Алкадієни

Алкадієнами називаються вуглеводні аліфатичного ряду, які містять два подвійні зв'язки.

Загальна формула алкадієнів С„Н_2л_2.

За взаємним розміщенням подвійних зв'язків у молекулі виріз­няють три основні типи алкадієнів:

1. Алкадієни з кумульованими подвійними зв'язками (подвійні зв'язки розміщені біля одного атома Карбону):

Такі сполуки ще називають аленами за тривіальною назвою найпростішого представника цього ряду — алену СН₂=С=СН₂.

2. Алкадієни зі спряженими подвійними зв'язками (подвійні зв'язки розділені одним простим зв'язком):

\х—с=с^.

/її⁴

3. Алкадієни з ізольованими подвійними зв'язками (подвійні зв'язки розділені двома або більше простими зв'язками):

шс—сн=с=сн,

5 4 3 2 1

н₃с—-сн=сн—сн=сн₂

1,2-бутадієн

1,3-пентадієн

1

н₂с=с—сн=сн₂

І

СН₃

2-метил-1,3-бутадієн

н,с=сн—сн=сн,

Крім того, для деяких алкадієнів застосовують тривіальні та раціональні назви:

Н₂С—С—СН—СН₂

ІЗ ізопрен

сн,

ДИВІНІЛ

н₂с=сн—сн₂—сн=сн₂

дивінілметан

11.2. Будова алкадієнів

У молекулі алкадієну з кумульованою системою подвійних зв'яз­ків атом Карбону, який утворює два подвійні зв'язки, знаходиться в стані .^-гібридизації, а сусідні з ним атоми Карбону — .^-гібри­дизації (рис. 11.1, а). Ці три атоми Карбону розміщені в просторі лінійно, а л-зв'язки знаходяться у двох взаємно перпендикуляр­них площинах. Чотири замісники при атомах Карбону в ^-гібри­дизації також розміщені у двох взаємно перпендикулярних пло­щинах (рис. 11.1, б).

Будова молекули 1,3-бутадієну. Представником алкадієнів зі спряженими зв'язками є 1,3-бутадієн, в якому подвійні зв'язки роз­ділені одним а-зв'язком. Розгляньмо його будову (рис. 11.2).

)с=С-(С)-С==с(, де п > 1.

11.1. Номенклатура

Назви алкадієнів за номенклатурою ШРАС утворюють анало­гічно назвам алкенів. Наявність двох подвійних зв'язків познача­ють суфіксом -дієн, указуючи положення кожного з них у голов­ному карбоновому ланцюзі:

^:с;

\лр зр _/С=С =

Рис. 11.1. Схеми електронної (а) і просторової (б) будови аленів

Ненасичені вуглеводні. Глава 1

124

Н

\

і

/

\

І 120° І

н

н

в

н

Рис. 11.2. ^-Гібридизація електронних хмар атомів Карбону (а) та будова молекули бутадієну (б, в, г):

а — схема утворення а-зв'язків; б— схема перекривання хмар р-АО; в — схема утворення л-електронної хмари; г — геометрія молекули

У молекулі 1,3-бутадієну всі атоми Карбону знаходяться в 5/>²-гібридному стані (рис. 11.2, а), розташовані в одній площині. Чотири негібридні р-АО розташовані в площині, яка перпендику­лярна до площини а-зв'язків (рис. 11.2, б). При взаємодії рухливих ^-електронних хмар двох спряжених зв'язків відбувається додаткове перекривання /ьелектронних хмар сусідніх л-зв'язків (л,л-спря-ження) і утворюється спільна л-електронна система, в якій елект­рони вже не належать окремим зв'язкам, а делокалізовані по всій системі (рис. 11.2, в).

Перерозподіл електронної густини в молекулі приводить до скорочення ст-зв'язку, розміщеного між подвійними, і супрово­джується виділенням енергії, що сприяє підвищенню стабільності системи. Цю енергію називають енергією спряження. Наприклад, у молекулі 1,3-бутадієну довжина зв'язку С²—С³ становить 0,146 нм, довжина зв'язку С—С в етані — 0,154 нм (рис. 11.2, г). Енергія спряження 1,3-бутадієну становить ~15 кДж/моль.

Отже, три зв'язки, що з'єднують чотири атоми Карбону, не є насправді ні простими, ні подвійними (порівняйте довжину цього зв'язку з подвійним). Тому їх краще показувати так:

длкадієни

. 125

Н₂0-^!-^СН^1іі:С№^іі:СН2

Проте молекулу 1,3-бутадієну зображують такою формулою: Н₂С^СН СН⁼⁼СН₂

Ця формула не відповідає дійсним довжинам зв'язків, але її застосовують для пояснення хімічних властивостей.

Алкадієни з ізольованими подвійними зв'язками побудовані ана­логічно алкенам. Особливості будови алкадієнів різних типів ви­являються в їх реакційній здатності. Зокрема, алкадієни з кумульо-ваними та ізольованими зв'язками за хімічними властивостями у багатьох випадках нагадують алкени. Вони легко вступають у численні реакції приєднання, але в них беруть участь не один, а два подвійні зв'язки. Алкадієни зі спряженими подвійними зв'яз­ками мають своєрідні хімічні властивості.