Диеновые углеводороды (диены)

Рассмотрим сопряженные диены.

Общая формула C_nH_2n-2.

Наиболее важные члены гомологического ряда:

1,3 – бутадиен (дивинил) СН₂ = СН – СН = СН₂ и

2 – метил – 1,3 – бутадиен (изопрен) СН₂ = С – СН = СН₂

СН₃

Номенклатура. По систематической номенклатуре обе двойные связи находятся в главной цепи. Нумерация атомов углерода С - с того конца, где ближе двойные связи. Окончание – диен.

Изомерия:

1. углеродного скелета;

2. положения двойных связей;

3) цис ↔ транс;

4) межклассовая (с алкинами).

Строение. Все атомы углерода С находятся в одной плоскости, углы между связями 120⁰, sp² – гибридизация.

Возникает такое влияние атомов в молекуле, когда перекрывание π – элктронных облаков двойных связей приводит к образованию общего π -электронного облака, которое охватывает всю систему сопряжения (π, π – сопряжение или мезомерный эффект).

Физические свойства: Бутадиен – 1,3 - легко сжижающийся газ с нейтральным запахом. Изопрен – жидкость с t_кип. = 34⁰ С.

Получение.

1. Дегидрированием алканов (условия: 500…600 ⁰С, катализаторы – Al₂O₃, ZnO, Cr₂O₃).

2. Синтезом из этанола (метод С.В. Лебедева):

(катализаторами могут быть MgO, Cr₂O₃).

3. Дегидратацией 1,3 - или 1,4 бутандиола (t⁰; концентрированная H₂SO₄):

Химические свойства.

Характерны реакции присоединения, которые приводят к образованию смеси двух продуктов 1,2 и 1,4 – присоединение (основной) с перемещением двойной связи. Электрофильное присоединение - А_Е.

1. Присоединение Hal₂, H₂, Hhal (правило В.В. Марковникова)

2. Горение

3. Полимеризация – получение каучуков

Сополимеризация 1,3–бутадиена со стиролом в соотношении 4:1 дает бутадиен-стирольный каучук:

Сополимеризация 1,3–бутадиена с акрилонитрилом дает бутадиен-нитрильный каучук:

Резины получают из каучука «смешиванием макромолекул за счет большинства оставшихся С=С связей S ― S мостиками. Полное смешивание макромолекул приводит к образованию твердого, неэластичного эбонита.

Задачи

12. Определите выход реакции С.В. Лебедева, если на изготовление одной пары резиновых сапог пошла резина, полученная из 850 г бутадиенового каучука, для чего потребовалось в 1985 г. 96 % этанола, выход реакции полимеризации 80%. Тип № 8.

Решение:

Практическая масса 1,3 – бутадиена составляла: m(C₄H₆) = 850/0,8 = 1062,5 г.

Найдем массу этилового спирта: m(C₂H₅OH) = 1985 ∙ 0,96 = 1905,6 г.

Молярная масса этилового спирта: M(C₂H₅OH) = 24 + 6 + 16 = 46 г/моль. Найдем количество вещества этилового спирта: .

Реакция С.В. Лебедева:

Из уравнения реакции следует, что число молей 1,3 – бутадиена будет равно: n(C₄H₆) = 41,43/2 = 20,71моль.

Молярная масса 1,3 – бутадиена: М(C₄H₆) = 48 + 6 = 54 г/моль.

Теоретическая масса 1,3 – бутадиена: .

Выход реакции С.В. Лебедева:

Ответ: η = 95 %.

13. В бытовом радиоприемнике произошло возгорание от перепада напряжения в сети, воспламенилась изоляционная резина. Не отравятся ли члены семьи, если войдут в комнату, площадью 12 м², с высотой потолка 2,5 м. ПДК(SO₂) = 3 мг/л, а сгоревшая резина была получена из 40 г этанола с выходом 80%, содержание серы в ней 5…19 %? (ПДК – предельно допустимая концентрация данного вещества.) Тип № 8.

Решение:

Объем комнаты составит: V = 12 ∙ 2,5 = 30 м³ = 30 ∙ 10³ л.

Уравнение реакции получения дивинила из этилового спирта (метод С.В Лебедева):

Найдем число молей этилового спирта: , тогда из уравнения реакции следует, что число молей дивинила с учетом его 80% выхода, составит: n(C₄H₆)_факт. = 0,87/2 ∙ 0,8 = 0,35 моль.

Считаем, что m(C₄H₆) ≈ m_резины. Найдем массу резины: .

Масса серы в резине составит: m(S) = 18,9 ∙ 0,1 (10 %) = 1,89 г.

Уравнение реакции горения серы:

S + O₂ → SO₂

Молярные массы серы: M(S) = 32 г/моль; сернистого газа: М(SO₂) = 64 г/моль. Определим количество вещества серы: , из уравнения реакции следует, что число молей сернистого газа составит тоже 0,059 моль. Тогда его масса будет:

Концентрация SO₂ в комнате: С(SO₂) = 3,78/0,03 = 0,126 мг/л, что ниже ПДК.

Ответ: Отравления не будет.

14. Выберите название вещества СН₂ = СCl – C(CH₃) = CCl – CH₃

1. 2,4 – дихлор - 3- метилпентадиен – 2,4;

2. 2,4 – дихлор - 3- метилпентен – 2;

3. 3 – метил - 2,4 – дихлор - пентадиен – 2,4;

4. 2,4 – дихлор- 3- метилпентадиен – 1,3.

Ответ: правильно 4 - ый.