Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема 4. Диеновые углеводороды (алкадиены)

Диеновыми углеводородами, или алкадиенами называют непредельные углеводороды, в молекулах которых имеются две двойные связи. Общая формула их гомологического ряда С_nH_2n-2.

Номенклатура. Классификация

По М.Н. названия диеновых углеводородов строят из названий соответствующих предельных углеводородов путём замены окончания «ан» на «диен». Положение двойных связей указывают цифрами перед названием основы. Например:

Н₂ = - Н = Н₂

По взаимному расположению двойных связей диены делятся на три группы:

1. Диены, у которых двойные связи находятся у одного атома углерода, называются диенами с кумулированными двойными связями. Простейший представитель - аллен

Н₂ = = Н₂

пропандиен-1,2

2. Диены, у которых двойные связи разделены более чем одной простой связью, называются длинами с изолированными двойными связями, например:

Н₂ = Н - Н₂ - Н = Н₂

пентадиен-1,4

3. Диены, у которых двойные связи разделены одной простой связью, называются диенами с сопряженными двойными связями. Простейший представитель - дивинил:

Н₂ = Н - Н - Н₂

бутадиен-1,3

Химические свойства

Для диенов, как и для алкенов, характерны реакции присоединения. У диенов с кумулированными и изолированными двойными связями в реакции могут участвовать одна или обе двойные связи. Например:

СН₂=СН-СН₂-СН=СН₂ СН₂-СН-СН₂-СНBr-CHBr

CH₂Br-CHBr-CH₂-CHBr-CH₂Br

У диенов с сопряженными двойными связями присоединение происходит не по месту разрыва одной из двойных связей, а к крайним атомам углерода (т.е. к 1-му и 4-му). При этом между 2-ым и 3-им атомами углерода возникает двойная связь. Вторая молекула реагента присоединяется по месту этой двойной связи уже обычным путём. Эту особенность свойств сопряжённых диенов можно объяснить электронным строением их молекул, а именно, сопряжением. Например, в бутадиен-1,3 СН₂=СН-СН=СН₂ атомы углерода находятся в состоянии sp²-гибридизации и связаны между собой и атомами водорода у-связями, которые лежат в одной плоскости. У каждого атома углерода остаётся по одной р-атомной орбитали, которые расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости молекулы. Оси четырёх р-орбиталей взаимно параллельны, поэтому возможно перекрывание р-орбиталей не только между атомами углерода 1-2 и 3-4, но частично и между атомами углерода 2 и 3 (а). В результате образуется общее для всей молекулы р - электронное облако, т.е. происходит сопряжение (б):

р

Р ¹ Р² Р^{3 4} Р

С С С С Н₂С - СН - СН - СН₂

р

а) б)

Сопряжение приводит к стабилизации молекулы и выравниванию связей. Так, установлено, что в бутадиене-1,3 расстояние между С-атомами 1 и 2,3 и 4 составляет 0,136 нм, что несколько больше, чем для обычной длиной связи (0,136 нм); расстояние между С-атомами 2 и 3 равно 0,146 нм, что несколько меньше, чем для обычной простой связи (0,154 нм.).

1. Присоединение водорода. Водород приоединяется преимущественно в положение 1,4:

СН₂ = СН - СН = СН₂ + Н₂ СН₃ - СН = СН - СН₃

бутадиен-1,3 бутен-2

2. Присоединение галогенов. Галогены присоединяются в положения 1,4 и 1,2:

 1,4

СН₂Br-CH=CH-CH₂Br

1,4-дибромбутен-2

СН₂=СН-СН=СН₂

1,2

СН₂=СН-СНBr-CH₂Br

3,4-дибромбутен-1

3. Присоединение галогеноводородов. Галогеноводороды присоединяются в положение 1,4. Частично идет присоединение в положение 1,2:

СН₂ = СН - СН = СН₂ + HBr CH₂Br-CH=CH-CH₃

1-бромбутен-2

4. Реакции полимеризации. Диеновые углеводороды с сопряженными двойными связями легко полимеризуются. При этом разрываются двойные связи и мономерные звенья соединяются между собой в положениях 1,4 или 1,2. Реакция полимеризации используется для получения синтетического каучука. Например, при полимеризации бутадиена-1,3 получается бутадиеновый каучук:

1,4

( - CH₂CH=CH-CH₂-)_n

n CH₂ = CH - CH = CH₂

бутадиен-1,3 1,2

( - CH₂-CH -)_n

|

CH

||

CH₂

бутадиеновый каучук

Галогенопроизводные углеводородов

углеводород диен углерод полимеризация

Галогенопроизводные углеводородов - это продукты замещения атомов водорода в молекулах углеводородов на атомы галагенов. Их общая формула R-X, где Х - может быть F, Cl, Br, J. В зависимости от характера радикала различают галогенопроизводные предельных и непредельных углеводородов: по числу галогена - моно-, ди - и полигалогенпроизводные.

Моногалогенопроизводные предельных углеводородов называются алкилгалогенидами. Названия их производят от названий соответствующих углеводородных радикалов (алкилов) с прибавлением слова - хлорид, бромид, иодид, фторид. Например:

СН₃Cl CH₃ - CH₂ - Br

метилхлорид этилбромид

Некоторые галогенопроизводные имеют тривиальные названия, например, CHCl₃ - хлороформ, CHJ₃ - иодоформ. По М.Н. названия галогенопроизводных производят от названий углеводородов с добавлением названия галогена и цифры, обозначающей, при каком атоме углерода он находится. Углеродную цепь нумеруют с того конца, к которому ближе стоит галоген:

Н₃ - Н₂ - Н - Н₃ Н₃ - Н - Н - Н₂ -СН₃

Cl Br CH₃

2-хлорбутан 2-бром-3метилпентан

Химические свойства

Галогенопроизводные углеводородов обладают высокой реакционной способностью. Это объясняется тем, что электронная пара - связи углерод - галоген смещена к более электроотрицательному атому галогена -> > , что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда (б-). На атоме углерода появляется частичный положительный заряд (б+). Т.е. связь углерод - галоген сильно поляризована и возможен гетеролитический разрыв этой связи с отщеплением аниона галогена. Для галогенопроизводных характерны реакции нуклеофильного замещения атомов галогена.

1. Гидролиз. При действии на алкилгалогениды воды в присутствии щелочей происходит замещение атома галогена на гидроксильную группу с образованием спиртов:

б+ б- + -

СН₃ - СН₂ CH CH₃ - CH₂ - OH + HCl

этилхлорид этанол

2. Аммонолиз. При действии аммиака на алкилгалогениды галоген замещается на аминогруппу - NH₂. Образуются амины:

б+ б-

СН₃ - СН₂ -₂ CH₃ - CH₂ - NH₂ + HJ

этилиодид этиламин

3. Действие цианида калия. Образуются нитрилы, например:

СН₃ J + K - CN CH₃ - CN + KJ

метилиодит ацетонитрил

4. Отщепление галогеноводорода. При действии на алкилгалогениды спиртовых растворов щелочей происходит отщепление галогеноводорода и образуются алкены. Отщепление галогеновоорода происходит по правилу Зайцева: водород уходит от соседнего, наименее гидрированного атома углерода:

СН₃-СН₂-СHBr-CH₃+KOHCH₃-CH=CH-CH₃+KBr+H₂O

2-бромбутан -HBr бутен-2

Из дигалгенопроизводных образуются алкины:

H H

| |

НС - СН + КОН СН ? СН + 2KBr + 2H₂О

| | -2HBr

Br Br

1,2 - дибромэтан этин

Размещено на Allbest.ru