25. Изопреновое звено в природных соединениях. Понятие об изопреноидах. Каучук. Синтетические каучуки.

Ответ. Изопрен (2-метилбута-1,3-диен) — ненасыщенный углеводород, принадлежащий к диеновому ряду, представляющий собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом. Является мономером натурального каучука, остаток его молекулы входит во множество других природных соединений — изопреноидов, терпеноидов и т. д. Изопреноиды – это обширная группа природных соединений, распространенная в растительном и животном мире. Многие из них содержатся в природных источниках в очень малых количествах (порядка 10^-6 %), другие же в значительных количествах – порядка нескольких процентов от веса тех частей растений, где они содержатся. Изопреноиды подразделяются на терпены, каротиноиды и стероиды. Натуральный (природный) каучук получают из латекса (млечный сок) тропического растения гевеи, произрастающей главным образом в Бразилии. Выделяющийся при подсочке деревьев млечный сок содержит 20—60 % каучука, который осаждают добавлением муравьиной или уксусной кислоты. По химическому строению натуральный каучук представляет собой линейный стереорегулярный полимер изопрена (полиизопрен), имеющий цис-конфигурацию изопреновых звеньев: Молекулярная масса натурального каучука составляет в среднем 100 000—150 000. В природе встречается также полиизопрен с транс-конфигурацией изопреновых звеньев, получивший название «гуттаперча», в отличие от натурального каучука, не обладает эластичностью. Большая потребность промышленности в каучуке и отсутствие во многих странах природного сырья обусловили разработку синтетических способов его получения. Впервые в промышленном масштабе синтетический каучук получен в 1932 году в бывшем СССР полимеризацией 1,3-бутадиена в присутствии металлического натрия (способ С. В. Лебедева). Полученный полимер содержит примерно 70 % звеньев 1,2-присоединения и 30 % звеньев 1,4-присоединения. 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. В настоящее время промышленность производит много видов синтетических каучуков с различными свойствами. Так, полимеризацией изопрена в присутствии комплексных катализаторов Циглера—Натты получают изопреновый каучукстереорегулярного строения, полимеризацией 2-хлор-1,3-бутадиена (хлоропрена) — хлоропреновый каучук. Получены также сополимеры 1,3-бутадиена со стиролом (бутадиен-стирольный каучук), с акрилонитрилом (бутадиен-нитрильный каучук) и др. Для придания каучуку повышенной прочности, эластичности, устойчивости к изменениям температуры и действию химических реагентов его подвергают вулканизации. Процесс вулканизации состоит в обработке каучука серой при нагревании. В результате вулканизации происходит поперечное сшивание линейных молекул полимера за счет образования серных мостиков. При этом каучук превращается в эластичную массу, называемую резиной.