Глава 6. Диеновые углеводороды — КиберПедия 

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...

Глава 6. Диеновые углеводороды

2018-01-03 365
Глава 6. Диеновые углеводороды 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

 

Углеводороды, содержащие в углеродной цепи две двойные связи (=; =) называется диеновыми. Их называют еще алкадиеновыми. Общая формула СnH2n-2 (как у ацетиленовых).

Изомерия диеновых обусловлена строением углеродного скелета и расположением двойных связей.

 

СН2=С=СН–СН2 СН2=СН–СН=СН2

бутадиен-1,2 бутадиен-1,3 (дивинил)

«ди» - обозначает две двойные связи.

В конце названия указывается место расположения двойных связей от начала цепи.

СН2 = С – СН = СН3 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен)

СН3

6.1 Классификация. В зависимости от взаимного расположения двойных связей диеновые делятся:

1) Диены с кумулированными двойными связями, т.е. примыкающими к одному С атому:

С=С=С; СН2=С=СН2

пропадиен

2) Диены с сопряженными двойными связями:

С=С–С=С СН2=СН–СН=СН2

бутадиен-1,3 (дивинил)

3) Диены с изолированными двойными связями:

С=С–(С)n–C=C СН2=СН–CH2–CH=CH2

пентадиен-1,4

Диены первого типа неустойчивы. Наибольшее значение имеют диены с сопряженными связями, которые используются в производстве полимерных материалов.

 

6.2 Природа сопряженных двойных связей. Рассмотрим на примере бутадиена-1,3, в молекуле которого все атомы углерода находятся в состоянии sp2 – гибридизации и лежат в одной плоскости.
=
У каждого атома С имеется три δ-связи и одна π-связь. При взаимодействии подвижных π-электронных облаков двух сопряженных связей возникает единое π-электронное облако, охватывающее все 4 атома С, равномерно распределенное по всей молекуле.

 
 

 

 


Рисунок 14.

=
Максимальная электронная плотность образуется между атомами С1 – С2 и С3 – С4, меньшая между С2 и С3.

Оказалось, что в молекуле бутадиена нет ни истинно простых (δ) связей (0,154 нм), ни истинно двойных (π) связей (0,133 нм), т.к. их длины равны

 
 

 


 

=
Сопряжение обуславливает некоторую двоесвязанность атомов углерода, формально соединеных δ-связью.

Схематично более точное распределение электронной плотности в молекуле бутадиена можно изобразить пунктирными линиями распределения π-электронов между всеми атомами углерода.

 

6.3 Способы получения. Рассмотрим на примере получения бутадиена-1,3.

6000С
Дегидрирование бутан-бутадиеновой фракции при крекинге нефти и нефтяных газов:

СН2=СН–СН2–СН3

СН3–СН2–СН2–СН3

СН3–СН=СН–СН3

СН2=СН–СН =СН2

Способ получения по реакции С.В. Лебедева из этилового спирта. При этом протекают процессы дегидрирования и дегидратации:

2СН3–СН2ОН CH2=СН–СН=CH2+2Н2О + Н2

Дегидратацией гликолей:

 
 


СН3–СНОН–СН2–СН2ОН → СН2=СН–СН=СН2 + 2Н2О

бутандиол-1,3 дивинил

Изопрен получают в промышленности:

а) дегидрированием изопентана

СН3–СН–СН2–СН3 СН2=C–CH=CH2 + 2H2

СН3 СН3

б) конденсацией ацетона с ацетиленом

О

СН3–С–СН3 + НС≡СН → СН3–СОН–С≡СН

СН3

 

 

СН3–СОН–СН=СН2 СН2=С–СН=СН2

 

СН3 СН3

 

6.4 Химические свойства сопряженных диенов. Подобно алкенам, диеновые вступают в реакции электрофильного присоединения. Присоединение реагента протекает по одной (=) связи (1,2-присоединение), так и по двум двойным связям (1,4-присоединение).

 

Гидрирование

СН3–СН2–СН=СН2

СН2=СН–СН=СН2 + Н2

СН3–СН=СН–СН3


Галогенирование

СН2Br–СНBr–СН=СН2

СН2=СН–СН=СН2 + Br2

СН2Br–СН=СН–СН2Br

 

Присоединение галогеноводородов (HBr; HCl) протекает по правилу Марковникова

 
 


СН3–СНBr–СН=СН2

СН2=СН–СН=СН2 + HBr

СН3–СН=СН–СН2Br

Реакции окисления

а) горения 2С4Н6 + 11О2 8СО2 + 6Н2О

б) окисление раствором KMnO4 + H2SO4

СН2=СН–СН=СН2 + 5О2 COOH + 2CO2 + 2H2O

COOH

Реакции полимеризации

Они протекают по механизму присоединения 1,4. Продуктами этой реакции являются различные синтетические каучуки.

n CH2 CH–CH CH2 [–CH2 –CH=CH–CH2–]n

бутадиеновый каучук

 

n CH2 C–CH CH2 [–CH2–C=CH–CH2–]n

CH3 CH3

изопреновый каучук

6.5 Вопросы для самоконтроля

1. Какие углеводороды называются диеновыми?

2. Их общая формула.

3. Типы диенов.

4. Природа сопряженной двойной связи.

5. Способы получения бутадиена, изопрена.

6. Механизм реакции электрофильного присоединения (1,2 и 1,4).

7. По какому механизму протекают реакции полимеризации, и какие продукты при этом получаются?

 

6 6.Обучающее задание №1

Покажите механизм процесса образования бутадиена-1,3 по методу Лебедева С.В.

Решение: Процесс состоит в одновременном дегидрировании и дегидратации этилового спирта над kat и при t0 = 4500 C.

 
 


Обучающее задание №2

Исходя из СН4 двумя способами получите бутадиен-1,3.

Решение:

1 способ

2СН4 СН ≡ СН + 3Н2

СН ≡ СН + Н2 СН2 = СН2

СН2 = СН2 + Н – ОН СН3 – СН2ОН

2СН3–СН2ОН СН2=СН–СН=СН2+2Н2О + Н2

2 способ

2СН4 СН2=СН2+2Н2

СН2=СН2+НCl СН3–СН2Cl

CH2–CH2Cl

+2Na CH3–CH2–CH2–CH3+2NaCl

СН3=СН2Cl

 

СН3–СН2–CH2–CH3 СН2=СН-СН=СН2+2Н2

Обучающее задание №3

Исходя из этана, получите 1-бромбутан.

СН3–CH3 СН3–СН2–СН2–СН2Br

Решение:

СН3–CH3 СН2=СН2 + Н2

СН2=СН2+ Н–ОН СН3–СН2ОН

2СН3–СН2ОН СН2=СН–СН=СН2 + 2Н2О + Н2

СН2=СН–СН=СН2+HBr СН3–CH = CH–CH2Br

СН3–CH=CH–CH2Br+H2 СН3–CH2–CH2–CH2Br

Обучающее задание №4

Определите массу дивинилового каучука, которую можно получить из 57,5 литров этилового спирта, плотность 0,8 г/мл с массовой долей 95%, если выход каучука составил 90%.

Решение: Пишем уравнения реакций:

2 C2H5OH CH2=CH–CH=CH2 + 2H2O + H2 (1)

n
nCH2=CH–CH=CH2 [– CH2–CH=CH–CH2 - ]n (2)

 

Определяем количество молей C2H5OH по формуле:


 

Определяем теоретический выход каучука по формуле:

Определяем практический выход каучука по формуле:

Ответ: 23,1 кг.

Обучающее задание №5

Углеводород А легко полимеризуется, при действии на него избытком брома образует соединение , а при действии избытком водорода образует соединение с разветвленной цепью углеродных атомов. Определите углеводород А и напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение. В углеводороде А содержится 5 углеродных атомов, а так как он присоединяет 4 атома брома, можно сделать вывод, что он содержит две двойные связи. В результате действия H2 образует изопентан, можно сделать вывод что соединение А имеет строение CH2=C–CH=CH2– изопрен.

 

CH3

 

Подтвердим уравнениями реакций:

 

CH2=C–CH=CH2 + 2Br2 CH2Br – CBr – CHBr - CH2Br

CH3 CH3

 

CH2=C–CH=CH2 +2H2 CH3 – CH –CH2 – CH3

CH3 CH3



Поделиться с друзьями:

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.064 с.