Ненасыщенные углеводороды. Особенности строения и свойства алкадиенов

15. Ненасыщенные углеводороды. Особенности строения и свойства алкадиенов. Способы получения и практическое значение. Каучук. Алкадиены (диены) – ненасыщенные углеводороды, в составе которых имеется две кратные связи (двойные).Общая формула алкадиенов CnH2n-2. По взаимному расположению двойных связей различают:

— кумулированные алкодиены (1, 2 –диены), в молекулах которых двойные связи непосредственно примыкают друг к другу:H2C = C = CH2 (пентадиен -1, 2).

— сопряженные алкодиены, в молекулах которых двойные связи разделены одной одинарной связью –С — С-: H2C = CH – CH = CH2 (бутадиен – 1, 3).

— изолированные алкодиены, в молекулах которых двойные связи разделены одним и более sp3 –гибридизованными атомами углерода:H2C = C – (CH2)n – C = CH2, где n 1. Сопряженные диены реализуются p-p сопряжением, способствующее равномерному распределению p-электронной плотности по всей сопряженной системе. Это стабилизирует молекулы, способствует протеканиюреакций присоединения всей сопряженной системой. 1. Метод Лебедева (1932г.) – дегидратация и дегидрирование

450oC, Al2O3, ZnO

2 CH3 – CH2 → CH2=CH – CH = CH2 + H2O + H2

этанол бутадиен-1,3

2. Способ дегидрирования

500-600⁰C, Kt

CH3– CH2 – CH2 – CH→ CH2=CH – CH = CH2 + H2

н-бутан бутадиен-1,3

(проходит в две стадии)

500-600⁰C, Kt

CH3– CH – CH2 – CH→ CH2=CH – CH = CH2 + H2

| |

CH3 CH3

2-метилбутан 2-метилбутадиен-1,3

(изопрен)

500-600⁰C, MgO, ZnO

CH2 = CH – CH2 – CH3→ CH2=CH – CH = CH2 + H2

бутен-1 бутадиен-1,3

3. Способ дегидрогалогенирования дигалогенпроизводного алкана

Br Br

| | спирт, to

CH2 – CH2 – CH2 – CH2 + 2 KOH→ CH3 = CH – CH = CH3 + 2 KBr + 2 H2O

1,4-дибромбутан бутадиен-1,3

Br Br

| | спирт, to

CH2 – CH2 – CH – CH3 + 2 KOH → CH3 = CH – CH = CH3 + 2 KBr + 2 H2O

1,3-дибромбутан бутадиен-1,3

(При использовании 2,3-дибромбутана или 2,2-дибромпропана – образуются соответствующие алкины)

5. Применение алкадиенов. Каучуки.Диеновые углеводороды применяются в производстве синтетических каучуков, из которых в том числе делают и резину.Молекула натурального каучука состоит из звеньев легколетучего углеводорода — изопрена и имеет всюду одинаковую (регулярную) микроструктуру (91-96%). Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на: -паренхимные — каучук в корнях и стеблях;

-хлоренхимные — каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов.

-латексные — каучук в млечном соке.

 -травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и другие), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержащие каучук в небольшом количестве в корнях, промышленного значения не имеют.  После первого применения натурального каучука и более детального изучения его химических физических свойств было предложено вводить каучук в оксиды кальция и магния. А ещё через 5 лет после изучения свойств нагретой смеси оксидов свинца и серы с каучуком научились получать резину. Процесс получения резины путем нагревания каучука с серой назвали вулканизацией. В наши дни научились вулканизировать каучук вообще без посторонних веществ, воздействуя на него радиоактивными излучениями.  Эбонит − это производная от процесса вулканизации каучука: если при вулканизации каучука добавить серу (около 32% от массы), то в результате получается твёрдый материал - этот материал и есть эбонит. В середине 20 века после получения нового катализатора Циглера — Натты был получен синтетический каучук, который по своим свойствам эластичности и прочности значительно выше, чем все ранее известные каучуки, − был получен полибутадиен и полиизопрен. Но как оказалось, к общему удивлению полученный синтетический каучук по своим свойствам и строению подобен натуральному каучуку! А к концу 20 века натуральный каучук был почти полностью вытеснен синтетическим.  Синтетический каучук получают полимеризацией или сополимеризацией бутадиена, стирола, изопрена, неопрена, хлорпрена, изобутилена, нитрила акриловой кислоты. Подобно натуральным каучукам, синтетические имеют длинные макромолекулярные цепи, иногда разветвленные, со средним молекулярным весом, равным сотням тысяч и даже миллионам. Полимерные цепи в синтетическом каучуке в большинстве случаев имеют двойные связи, благодаря которым при вулканизации образуется пространственная сетка, получаемая при этом резина, приобретает характерные физико-механические свойства