1. Номенклатура алкадиенов

Ал­ка­ди­е­ны (диены, ди­е­но­вые уг­ле­во­до­ро­ды) – со­еди­не­ния, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых при­сут­ству­ют две двой­ные связи. Общая фор­му­ла C_nH_2n-2.

Но­мен­кла­ту­ра ди­е­нов

СН₂ = СН – СН = СН₂

бутадиен-1,3 (ди­ви­нил)

                                          

2-хлор­бу­тадиен-1,3 (хло­ро­прен)              2-ме­тил­бу­та­ди­ен-1,3 (изо­прен)

2. Классификация диенов

Ку­му­ли­ро­ван­ные диены – со­еди­не­ния, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых две двой­ные связи рас­по­ло­же­ны у од­но­го и того же атома уг­ле­ро­да: СН₂=С=СН–СН₂–СН₃ (пен­та­ди­ен-1,2)

Со­пря­жен­ные диены – со­еди­не­ния, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых две двой­ные связи раз­де­ле­ны одной про­стой свя­зью: СН₂=СН–СН=СН–СН₃ (пен­та­ди­ен-1,3)

Изо­ли­ро­ван­ные диены – со­еди­не­ния, в мо­ле­ку­лах ко­то­рых две двой­ные связи раз­де­ле­ны более чем одной про­стой свя­зью. СН₂=СН–СН₂–СН=СН₂ (пен­та­ди­ен-1,4)

3. Строение сопряженных диенов

Рис. 1. Со­пря­же­ние ор­би­та­лей в бу­та­ди­ене 1,3

Рас­смот­рим стро­е­ние со­пря­жен­но­го ал­ка­ди­е­на бу­та­ди­е­на-1,3. Мо­ле­ку­ла имеет плос­кое стро­е­ние. Рис. 1. Все 4 атома С в sp²-ги­бри­ди­за­ции, 2 двой­ных связи. Од­на­ко длина этих двой­ных свя­зей (0,135 нм) боль­ше, чем у ал­ке­на (0,133 нм), а про­стая связь между ато­ма­ми уг­ле­ро­да (0,146 нм) ко­ро­че, чем связь С-С в ал­ка­нах (0,154 нм).

Две со­пря­жен­ных двой­ных связи в хи­ми­че­ских ре­ак­ци­ях часто ведут себя, как еди­ное целое. По­че­му?

Про­ис­хо­дит ча­стич­ное пе­ре­кры­ва­ние π-элек­трон­ных об­ла­ков между 2-м и 3-м ато­ма­ми уг­ле­ро­да, и че­ты­ре р-ор­би­та­ли об­ра­зу­ют еди­ное π-элек­трон­ное об­ла­ко. Такой тип пе­ре­кры­ва­ния ор­би­та­лей на­зы­ва­ют со­пря­же­ни­ем. Че­ты­ре элек­тро­на не ло­ка­ли­зо­ва­ны по­пар­но на двой­ных свя­зях, а рас­пре­де­ле­ны вдоль всей цепи – де­ло­ка­ли­зо­ва­ны. Рис. 2.

Рис. 2. Ша­ро­стерж­не­вая мо­дель мо­ле­ку­лы бу­та­ди­е­на-1,3

4. Свойства сопряженных диенов

Ти­пич­ные ре­ак­ции – элек­тро­филь­ное при­со­еди­не­ние.

Ре­ак­ция с из­быт­ком брома:

СН₂=CН–СH=СН₂ + 2Вr₂ ——® СН₂Вr–CHВr–СHBr-СН₂Br

При вза­и­мо­дей­ствии 1:1 об­ра­зу­ет­ся смесь.

Обыч­ное при­со­еди­не­ние:

СН₂=CН–СH=СН₂ + Вr₂ ——® СН₂Вr–CHВr–СH=СН₂

Со­пря­жен­ное при­со­еди­не­ние:

СН₂=CН–СH=СН₂ + Вr₂ ——® СН₂Вr–СН=CH–СН₂Вr

При со­пря­жен­ном при­со­еди­не­нии π-элек­трон­ное об­ла­ко диена участ­ву­ет в ре­ак­ции при­со­еди­не­ния как еди­ное целое.

5. Получение диенов

1. В про­мыш­лен­но­сти бу­та­ди­ен-1,3 и изо­прен по­лу­ча­ют ка­та­ли­ти­че­ским де­гид­ри­ро­ва­ни­ем бу­та­на и 2-ме­тил­бу­та­на, вы­де­лен­ных из фрак­ций неф­те­пе­ре­гон­ки:

2. Бу­та­ди­ен-1,3 в про­мыш­лен­но­сти по­лу­ча­ют из эти­ло­во­го спир­та по ме­то­ду С.В.Ле­бе­де­ва:

3. Ла­бо­ра­тор­ный спо­соб – ре­ак­ции от­щеп­ле­ния, на­при­мер:

СН₂Br-СН₂-СН₂-СН₂Br + 2КОН ® СН₂=СН-СН=СН₂ + 2KBr + 2H₂O

6. Применение диенов и терпенов

В про­мыш­лен­но­сти диены ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния син­те­ти­че­ско­го ка­у­чу­ка.

Уг­ле­во­до­ро­ды, со­дер­жа­щие две и более двой­ные связи в мо­ле­ку­ле – тер­пе­ны – ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны в рас­ти­тель­ных ор­га­низ­мах, часто об­ла­да­ют при­ят­ным за­па­хом. Смеси тер­пе­нов ис­поль­зу­ют в про­из­вод­стве духов и аро­ма­ти­че­ских от­ду­шек, а также в ме­ди­цине.

Жиз­нен­но важен для че­ло­ве­ка b-ка­ро­тин, ко­то­рый пре­вра­ща­ет­ся в ор­га­низ­ме в ви­та­мин А, он со­дер­жит­ся в крас­ных и жел­тых пло­дах. Рис. 3. Крас­ный цвет b-ка­ро­ти­на обу­слов­лен длин­ной це­поч­кой со­пря­жен­ных двой­ных свя­зей.

Рис. 3. Мор­ковь. Со­дер­жит тер­пен

 

Под­ве­де­ние итога

Вы смог­ли узнать о том, что пред­став­ля­ют собой ал­ка­ди­е­ны и какие типы этого клас­са со­еди­не­ний су­ще­ству­ют. Вы узна­ли об осо­бен­но­стях свойств со­пря­жен­ных ал­ка­ди­е­нов, о ре­ак­ции га­ло­ге­ни­ро­ва­ния.