Текст работы

АЛКАДІЄНИ
1. Номенклатура. Класифікація

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

CH3

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 звязків алкадієни поділяються на три групи:
-ізольовані, в яких подвійні звязки в ланцюгу розділені одним чи декількома sp3-гібридизованими атомами карбону:

>C=CH-(CH2)n-CH=CC=CH-CH=CC=C CH2 C–CH CH2
O––O O––O
CH3 CH3
Ізопрен Озонід ізопрену
2H2O
–––––––––> 2HCHO + CH3-C-CHO + 2H2O2
(Zn)
O
Метаналь 2-Оксопропаналь
(формальдегід)

6. Одержання алкадієнів

Завдяки великому промисловому значенню алкадієнів розроблено багато способів їх добування.
1 Ступеневе дегідрування бутану та ізопентану над
змішаним каталізатором – оксидом хрому (ІІІ) на оксиді алюмінію:
t0, kat t0, kat
СН3-СН2-СН2-СН2 ––––– CH3-CH2-CH=CH2 –––––
–H2 –H2
––––––> CH2=CH-CH=CH2.

2Реакція Лебедєва – одночасне дегідрування і дегідратація етанолу:

4400C
2СН3-СН2-ОН ––––––– CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2.
ZnO/Al2O3

Лабораторні способи
-дегалогенування віцинальних тетрагалогеналканів за допомогою цинку чи магнію:

CH2Br-CHBr-CHBr-CH2Br +2 Zn CH2=CH-CH=CH2 +2 ZnBr2.
1,2,3,4-Тетрабромбутан Дивініл

-дегідрогалогенування 1,4-дигалогеналканів спиртовим розчином лугу:

CH2Br-CH2-CH2-CH2Br+2КОН(спирт.)
1,4-Дибромбутан ––––>CH2=CH-CH=CH2+2KBr+ 2H2O.
Дивініл

-дегідратація -гліколів (двоатомних спиртів з гідроксильними групами в 1,4-положеннях):

СН2-СН2-СН2-СН2 t0
––––––––– CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O.
OH OH H2SO4(к)
Бутандіол-1,4

7. Застосування алкадієнів

Алкадієни (ізопрен, дивініл) використовуються для одержання синтетичних каучуків.
Натуральний каучук – високоеластичний матеріал природного походження, який одержують із латексу – соку каучуконосних рослин (гевея, гваюла, кок-сагиз, тау-сагиз та ін.) - при дії на нього коагулянтом – оцтовою кислотою.
За складом і будовою натуральний каучук являє собою ізопреновий полімерний ланцюг із цис-конфігурацією, при якій всі однакові групи (у даному випадку –СН2–) розміщені з одного боку від подвійного звязку. Такий полімер називається стереорегулярним:

120840519685000 ---СН2 СН2---

С===С

СН3 Н n


Макромолекула натурального каучуку складається у середньому з 250 елементарних ланок, а молекулярна маса коливається у межах 150000-500000.
Для надання каучуку міцності та стійкості до зношування, перепадів температур, дії розчинників і агресивних хімічних реагентів, його піддають вулканізації – нагріванню із сіркою (вулканізатор) у суміші з наповнювачем (найчастіше це сажа), внаслідок чого ланцюги нормальної будови зшиваються у сітчасті тривимірні макромолекули. Вулканізований каучук називають гумою. Гума містить значно менше подвійних звязків, ніж каучук, оскільки частина їх руйнується при взаємодії із сіркою (рис. 2).
Якщо вміст сірки досягає 32%, подвійних звязків не залишається, окремі ланцюги фіксуються сульфідними містками, а каучук перетворюється на ебоніт –– тверду речовину з іншими властивостями.
Натуральний каучук – дефіцитний дорогий продукт, тому розроблені способи добування синтетичних каучуків із заданими властивостями. Для цього застосовують процес сополімеризації – сумісної полімеризації алкадієнів з іншими ненасиченими сполуками, які можна розглядати як похідні етилену: з вінілхлоридом СН2=СНСl, стиреном СН2=СН-С6Н5, акрилонітрилом СН2=СН-CN.
Наприклад, сополімер бутадієну і стирену – бутадієнстиреновий каучук, який завдяки великій міцності та стійкості до зношування використовується для виробництва автомобільних шин. Схема сополімеризації:

n CH2=CH-CH=CH2 + n CH2=CH ---

C6H5
Бутадієн-1,3 Стирен
С6Н5

–––––> (-CH2-CH=CH-CH2-CH-CH2-)n
Бутадієнстиреновий каучук (БСК)

Із галогенопохідних дієнових вуглеводнів також одержують цінні види каучуків, наприклад, хлоропреновий каучук, який має високу світло- і термостійкість, а також стійкість до дії розчинників, бензинів, олій, тому на його основі виробляють бензопроводи, шланги для нафтопромислів тощо.

n CH2=CH-C=CH2 ------- (-CH2–CH=C-CH2- )n

Cl Cl
2-Хлорбутандієн-1,3 Хлоропреновий каучук
(хлоропрен)

СH3 S H3C S H3C
21888451574800035604451574800074295011430000
…--CH2—C—CH—CH2—CH2—C==C—CH2—CH2––C––CH––CH2—…

H3C S CH3 H3C S
35604451193800019316701219200046863012192000
…--CH2—C—CH — CH2—HC ==C—CH–– CH2— CH==C—CH—CH2–…

S S


Рисунок 2 – Схема утворення сітчастої структури внаслідок вулканізації натурального каучуку (пунктиром показані межі елементарних ланок)