СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ДИЕНОВ
Простейшим сопряженным алкадиеном является бутадиен-1,3:
Все четыре атома углерода в его молекуле находятся в состоянии sp2-гибридизации и располагаются в одной плоскости. Негибридные р-орбитали расположены перпендикулярно плоскости. Боковое перекрывание этих орбиталей с образованием π-связей происходит не только между первым и вторым, третьим и четвертым атомами углерода, между которыми обозначена двойная связь, но и частично между вторым и третьим атомами (рис. 3).
Рисунок 3. Схема образования π-связей в молекуле бутадиена-1,3.
Такое взаимодействие двух соседних π-связей называется сопряжением. Четыре р-электрона образуют общее π-электронное облако. При этом меняются свойства связей: двойная связь становится длиннее по сравнению с обычной двойной связью, а простая – укорачивается:
Напомним, что длина простой связи в алканах составляет 0,154 нм, а двойной связи в алкенах – 0,134 нм.
Имея двойные связи в молекулах, диеновые углеводороды вступают в обычные реакции присоединения: обесцвечивают бромную воду, присоединяют водород и галогеноводороды. Однако эффект сопряжения накладывает свои особенности на протекание этих реакций. Присоединение может протекать в двух направлениях: к одной из двойных связей (1,2-присоединение) или к крайним атомам сопряженной системы с образованием новой двойной связи в центре молекулы (1,4-присоединение). Так, при неполном бромировании бутадиена-1,3 могут образовываться два разных продукта:
В обычных условиях или при небольшом нагревании основным является продукт 1,4-присоединения – 1,4-дибромбутен-2.
Практически важной является полимеризация сопряженных диенов, которая также протекает в основном по типу 1,4-присоединения. Полимеризацией бутадиена-1,3 получают бутадиеновый (дивиниловый) каучук:
Аналогичная реакция с 2-метилбутадиеном (изопреном) дает синтетический изопреновый каучук, который по строению и свойствам близок к натуральному:
Таким образом, основной областью применения сопряженных диенов является синтез каучуков.
Основной промышленный способ получения диенов – дегидрирование соответствующих алканов:
Первым промышленным способом получения бутадиена из этилового спирта была реакция Лебедева (1928 г.), в ходе которой под действием катализаторов протекает одновременно дегидратация и дегидрирование исходного вещества:
ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
1. Даны вещества:
| а) | 
|
| б) | 
|
| в) | 
|
| г) | 
|
| д) | 
|
| е) | 
|
Назовите каждое из веществ в соответствии с правилами номенклатуры ИЮПАК.
2. Даны вещества
| а) б) в) г) д) е) | 2,4,4-триметилпентен-2; 3,4-диэтилгексен-3; 2,3-диметилбутадиен-1,3; бутадиен-1,2; 4-метил-3-этилпентин-1; 4,4,5-триметилгексин-2. |
Напишите структурные формулы этих веществ.
3. Напишите структурные формулы всех алкенов, изомерных циклопентану, и дайте им названия.
4. Даны вещества
| а) б) в) г) д) | пентен-1; пентен-2; 2,3-диметилбутен-2; гексен-3; гексин-3. |
Укажите, какие из этих веществ могут существовать в виде цис- и транс-изомеров.
5. Даны вещества
| а) б) в) | пропилен; бутин-1; изопрен. |
Укажите число σ- и π-связей в молекуле каждого из них.
6. Напишите уравнения реакций присоединения водорода, брома, хлороводорода и воды к 2-метилбутену-2. Укажите, в каких случаях выполняется правило Марковникова.
7. Напишите уравнения реакций 3-метилбутина-1 со следующими реагентами:
а) с водой в присутствии сульфата ртути;
б) с избытком хлороводорода;
в) с аммиачным раствором оксида серебра (I).
8. Напишите уравнения реакций окисления 2-метилбутена-2 и бутена-1 перманганатом калия
а) в водном растворе;
б) в присутствии серной кислоты при нагревании.
9. Напишите уравнения следующих реакций, указывая условия их протекания:
а) дегидрирования пропана;
б) дегалогенирования 2,3-дибромпентана;
в) дегидрогалогенирования 2-метил-2-бромбутана;
10. Напишите уравнения реакций, протекающих при действии на 2,3-дибромбутан
а) цинковой пыли;
б) спиртового раствора гидроксида калия.
11. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
12. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
* Название «олефины» произошло от латинского названия этилена gaz olefiant – маслородный газ, которое он получил из-за способности образовывать в результате реакции с хлором маслянистую жидкость ‑ C2H4Cl2.
* О том, как подобрать коэффициенты в уравнениях окислительно-восстановительных реакций с участием органических веществ вы можете прочитать в первом номере журнала «Химия для школьников» за 2010 год.