом получаются продукты как 1,2-, так и 1,4- присоединения:

1,2-присоединение

_{1 2 3 4} СН₃−СНBr−СН=СН₂

СН₂=СН−СН=СН₂ + HBr ^{3-бромбутен-1}

СН₃−СН=СН−СН₂Br

1,4-присоединение

^{1-бромбутен-2}

В большинстве случаев в смеси преобладает продукт 1,4-присоединения; его образование обусловлено участием в реакции сопряженной электронной системы.