4.1. Ізомерія та номенклатура дієнів
Дієнові вуглеводні мають два подвійні зв'язки в молекулі, тобто на чотири атоми водню менше, ніж відповідні їм граничні вуглеводні. Загальна формулаалкадієнів З n Н 2 n -2 . Оскільки для утворення двох подвійних зв'язків необхідно, принаймні, три атоми вуглецю, у цьому ряду гомологи з одним і двома атомами вуглецю не існують.
Залежно від взаємного розташуванняподвійних зв'язків дієнові вуглеводні можна розділити на три основні типи:
дієни з кумульованим подвійними зв'язками, тобто. із подвійними зв'язками в одного вуглецевого атома (алленові);
дієни з кон'югованими (сполученими) подвійними зв'язками;
3) дієни з ізольованими подвійними зв'язками
Дієни за систематичною номенклатурою називаються так само, як і етиленові вуглеводні, тільки замість суфіксу -єнставиться суфікс -Адієн(оскільки подвійних зв'язків дві). Становище подвійних зв'язків, зазвичай, показують цифрами. Для деяких дієнів збереглися тривіальні чи старі раціональні назви:
СН 2 = С = СН 2 пропадієн, аллен
СН 3 -СН=С=СН 2 1,2-бутадієн, метилаллен
СН 2 = СН-СН = СН 2 1,3-бутадієн, дивініл
2-метил-1,3-бутадієн, ізопрен
СН 3 -СН=СН-СН=СН 2 1,3-пентадієн, піперилен
2,3-диметил-1,3-бутадієн
СН 2 = СН-СН 2 -СН 2 -СН = СН 2 1,5-гексадієн, діаліл
4.2. Способи отримання дієнів
Способи отримання вуглеводнів дієнів у більшості випадків не відрізняються від способів отримання олефінів, тільки відповідні реакції необхідно проводити двічі або як вихідну речовину застосовувати сполуки, що вже містять подвійний зв'язок.
4.2.1. Дегідрування алкан-алкенових фракцій:
Дегідрування бутан-бутенових і пентан-пентенових фракцій над каталізаторами (зазвичай використовується Cr 2 Про 3) призводять до утворення дієнів:
4.2.2. Отримання дивініла та ізопрену дегідратацією гліколів
4.2.3. Дегідратація ненасичених спиртів
4.2.4. Одержання дивініл димеризацією ацетилену з подальшим гідруванням
4.2. 5 . Синтез Реппе
Синтез заснований на високій рухливості водню у потрійного зв'язку, завдяки чому він легко вступає у взаємодію з карбонільними сполуками, у тому числі з метаналем:
Аналогічно отримують ізопрен (спосіб Фаворського), використовуючи як карбонільну сполуку ацетон.
4.3. Фізичні властивості та будова дієнів
Олени (1,2-дієни).У молекулі аллена та інших сполук з кумульованими зв'язками, π-зв'язки розташовуються у двох взаємно перпендикулярних площинах. Площини, у яких розташовуються дві пари водневих атомів, також взаємно перпендикулярні. Два крайніх вуглецевих атоми алленової системи перебувають у стані sp 2 -гібридизації, середній - sp-гібридизації (рис. 4).
Ці особливості квантово-механічної будови виявляються у фізичних та хімічних властивостях алленів. Зокрема, у ряді алленів при двох різних заступниках кінцевих вуглецевих атомів можлива оптична активність завдяки молекулярній асиметрії. Два просторових ізомери, що стосуються один одного як предмет до свого дзеркального зображення, при накладенні не збігаються і, отже, являють собою дві різні ізомерні молекули.
Мал. 4. Будова молекули аллена
Для алленів характерні легкість гідратації розведеною сірчаною кислотою з утворенням кетонів, здатність полімеризуватися або конденсуватися з іншими ненасиченими сполуками з утворенням чотиричленних циклів (С. В. Лебедєв):
Сполучені дієни (1,3-дієни).Сполучені дієни відрізняються від алкенів більшою стійкістю, а також здатністю вступати в реакції приєднання атомів 1,2 і 1,4 і більшою реакційною здатністю.
Дві сполучені π-зв'язки утворюють загальну електронну хмару - всі чотири вуглецеві атоми перебувають у стані sp 2 -гібридизації. Це призводить до скорочення простого зв'язку та до стабілізації молекули. У молекулі дивінілу π -зв'язки утворені за рахунок перекриття р-орбіталей атомів С 1 і З 2 , ЗЗ і З 3 . Також можливе перекривання р-орбіталей атомів 2 і 3 . Деклакалізація, що виникає внаслідок цього π -електронів робить молекулу стійкішою, оскільки кожна пара електронів притягується не двома, а чотирма ядрами вуглецю:
Мал. 5. Будова молекули дивінілу
Зв'язок З 2 - З 3 набуває деякого характеру двозв'язаності. Довжина її менша, ніж в алканах (1,48 Å), що викликано ефектом сполучення. Це і пояснює поведінку дієнів у реакціях електрофільного приєднання, де реагент може приєднуватися не тільки до сусідніх атомів при кратному зв'язку (1,2-приєднання), але й до двох кінців сполученої системи (1,4-приєднання).
Фізичні властивості дієнів.Дивініл за звичайних умов – газ. Ізопрен та інші найпростіші алкадієни – рідини. Звичайні закономірності, властиві гомологічним рядам вуглеводнів, діють у цьому ряду.
Для алкадієнів зі сполученими подвійними зв'язками характерні аномально високі показники заломлення світла. Завдяки цій особливості знайдені молекулярні рефракції алкадієнів значно більші за обчислені. Різниця між знайденою та обчисленою величинами становить зазвичай 1–1,5 одиниці. Вона називається молекулярною екзальтацією.
Алкадієни поглинають ультрафіолетове випромінювання в значно більш довгохвильовій ділянці, ніж алкени. Наприклад, 1,3-бутадієн поглинає при 217 нм. Накопичення в молекулі пов'язаних подвійних зв'язків веде до подальшого зміщення максимуму поглинання з ультрафіолетової області у видиму область: при чотирьох пов'язаних подвійних зв'язках з'являється жовте забарвлення.
В ІЧ-спектрах для 1,3-алкадієнів характерне зниження частоти та збільшення інтенсивності смуги валентних коливань подвійних зв'язків (приблизно до 1600 см-1).
Найбільше практичне значення мають пов'язані дієни.
ВИЗНАЧЕННЯ
Алкадієни- Ненасичені вуглеводні, що містять два подвійні зв'язки.
Загальна формула алкадієнів C n H 2 n -2
За взаємним розташуванням подвійних зв'язків всі алкадієни поділяють на: кумульовані (зв'язки знаходяться в положеннях 1 і 2) (1), сполучені (подвійні зв'язки розташовані через один одинарний зв'язок) (2) і ізольовані (два подвійні зв'язки поділяє більше, ніж один одинарний зв'язок) -С-С-) (3):
CH 2 = C = CH 2 пропадієн -1,2 (1);
СН 3 -СН = СН-СН = СН 2 пентадієн - 1,3 (2);
СН 2 = СН-СН 2 -СН 2 -СН = СН-СН 3 гептадієн -1,5 (3).
У молекулах алкадієнів атоми вуглецю знаходяться в sp 2 гібридизації. Атом вуглецю, пов'язаний подвійними зв'язками з двох сторін, що є у складі кумульованих алкадієнів, знаходиться в sp-гібридизації.
Для всіх алкадієнів, починаючи з пентадієну, характерна ізомерія вуглецевого скелета (1) та ізомерія положення подвійних зв'язків (2); для алкадієнів, починаючи з пентадієну - 1,3, характерна цис-транс ізомерія. Оскільки загальна формула алкадієнів збігається з фомудою для алкінів, отже між цими класами сполук можлива міжкласова ізомерія (3).
CH 2 = C = C(СН 3)-СН 3 3-метилбутадієн - 1,2 (1).
CH 2 = C = CH-CH 2 -CH 3 пентадієн - 1,2;
СН 3 -СН = СН-СН = СН 2 пентадієн - 1,3 (2).
CH 2 = C = CH 2 пропадієн -1,2;
СН≡С-СН 3 пропін (3).
Хімічні властивості алкадієнів
Для алкадієнів характерні реакції, що протікають за механізмами електрофільного та радикального приєднання, причому найбільш реакційними є сполучені алкадієни.
Галогенування.При приєднанні до алкадієну хлору або брому утворюються тетрагалогеноалкани, причому, можливе утворення продуктів як 1,2-, так і 1,4-приєднання. Співвідношення продуктів залежить від умов проведення реакції: типу розчинника та температури.
CH 2 = CH-CH = CH 2 + Br 2 (гексан) → CH 2 (Br)-CH(Br)-CH = CH 2 + CH 2 (Br)-CH = CH-CH 2 -Br
При температурі -80С співвідношення продуктів 1,2 – і 1,4 – приєднання – 80/20%; -15С - 54/46%; +40С - 20/80%; +60С - 10/90%.
Приєднання галогенів можливе і за радикальним механізмом – під дією УФ-випромінювання. У цьому випадку відбувається утворення суміші продуктів 1,2 - і 1,4 - приєднання.
Гідрогалогенуванняпротікає подібно до галогенування, тобто. з утворенням суміші продуктів 1,2 – та 1,4 – приєднання. Співвідношення продуктів переважно залежить від температури, так, при високих температурах переважають продукти 1,2 – приєднання, а за низьких – 1,4 – приєднання.
CH 2 = CH-CH = CH 2 + HBr → CH 3 -CH(Br)-CH = CH 2 + CH 3 -CH = CH-CH 2 -Br
Реакція гідрогалогенування може протікати у водному чи спиртовому середовищі, у присутності хлориду літію або серед CHal 4 , де Hal – галоген.
(Дієновий синтез). У таких реакціях беруть участь два компоненти – дієн та ненасичена сполука – дієнофіл. При цьому утворюється заміщений шестичленний цикл. Класичний приклад реакції дієнового синтезу – реакція взаємодії бутадієну – 1,3 з малеїновим ангідридом:
Гідруванняалкадієнів відбувається в умовах рідкого аміаку і призводить до утворення суміші продуктів 1,2 – та 1,4 – приєднання:
CH 2 = CH-CH = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 2 -CH = CH 2 + CH 3 -CH = CH-CH 3 .
Кумульовані алкадієни здатні вступати в реакції гідратаціїу кислому середовищі, тобто. приєднують молекули води. У цьому відбувається утворення нестійких сполук – єнолів (ненасичені спирти), котрим характерне явище кето-енольной таутомерії, тобто. Еноли практично відразу ж переходять у форму кетонів і назад:
CH 2 = C = CH 2 + H 2 O → CH 2 = C(OH)-CH 3 (пропенол) ↔ СH 3 -C(CH 3) = O (ацетон).
Реакції ізомеризаціїалкадієнів протікають у лужному середовищі при нагріванні та у присутності каталізатора – оксиду алюмінію:
R-CH = C = C-CH-R → RC≡C-CH 2 -R.
Полімеризація алкадієнів може протікати як 1,2 або 1,4 приєднання:
nCH 2 = CH-CH = CH 2 → (-CH 2 -CH = CH-CH 2 -) n .
Фізичні властивості алкадієнів
Нижчі дієни – безбарвні легкокиплячі рідини. 1,3-Бутадієн і аллен (1,2 — пропадієн) - гази, що легко зріджуються, мають неприємний запах. Вищі дієни є твердими речовинами.
Отримання алкадієнів
Основні способи одержання алкадієнів – дегідрування алканів (1), реакція Лебедєва (2), дегідратація гліколів (3), дегалагенування дигалогенпохідних (4) алкенів та реакції перегрупування (5):
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 → CH 2 = CH-CH = CH 2 (1);
2C 2 H 5 OH → CH 2 = CH-CH = CH 2 + 2H 2 O + H 2 (2);
CH 3 -CH(OH)-CH 2 -CH 2 -OH → CH 2 = CH-CH = CH 2 + 2H 2 O(3);
CH 2 = C(Br)-CH 2 -Br + Zn → CH 2 = C = CH 2 + ZnBr 2 (4);
HC≡C-CH(CH 3)-CH 3 + NaOH → CH 2 = C = CH(CH 3)-CH 3 (5).
Основна сфера використання дієнів та їх похідних – це виробництво каучуку.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
| Завдання | Який обсяг водню знадобиться для каталітичного гідрування однієї подвійного зв'язкудієнового вуглеводню (C n H 2 n -2) масою 5,4 г, якщо на бромування такої ж кількості вуглеводню до тетраброміду (C n H 2 n -2 Br 4) пішло 32 г брому. Який склад вуглеводню? Напишіть усі можливі ізомери. |
| Рішення | Запишемо рівняння реакцій каталітичного гідрування та бромування алкадієну в загальному вигляді: C n H 2 n -2 + H 2 → C n H 2 n (1) C n H 2 n -2 + 2Br 2 → C n H 2 n -2 Br 4 (2) Молярна маса брому (молекулярна маса одного моль брому), обчислена за таблицею хімічних елементівД.І. Менделєєва: M(Br 2) = 160 г/моль. Тоді, знаючи масу брому (32 г за умовою завдання), можна обчислити кількість брому: v(Br 2) = m(Br 2)/M(Br 2), v(Br 2) = 32/160 = 0,2 моль. За рівнянням 2, 5,4 Г вуглеводню – це 0,1 моль, але в гідрування однієї подвійного зв'язку його необхідно 0,1 моль водню чи 0,1×22,4 = 2,24 л водню. Молярна маса вуглеводню: M(C n H 2 n -2) = m(C n H 2 n -2)/v(C n H 2 n -2), M(C n H 2 n -2) = 5,4/0,1 = 54 г/моль. Отже, шуканий вуглеводень – це бутадієн. Для бутадієну характерні такі ізомери: CH 2 = C = CH-CH 3 бутадієн-1,2 СH 2 = CH-CH = CH 2 бутадієн-1,3 СH≡C-CH 2 -CH 3 бутин-1 СН 3 -С≡C-СН 3 бутин-2 |
| Відповідь | Об'єм водню – 2,24 л. Бутадієн. |
Алкадієни(дієни) – ненасичені аліфатичні вуглеводні, молекули яких містять два подвійні зв'язки. Загальна формула алкадієнів СnH2n-2.
Властивості алкадієнів значною мірою залежить від взаємного розташування подвійних зв'язків у молекулах. За цією ознакою розрізняють три типи подвійних зв'язків у дієнах:
1) ізольованіподвійні зв'язки розділені в ланцюзі двома або більше s-зв'язками:
СН 2 = СН-СН 2 -СН = СН 2 (розділені sp 3 -Атомами вуглецю, такі подвійні зв'язки не надають один на одного взаємного впливу і вступають у ті ж реакції, що і подвійний зв'язок в алкенах);
2) кумульованіподвійні зв'язки розташовані в одного атома вуглецю:
СН 2 =С=СН 2 (подібні дієни (алени) менш стабільні, ніж інші дієни і при нагріванні в лужному середовищі перегруповуються в алкіни);
3) пов'язаніподвійні зв'язки розділені одним s-зв'язком:
СН 2 = СН-СН = СН 2 .
Сполучені дієни становлять найбільший інтерес. Вони відрізняються характерними властивостями, зумовленими електронною будовоюмолекул, а саме, безперервною послідовністю чотирьох sp 2 -атомів вуглецю. Усі атоми вуглецю лежать у одній площині, утворюючи s-скелет. Негібридизовані р-орбіталі кожного атома вуглецю перпендикулярні до площини s-скелета і паралельні один одному, взаємно перекриваються, утворюючи єдину p-електронну хмару. Такий особливий вид взаємного впливу атомів називається поєднанням.
Перекривання р-орбіталей молекули бутадієнумає місце не тільки між С 1 – С 2 , С 3 – С 4 але й між С 2 – С 3 . У зв'язку з цим застосовують термін: «сполучена система». Наслідком делокалізації електронної щільності і те, що довжини зв'язків З 1 – З 2 (З 3 – З 4) збільшено, порівняно з довжиною подвійного зв'язку в етилені (0,132 нм) і становлять 0,137 нм; своєю чергою, довжина зв'язку З 3 – З 4 менше, ніж у етані З – З (0,154 нм) і як 0,146 нм. Дієни зі сполученою системою подвійних зв'язків більш енергетично вигідні.
Номенклатура алкадієнів
За правилами IUPAC головний ланцюг молекули алкадієну повинен включати обидва подвійні зв'язки. Нумерація атомів вуглецю в ланцюзі проводиться так, щоб подвійні зв'язки отримали найменші номери. Назви алкадієнів виробляють від назв відповідних алканів (з тим самим числом атомів вуглецю) з додаванням закінчення – дієн.
Види ізомерії алкадієнів:
Структурна ізомерія:
1) ізомерія положення сполучених подвійних зв'язків;
2) ізомерію вуглецевого скелета;
3) міжкласова (ізомерні алкін)
Просторова ізомерія — дієни, що мають різні замісники при вуглецевих атомах у подвійних зв'язків, подібно до алкенів, виявляють цис-транс-ізомерію.
Способи отримання алкадієнів
Хімічні властивості алкадієнів
Для сполучених дієнів характерні реакції приєднання (реакції 1, 2). Наявність сполученої системи p-електронів призводить до особливостей приєднання реакцій. Сполучені дієни здатні приєднувати не тільки по подвійним зв'язкам (З 1 і З 2 , З 3 і З 4), але і до кінцевих (З 1 і З 4) атомів вуглецю утворенням подвійного зв'язку між З 2 і З 3 . Співвідношення продуктів 1,2- і 1,4-приєднання залежить від температури, при якій проводився експеримент і від полярності розчинника, що застосовується.
Відновлення (реакція 3) за допомогою називається відновленням воднем у момент виділення (при взаємодії натрію та спирту виділяється водень). Алкени в таких умовах не відновлюються, це відмінна властивість сполучених дієнів.
Полімеризація (реакція 4) найважливіша властивість сполучених дієнів, що відбувається під дією різних каталізаторів (AlCl 3 , TiCl 4 +(C 2 H 5) 3 Al) або світла. У разі застосування певних каталізаторів можна отримати продукт полімеризації з певною конфігурацією ланцюгів.
Цис-конфігурацію має натуральний каучук. Макромолекули натурального каучуку мають спіралеподібну структуру ланцюга через те, що ізопренові ланки вигнуті, що створює просторові перешкоди упорядкованому розташуванню ланцюгів. У каучуку довгі молекули скручені у сплутані один з одним у спіралі. При розтягуванні каучуку спіралі розтягуються, а при знятті напруги знову скручуються. У природі існує ще інший полімер ізопрену гуттаперча (транс-конфігурація). Гуттаперча має стрижнеподібну структуру ланцюга через випрямлення ізопренових ланок (ланцюги з транс-конфігурацією подвійних зв'язків можуть розташовуватися одна вздовж іншої), тому гуттаперча твердий, але тендітний полімер. Натуральний каучук мають небагато країн і тому його замінюють синтетичними каучуками з дивінілу, а також із ізопрену.
Для практичного використання каучуки перетворюють на гуму.
Гума – це вулканізований каучук із наповнювачем (сажа). Суть процесу вулканізації полягає в тому, що нагрівання суміші каучуку та сірки призводить до утворення тривимірної сітківки з лінійних макромолекул каучуку, надаючи йому підвищену міцність. Атоми сірки приєднуються по подвійним зв'язкам макромолекул і утворюють між ними дисульфідні містки, що зшивають.
Сітчастий полімер більш міцний і виявляє підвищену пружність - високоеластичність (здатність до високих оборотних деформацій).
Залежно від кількості зшиваючого агента (сірки) можна отримувати сітки з різною частотою зшивки. Гранично пошитий натуральний каучук – ебоніт – не має еластичності і є твердим матеріалом. 
Визначення, гомологічний ряд, номенклатура алкадієнів.
Алкадієни –органічні сполуки, вуглеводні аліфатичного (ациклічного) ненасиченого характеру, в молекулі яких між атомами вуглецю – два подвійні зв'язки, та які відповідають загальній формулі C n H 2 n -2 де n =3 або n >3.Їх також називають дієновими вуглеводнями.
Найпростішим представником алкадієнів є пропадієн.
Гомологічний ряд.
Загальна формула дієнових вуглеводнів CnH2n-2. У назві алкадієнів міститься корінь, що позначає число атомів вуглецю у вуглецевому ланцюзі, і суфікс-дієн («два» «подвійні зв'язки»), що позначає належність з'єднання до даного класу.
C 3 H 4 – пропадієн
C 4 H 6 – бутадієн
C 5 H 8 – пентадієн
C 6 H 10 – гексадієн
C 7 H 12 – гептадієн
C 9 H 16 – нонадієн
Номенклатура алкадієнів.
1. Вибір головного кола.Утворення назви вуглеводню за номенклатурою ІЮПАК починається з визначення головного ланцюга - найдовшого ланцюжка атомів вуглецю в молекулі. У разі алкадієнів головний ланцюг необхідно вибирати так, щоб до нього входили обидва подвійні зв'язки.
2. Нумерація атомів головного кола.Нумерація атомів головного ланцюга починається з того кінця, з якого ближче розташовані за старшинством (переважно):
кратний зв'язок → заступник → вуглеводневий радикал .
Тобто. при нумерації у визначенні назви алкадієну положення кратного зв'язку має перевагу перед рештою.
Нумерувати атоми в ланцюзі потрібно в такий спосіб, щоб атоми вуглецю, пов'язані подвійними зв'язками, отримали мінімальні номери.
Якщо з положенню подвійних зв'язків не можна визначити початок нумерації атомів у ланцюзі, його визначає положення заступників як і, як для алкенів.
3. Формування назви., після кореня, що позначає числа атомів вуглецю в ланцюгу, і суфікса -дієн,позначає належність з'єднання до класу алкенів, через кінці назви вказують місце розташування подвійних зв'язків у вуглецевому ланцюзі, тобто. номер атомів вуглецю, у яких розпочинаються подвійні зв'язки.
Якщо є заступники, то на початку назви вказують цифри – номери атомів вуглецю, за яких знаходяться заступники. Якщо при цьому атомі знаходяться кілька заступників, то відповідний номер у назві повторюється двічі через кому (2,2-). Після номера через дефіс вказують кількість заступників ( ді– два, три– три, тетра− чотири, пента− п'ять) та назва заступника (метил. етил, пропил). Потім без прогалин і дефісів назва головного ланцюга. Головний ланцюг називається як вуглеводень - член гомологічного ряду влкадієнів (пропадієн, бутадієн, пентадієн і т.д.).
Дієни із ізольованими зв'язками
Якщо подвійні зв'язки розділені у вуглецевому ланцюзі двома або більше одинарними зв'язками (наприклад, пентадієн-1,4), такі подвійні зв'язки називаються ізольованими. Хімічні властивості алкадієнів з ізольованими подвійними зв'язками не відрізняються від властивостей алкенів з тією лише різницею, що реакції можуть вступати не одна, а два подвійні зв'язки незалежно один від одного.
CH 2 = CH - CH 2 - CH = CH 2 пентадієн-1,4
CH 2 = CH - CH 2 - CH 2 - CH = CH 2 гексадієн-1,5
Дієни зі сполученими зв'язками
Якщо подвійні зв'язки розділені в ланцюзі лише одним одинарним s-зв'язком, їх називають сполученими. Найважливіші представники сполучених дієнів:
СН 2 = СН - СН = СН 2 бутадієн-1,3 (дивініл)
2-метилбутадієн-1,3 (ізопрен)
Дієни з кумульованими зв'язками
Існують також дієни із системою С = С = С, звані оленами - подвійні зв'язки знаходяться в одного атома вуглецю, такі подвійні зв'язки називають кумульованими. Наприклад:
Перший член гомологічного ряду - пропадієн (аллен) СН 2 = С = СН 2: безбарвний газ з t n л = -136,2 ° С і t кіп = -34,5 ° С.
H 2 С = С = СH - СH 2 - СH 3 пентадієн-1,2
Будова сполучених алкадієнів
У сполучених дієнах р-електронні хмари подвійних зв'язків перекриваються між собою і утворюють єдину π-електронну хмару. У сполученій системі p-електрони вже не належать певним зв'язкам, вони справакалізовані по всіх атомах, тому структуру дієнів можна зобразити так (на прикладі бутадієну):
Пунктирні лінії показують ділянку електронів і позначають проміжний порядок зв'язку між С - С і С = С. Ланцюг сполучення може включати велику кількість подвійних зв'язків. Чим вона довша, тим більша справакалізація p-електронів і тим стійкіша молекула.
Ізомерія та номенклатура
Для алкадієнів характерні самі види ізомерії, як і для алкенів:
1) ізомерію вуглецевого скелета;
2) ізомерія становища подвійних зв'язків;
3) цис-транс-ізомерія.
Номенклатура
Головний ланцюг у дієнах вибирають так, щоб він містив обидва подвійні зв'язки, і нумерують з того кінця, при якому сума номерів положень подвійних зв'язків мінімальна. У назві відповідного алкану закінчення -ан замінюється на -дієн.
Фізичні властивості
Бутадієн-1,3 - газ, що легко зріджується, з неприємним запахом. Ізопрен - рідина з t кип 34 °С.
Отримання
Бутадієн-1,3
1. Дегідрування та дегідратація етанолу - реакція Лебедєва
2. Дегідрування н. бутану
Ізопрен
Дегідрування 2-метилбутану
Хлоропрен (2-хлорбутадієн-1,3)
Димеризація ацетилену і гідрохлорування вінілацетилену, що утворюється.
1-ша стадія:
2-я стадія:
Хімічні властивості
Для алкадієнів характерні звичайні реакції електрофільного приєднання AE, властиві алкенам. Найбільше значення мають дієни зі сполученими зв'язками, оскільки вони є сировиною для одержання каучуків. У хімічному поведінці цих дієнів є особливості, зумовлені наявністю у молекулах поєднання. Особливість сполучених дієнів полягає в тому, що два подвійні зв'язки в їх молекулах функціонують як єдине ціле, тому реакції приєднання можуть протікати у двох напрямках: а) до одного з подвійних зв'язків (1,2-приєднання) або б) крайні положення сполученої системи з утворенням нового подвійного зв'язку у центрі системи (1,4-приєднання).
1. Реакції приєднання
Так, приєднання брому до бутадієну може призвести до двох продуктів:
1,2-приєднання
СН 2 = СН - СН = СН 2 + Вr 2 → СН 2 = СН - СНr - СН 2 Вr
1,4-приєднання
СН 2 = СН - СН = СН 2 + Вr 2 → ВrСН 2 - СН = СН - СН 2 Вr
Підбір реагентів та умов реакцій дозволяє спрямовувати приєднання по кожному з двох напрямків.
2. Реакції полімеризації (утворюються синтетичні каучуки)
2. Найважливіша властивість дієнів - їхня здатність до полімеризації, яка використовується для отримання синтетичних каучуків. При полімеризації бутадієну-1,3, яка протікає як 1,4-приєднання, одержують бутадієновий каучук:
nСН 2 = СН - СН = СН 2 → (-СН 2 - СН = СН - СН 2 -) n
Використання металоорганічних каталізаторів у цій реакції дозволяє отримати каучук з регулярною будовою, в якій усі ланки ланцюга мають цис-Конфігурацію. Аналогічна реакція з ізопреном дає синтетичний ізопреновий каучук, який за будовою та властивостями близький до природного каучуку:
nСН 2 = С(СН 3) - СН = СН 2 → (-СН 2 - С(СН 3) = СН - СН 2 -) n
Застосування
Основна сфера застосування алкадієнів - синтез каучуків.
Каучуки
Дієнові вуглеводні полімеризуються і кополімеризуються з різними вініловими мономерами з утворенням каучуків, з яких в процесі вулканізації отримують різні сорти гум.