Алкадиены (диеновые углеводороды)

Алкадиены – непредельные углеводороды, содержащие в молекуле две двойные связи.

Общая формула диеновых углеводородов C_nH_2n-2, где n=3,4,5,6…

В зависимости от положения двойных связей в молекулах различают алкадиены с кумулированными связями (двойные связи находятся при одном атоме углерода), например Н₂С=С=СН₂; сопряженными связями (две двойные связи разделены одной одинарной), например Н₂С=СН−СН=СН₂; изолированными связями, например Н₂С=СН−СН₂−СН₂−СН=СН₂. Наибольшее практическое значение имеют алкадиены с сопряженными двойными связями, в частности

Н₂С=СН−СН=СН₂ и

бутадиен -1,3 (дивинил) 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен)

В приведенных соединениях атомы углерода при двойных связях находятся в состоянии sp²-гибридизации.

Химические свойства

По химическим свойствам алкадиены во многом похожи на алкены, для них характерны реакции присоединения:

а) Гидрирование и галогенирование:

Н₂С=СН−СН=СН₂ + Н₂ → Н₃С−СН=СН−СН₃

бутадиен-1,3 бутен-2

Н₂С=СН−СН=СН₂ + Br₂ → СН₂Br−СН=СН−СН₂Br

бутадиен-1,3 1,4-дибромбутен-2

б) Гидрогалогенирование. В результате реакции образуется смесь продуктов:

Получение

1. Дегидрирование бутана:

Н₃С−СН₂−СН₂−СН₃ Н₂С=СН−СН=СН₂ + 2Н₂

2. Дегидратация и дегидрирование этилового спирта С₂Н₅ОН:

2С₂Н₅ОН Н₂С=СН−СН=СН₂ + 2Н₂О + Н₂

Алкины (непредельные углеводороды ряда ацетилена)

Алкины – углеводороды, в молекулах которых между атомами углерода имеется одна тройная связь −С≡С−. Атомы углерода при тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации и связаны одной σ- и двумя π-связями.

Представители алкинов: СН≡СН Н₂С−С≡СН Н₃С−СН₂−С≡СН .

этин (ацетилен) пропин бутин-1

Общая формула углеводородов ряда алкинов – C_nH_2n-2. Эта формула является общей и для гомологического ряда диеновых углеводородов. Таким образом, алкины и алкадиены – изомеры. Например, С₃Н₄:

Н₂С=С=СН₂ Н₃С−С≡СН.

пропандиен-1,2 пропин

Изомерия алкинов определяется строением углеродной цепи и положением в ней тройной связи. Например:

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4

СН≡С−СН₂−СН₂−СН₃ Н₃С−С≡С−СН₂−СН₃

пентин-1 пентин-2 3-метилбутин-1

Химические свойства

Для алкинов характерны реакции присоединения, замещения, окисления и полимеризации.

1. Реакции присоединения:

а) Гидрирование. Алкины, присоединяя водород в присутствии катализатора (Pt или Ni), переходят в алканы, а с катализаторами Pd или Fe – в алкены:

НС≡СН + 2Н₂ Н₃С−СН₃ НС≡СН + Н₂ Н₂С=СН₂

б) Галогенирование. Реакции протекают ступенчато, с последовательным разрывом кратных связей:

НС≡СН + Br₂ → CHBr=CHBr CHBr=CHBr + Br₂ → CHBr₂−CHBr₂

1,2-дибромэтен 1,2-тетрабромэтан

Обесцвечивание бромной воды, как и в случае алкенов, является качественной реакцией на кратную связь.

в) Гидрогалогенирование. Процесс протекает легко и в две стадии:

НС≡СН + HCl → Н₂С=СНCl Н₂С=СНCl + HCl → H₃C−CHCl₂

хлорэтен (винилхлорид) 1,1-дихлорэтан

г ) Гидратация (реакция Кучерова). В этой реакции в качестве катализатора используют соли ртути HgSO₄ или Hg(NO₃)₂:

НС≡СН + Н₂О →

виниловый спирт уксусный альдегид

Г омологи ацетилена гидратируются легче, чем ацетилен. Реакция идет по правилу Марковникова с образованием кетонов:

Н ₃С−СН₂−С≡СН + Н₂О →

бутин-1 бутен-1-ол-2 бутанон

2. Реакции замещения. Водород, связанный с атомом углерода при тройной связи, способен замещаться на металл с образованием ацетиленида:

НС≡СН + 2[Ag(NH₃)₂]OH → AgC≡CAg + 4NH₃ + 2H₂O

ацетиленид серебра

НС≡СН + 2[Cu(NH₃)₂]OH → CuC≡CCu + 4NH₃ + 2H₂O

ацетиленид меди

Образование ацетиленидов – качественная реакция на тройную связь.

3. Реакции окисления. Алкины легко окисляются. Например, они обесцвечивают раствор перманганата калия:

3НС≡СН + 8KMnO₄ + 4H₂O → 3НООC−СООН + 8KOH + 8MnO₂↓

щавелевая кислота

Эта реакция используется как качественная на тройную связь.

Получение

В лаборатории ацетилен можно получить из карбида кальция:

СаС₂ + 2Н₂О → НС≡СН + Са(ОН)₂

Гомологи ацетилена получают из дигалогенопроизводных алканов, действуя на них спиртовым раствором щелочи:

H₃C−CHCl−CH₂Cl + 2KOH H₃C−C≡CH + 2KCl + 2H₂O

1,2-дихлорпропан пропин

H₃C−CH₂−CHCl₂ + 2KOH H₃C−C≡CH + 2KCl + 2H₂O

1,1-дихлорпропан пропин

В промышленности ацетилен получают из технического СаС₂ или метана:

2СН₄ НС≡СН + 3Н₂