304- Органическая химия_Черных В.П. и др_Х., 2007 -776с
.pdfаЛкадиены
171
Молекулярная масса натурального каучука составляет в среднем 100 000—150 000.
В природе встречается также полиизопрен с транс-конфигурацией изопреновых звеньев, получивший название «гутта-
перча»:
СH3 СH3
··· |
С |
С |
СH2 |
СH2 |
С |
СH2 |
··· |
|
|
|||
|
СH2 |
|
С |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
H |
|
|
H |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
гуттаперча; |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
транс-полиизопрен |
|
|
|
|
||||
Гуттаперча, |
в отличие |
от натурального |
курт аЛьдер |
|
||||||||
(1902—1958) |
|
|||||||||||
каучука, не обладает эластичностью. |
|
|
||||||||||
|
Немецкий химик-органик. Ос- |
|||||||||||
синтетический каучук. Большая потреб- |
||||||||||||
новная область научных исследова- |
||||||||||||
ность промышленности в каучуке и отсут- |
ний — органический синтез. Изучал |
|||||||||||
ствие во многих странах природного сырья |
(1926) азодикарбоновый |
эфир под |
||||||||||
обусловили разработку синтетических спо- |
||||||||||||
руководством Дильса. Данная работа |
||||||||||||
собов его получения. |
|
|
|
|
|
привела к открытию ими (1928) одной |
||||||
Впервые |
в |
промышленном |
масштабе |
из важнейших реакций органической |
||||||||
синтетический каучук получен в 1932 году |
химии — диеновый синтез. Установил |
|||||||||||
возможность осуществления реакции, |
||||||||||||
в бывшем СССР полимеризацией 1,3-бута- |
||||||||||||
обратной диеновому синтезу (ретро- |
||||||||||||
диена в присутствии металлического натрия |
диеновый распад). Открыл ен-синтез. |
|||||||||||
(способ С. В. Лебедева). Полученный полимер |
Лауреат Нобелевской |
премии |
||||||||||
содержит примерно 70 % звеньев 1,2-присо- |
(1950, совместно с Дильсом). |
|||||||||||
единения и 30 % звеньев 1,4-присоедине- |
|
|
||||||||||
ния. |
Из-за малого содержания фрагментов |
|
|
1,4-присоединения такой каучук уступает по своей эластичности натуральному. В последующие годы полимеризацией 1,3-бутадиена над металлорганическими катализаторами получен линейный, стереорегулярный бутадиеновый каучук с цис-конфигурацией мономерных звеньев, не уступающий по свойствам натуральному:
···—CH2 |
— |
CH2—CH2 |
CH2—CH2 |
|
— |
CH2—··· |
|
|
|
— |
|
С |
|
||
|
С C |
С |
C |
|
|
C |
|
H |
|
H H |
H |
H |
|
|
H |
бутадиеновый каучук; цис-полибутадиен
В настоящее время промышленность производит много видов синтетических каучуков с различными свойствами. Так, полимеризацией изопрена в присутствии комплексных катализаторов Циглера—Натты получают изопреновый каучук стереорегулярного строения, полимеризацией 2-хлор-1,3-бутадиена (хлоропрена) Н2С—CCl—СН—СН2 — хлоропреновый каучук. Получены также сополимеры 1,3-бутадиена со стиролом C6H5—CH—CH2 (бутадиен-стирольный каучук), с акрилонитрилом СН2—СН—СN (бутадиен-нитрильный каучук) и др.
Вулканизация каучука. Для придания каучуку повышенной прочности, эластичности, устойчивости к изменениям температуры и действию химических ре-
Глава 12
АЛКИНЫ
Алкинами называют алифатические углеводороды, содержащие тройную угле родуглеродную связь.
Общая формула алкинов СnН2n–2.
Простейшим представителем этого ряда соединений является ацетилен С2Н2,
поэтому часто алкины называют ацетиленовыми углеводородами.
Ацетилен открыт Э. Деви (1836). Впервые синтезирован М. Бертло из угля и водорода (1862).
Таблица 12.1
Представители гомологического ряда алкинов
Соединение |
Название по номенклатуре |
|||
|
|
|||
систематической |
рациональной |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
HC—CH |
Этин |
Ацетилен |
||
HC—C—CH3 |
Пропин |
Метилацетилен |
||
|
|
|
|
|
HC—C—CH2—CH3 |
1-Бутин |
Этилацетилен |
||
CH3—C—C—CH3 |
2-Бутин |
Диметилацетилен |
||
HC—C— |
CH—CH3 |
3-Метил-1-бутин |
Изопропилацетилен |
|
CH3 |
||||
|
|
|||
|
|
|
|
12.1. НОМЕНКЛАТУРА. ИЗОМЕРИЯ
По номенклатуре IUPAC названия алкинов образуют от названий соответствующих алканов, заменяя суффикс -ан на -ин с указанием положения тройной связи в цепи углеродных атомов (см. табл. 12.1). Нумерацию главной углеродной цепи начинают с того конца, к которому ближе расположена тройная связь:
|
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
HC—CH |
СH3—C—CH |
СH3—СH—C—C—CH3 |
||||
|
|
|
СH3 |
|
|
|
ýòèí |
ïðîïèí |
|
4-метил-2-ïåíòèí |
|
Наряду с номенклатурой IUPAС для простейших углеводородов часто применяют рациональные названия. Согласно рациональной номенклатуре, ацетиленовые углеводороды рассматривают как производные ацетилена, в молекуле которого атомы водорода замещены на углеводородные радикалы:
HC—C—CH3 |
HC—C—CH2—CH3 |
CH3—C—C—CH3 |
метилацетилен |
ýòèëацетилен |
диметилацетилен |
аЛкины
179
|
|
|
R' OH |
H2С—С—OR' |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
простые виниловые эфиры |
|
|
|
|
R' 2 NH |
H2С—С—NR' 2 |
|
|
|
|
|
||
HC—C—R |
Hg2+ |
или Cu+ |
|
R |
|
|
|
|
виниламины |
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
R' СOOH |
|
|
|
|
|
H2С—С—O—С—R' |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
сложные виниловые эфиры |
|
|
|
|
HСN |
H2С—С—СN |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
замещенные акрилонитрилы |
Винилирование алкинов спиртами в присутствии твердого калия гидроксида изучено в 1887 году русским химиком А. Е. Фаворским (реакция Фаворского).
HC—C—CH3 + C2H5OH |
KOH; t ; p |
H2С—С—СH3 |
|
||
|
|
OC2H5 |
пропин |
|
2-этоксипропен |
12.4.3. реакЦии замещениЯ
Реакции замещения характерны для ацетилена и алкинов с концевой (терминальной) тройной связью R—С—СН.
образование ацетиленидов. Ацетилен и его гомологи с концевой тройной связью реагируют с натрия амидом NаNН2 в жидком аммиаке, аммиачным раствором серебра оксида Аg2O и меди (I) хлорида СuCl. В результате взаимодействия атом водорода метиновой группы —С—Н замещается на металл и образуются соли — ацетилениды (алкиниды).
HC—CH |
2Ag(NH3)2OH |
Ag—C—C—Ag |
|
|
||
|
|
|
|
|||
–2NH4OH |
||||||
|
||||||
|
серебра ацетиленид |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
HC—C—СH3 |
Cu(NH3)2Cl |
Cu—C—C—CH3 |
||||
–NH4Cl |
|
|||||
|
|
меди (I) метилацетиленид |
||||
|
|
|
||||
|
NaNH2; NH3 |
(ж) |
+ – |
|||
HC—C—R |
NaC—C—R |
|||||
–NH3 |
|
|||||
|
|
натрия R-ацетиленид; |
||||
|
|
|
натрия алкинид
Алкиниды серебра представляют собой осадки белого цвета, а меди (I) — осадки красно-бурого цвета.
Реакции терминальных алкинов с растворами аммиакатов серебра и меди (I) является качественной на концевую тройную связь.
Аналогично протекает реакция с магнийорганическими соединениями (реактивы Гриньяра):
Глава 12
180
R—C—CH + C2H5—MgI
R—C—C—MgI + C2H6
алкинилмагнийгалогенид
Металлические производные алкинов являются весьма реакционноспособными соединениями. Они легко вступают в реакцию нуклеофильного замещения с галогеналканами (см. с. 175), взаимодействуют с альдегидами и кетонами, образуя продукты присоединения по карбонильной группе:
|
|
R—C—C—MgI |
|
|
|
СH3—C—CH3 |
|
|
|||||
алексей евграфович ФаВорскиЙ |
|
|
|
|
|
O |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(1860—1945) |
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|||
Русский химик-органик. Окончил |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
R—C—C—С—OMgI |
|
HOH |
|||||||||
Петербургский университет (1882). |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
–Mg(OH)I |
|||||||||||
Один из основателей химии ацети- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|||||||
леновых углеводородов. Сформулиро- |
|
|
|
|
|
|
|||||||
вал закономерности протекания про- |
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|||
цессов изомеризации в зависимости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
от строения реагентов и условий ре- |
|
|
R—C—C—С—OH |
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||||
акции (правило Фаворского). Открыл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(1905) реакцию получения третичных |
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|||
ацетиленовых спиртов конденсацией |
|
Под действием хлороводородной кисло- |
|||||||||||
ацетиленовых углеводородов с кар- |
|
||||||||||||
бонильными соединениями (реакция |
ты ацетилениды разлагаются с выделением |
||||||||||||
Фаворского). Разработал способ син- |
исходного алкина: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
теза диоксана, впервые им получен- |
R—C—CNa + HCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ного и описанного (1906). Первым |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
предложил синтез α-карбинолов аце- |
|
|
|
|
|
|
|
R—C—C—H + NaCl |
|||||
тиленового ряда на основе кетонов, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а также эфиров на основе ацетилена |
|
Эту реакцию применяют для выделения |
|||||||||||
и спиртов. |
алкинов в чистом виде из смесей с другими |
||||||||||||
Создатель научной школы хими- |
углеводородами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ков-органиков, лауреат Государствен- |
|
Замещение атомов водорода |
при sp-гиб- |
||||||||||
ной премии СССР (1941). |
|
||||||||||||
ридизованном атоме углерода в ряду алкинов |
|||||||||||||
|
галогенами. Галогенирование ацетилена и его терминальных гомологов осуществляют при действии галогенов в щелочной среде:
HC—CH |
Br2; NaOH |
Br—C—CH |
Br2; NaOH |
Br—C—C—Br |
|
|
|||
|
|
бромэтин |
|
дибромэтин |
12.4.4. реакЦии окисЛениЯ и ВоссТаноВЛениЯ
окисление алкинов. Алкины, подобно алкенам, легко окисляются. В качестве окислителей используют калия перманганат в нейтральной и щелочной среде, озон, рутения (VIII) оксид RuO4, селена (IV) оксид SeO2 и др. При окислении калия перманганатом в щелочной среде или озоном молекулы алкинов подвергаются расщеплению по тройной связи и образуются карбоновые кислоты: