Xreferat.com » Рефераты по химии » Характеристика алкадієнів

Характеристика алкадієнів

АЛКАДІЄНИ

1. Номенклатура. Класифікація


Назви алкадієнів утворюються як похідні від назв відповідних алканів при заміщенні суфікса закінченням -дієн, після якого через дефіс зазначаються локанти, тобто номери атомів карбону, з яких починаються подвійні звўязки. При цьому головний ланцюг нумерують таким чином, щоб до нього входили обидва подвійних звўязки, а атоми карбону, сполучені подвійними звўязками, одержали найменші номери.

Для деяких алкадієнів користуються тривіальною номенклатурою, наприклад:


CH3

Ѕ

CH2=CH-CH=CH2 CH2=C-CH=CH2 CH3-CH=CH-CH=CH2

Бутадієн-1,3 2-Метилбутадієн Пентадієн-1,3

(дивініл) (ізопрен) (піперилен)


Залежно від взаємного розміщення подвійних звўязків алкадієни поділяються на три групи:

-ізольовані, в яких подвійні звўязки в ланцюгу розділені одним чи декількома sp3-гібридизованими атомами карбону:


>C=CH-(CH2)n-CH=C<, де n = 1,2,3…;


Ізольовані алкадієни виявляють хімічні властивості, подібні до звичайних алкенів з тією лише різницею, що у реакцію може вступати не один, а два подвійних звўязки незалежно один від одного;

-кумульовані алкадієни, в яких обидва подвійні звўязки знаходяться поруч і належать одному атому карбону, наприклад:


СН2=С=СН2

Пропадієн (ален)

Цю групу алкадієнів часто називають аленовими вуглеводнями за першим членом гомологічного ряду; аленові вуглеводні є нестійкими сполуками, вони швидко ізомеризуються в алкіни, тому не мають самостійного значення;

-спряжені алкадієни, в яких подвійні звўязки розділені лише одним s-звўязком С-С:


>C=CH-CH=C<.


Саме спряжені алкадієни мають найважливіше значення в органічному синтезі.


2. Електронна будова спряжених алкадієнів


Спряжені сполуки з почерговим розміщенням подвійних і одинарних звўязків між атомами карбону в ланцюгу відрізняються за хімічними властивостями від інших ненасичених вуглеводнів, що зумовлюється наявністю електронного ефекту спряження.

Спряження – це виникненя єдиної π-електронної хмари внаслідок перекривання негібридизованих рZ-орбіталей атомів карбону, які одночасно утворюють подвійні та одинарні звўязки С-С.

Найпростішим спряженим алкадієном є бутадієн-1,3, в якому всі чотири атоми карбону перебувають у sp2-гібридизованому стані і складають s-скелет молекули (рис.1). Причому осі sp2-гібридизованих орбіталей знаходяться на одній площині, а негібридизовані рz-орбіталі кожного атома карбону перпендикулярні до площини s-скелета і паралельні одна відносно одної. Це створює умови їх взаємного перекривання не тільки між атомами С1-С2 і С3-С4, але й частково між С2-С3. Завдяки такому боковому перекриванню чотирьох рz-орбіталей утворюється єдина p-електронна хмара – так зване p,p-спряження звўязків, при якому p-електрони вже не належать окремим звўязкам, а делокалізуються по спряженій системі в цілому.

Характеристика алкадієнівДелокалізація електронної густини – це її розподілення по всій спряженій системі, по всіх звўязках і атомах.


Рисунок 1 – Утворення спряженої системи в молекулі бутадієну-1,3: жирним пунктиром показане перекривання негібридизованих рz-орбіталей над і під площиною s-скелета


Делокалізація p-електронів супроводжується виділенням енергії. Оскільки спряжені системи мають менший запас енергії, вони виявляють більшу стійкість порівняно з ізольованими алкадієнами. Енергія, що вивільняється за рахунок спряження, називається енергією делокалізації, або енергією спряження; для бутадіну-1,3 вона складає 15кДж/моль.

У результаті утворення спряженої системи довжини звўязків частково вирівнюються і стають меншими, ніж довжина одинарного звўязку в алканах (0,154нм), але більшими, ніж довжина подвійного звўязку в алкенах (0,133нм):

Н Н

Ѕ Ѕ

Н 0,137 нм С 0,146 нм С


С С 0,137 нм Н

Ѕ Ѕ

Н Н


Схематично ефект спряження та вирівнювання довжин звўязків зображують стрілками чи крапками:

Характеристика алкадієнівХарактеристика алкадієнів

СН2===СН---СН===СН2


СН2 СН СН СН2


3. Ізомерія алкадієнів


Алкадієни здатні виявляти структурну і просторову (геометричну) ізомерію. Наприклад, для складу С7Н12 ізомери можуть відрізнятися різним положенням як подвійного звўязку і бокових радикалів, так і різним просторовим розташуванням вуглецевого ланцюга.

Приклади структурних ізомерів:


СН2=СН-СН-СН=СН–СН3 СН3-С=СН-СН=СН-СН3

Ѕ Ѕ

СН3 СН3

3-Метигексадієн-1,4 2-Метилгексадієн-2,4


Просторові ізомери гептадієну–2,4

Характеристика алкадієнів

4. Фізичні властивості


За звичайних умов тільки ізомери С4Н6 перебувають у газовому стані, ізопрен – рідина, решта дієнових вуглеводнів є рідинами чи твердими речовинами залежно від довжини і розгалуженості вуглецевого скелета. Всі вони малорозчинні у воді, але добре розчиняються в органічних розчинниках.


5. Хімічні властивості спряжених алкадієнів


Для алкадієнів найбільш характерними є реакції електрофільного приєднання АЕ, однак на відміну від алкенів наявність спряженої системи дає деякі особливості в реакціях АЕ. Це зумовлює можливість одержання двох продуктів. Один з них отримується за рахунок приєднання за місцем будь-якого подвійного звўязку – такий шлях реакції позначають терміном 1,2-приєднання. А інший продукт утворюється внаслідок приєднання до крайніх атомів С, що складають спряжену систему, – так зване 1,4-приєднання. Переважний напрямок проходження реакції залежить від умов її проведення та природи реагентів.


І Реакції електрофільного приєднання АЕ.

1 Гідрування при використанні паладієвого каталізатора проходить за 1,2-положенням. Якщо гідрування проводять за допомогою водню у момент його виділення (наприклад, внаслідок дії натрієм на спирт), то реакція проходить переважно за 1,4-положенням. На першій стадії утворюються алкени:

+Н2 [Pd]

Характеристика алкадієнів -------------------а CH3-CH2-CH=CH2

1,2-Приєднання Бутен-1

СН2=СН-СН=СН2---–

Бутадієн-1,3

+Н2 (2С2Н5ОН +2Na)

-----------------------аCH3-CH=CH-CH3.

1,4-Приєднання Бутен-2


При надлишку водню відбувається повне гідрування з утворенням алканів:

Pt

СН2=СН-СН=СН2+ 2Н2(надл.)--------а CH3-CH2-CH2-CH3.

Бутадієн-1,3 Бутан

2 Галогенування. Залежно від будови дієнового вуглеводню, природи галогену і умов проведення реакцій можуть утворюватися різні продукти. Найчастіше приєднання стехіометричної кількості (1:1) хлору Cl2 приводить до приблизно однакового виходу 1,2- і 1,4-дихлоралкенів, а при бромуванні переважає 1,4-продукт.


1,4-Приєднання

Характеристика алкадієнів -------------------а CH2-CH=CH-CH2

Ѕ Ѕ

СН2=СН-СН=СН2 + Hal2--- Нal Нal

Дивініл 1,4–Дигалогенбутен–2


1,2-Приєднання

--------------------а CH2-CH-CH=CH2

Ѕ Ѕ

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: