Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Repetitor_po_Khimii

.pdf
Скачиваний:
2343
Добавлен:
22.03.2016
Размер:
9.55 Mб
Скачать

Изомерия и номенклатура

Рассмотрим изомерию и номенклатуру диенов на примере диенового углеводорода с эмпирической формулой C6H10:

Структурная изомерия цепи

 

СН3–СН=СН–СН=СН–СН3

 

 

 

 

Гексадиен-2,4

 

 

 

СН3–СН=С–СН=СН2

 

 

 

 

|

 

 

 

 

СН3

 

 

 

3-Метилпентадиен-1,3

 

 

 

 

 

Структурная изомерия

 

CH2=CH–CH2–CH=CH–CH3

взаимного положения

 

 

Гексадиен-1,4

двойных связей

 

CH2=CH–CH2–CH2–CH–CH3

 

 

 

 

Гексадиен-1,5

 

 

 

 

 

Пространственная изомерия

 

 

 

 

 

 

цис-3-Метилпентадиен-1,3

 

 

 

транс-3-Метилпентадиен-1,3

 

 

 

 

 

Межклассовая изомерия

 

CH C–CH2–CH2–CH2–CH3

 

 

 

Гексин-1 и его изомеры

 

 

 

 

 

Наибольшее практическое значение имеют диены с со-

пряженными связями:

 

 

 

 

 

 

 

 

Формула

Название

Физические свойства

 

 

 

 

 

 

междуна-

 

триви-

 

 

родное

 

альное

 

 

 

 

 

 

СН2=СН–СН=СН2

Бутадиен-1,3

Дивинил

Газ, t°кип = –5 °С

СН2=С–СН=СН2

2-Метил-

Изопрен

Легкокипящая

|

бутади-

 

 

жидкость

СН3

ен-1,3

 

 

 

 

 

520

Электронное строение молекулы бутадиена-1,3

Атомы углерода в молекуле бутадиена-1,3 находятся во втором валентном состоянии (sp2-гибридизация):

Рис. 30. Схема образования общего π-электронного облака в молекуле бутадиена-1,3

Электронные облака p-электронов, не участвующие в гибридизации, перпендикулярны к плоскости, в которой расположены σ-связи. Эти четыре p-электрона образуют общее π-электронное облако (рис. 30), в результате чего происходит делокализация двойных связей в молекуле, связи между C1 и C2, C3 и С4 удлиняются (по сравнению с обычной двойной связью), а связь между С2 и С3 укорачивается (по сравнению с одинарной связью): … … …

СН2 — СН — СН — СН2

0,136 нм 0,146 нм 0,136 нм

Такая особенность строения называется эффектом сопряжения двойных связей и определяет реакционную способность диенов.

Химические свойства

1.Реакции присоединения: например, присоединение галогенов:

521

Бромная вода обесцвечивается.

Обычно присоединение происходит по концам молекулы бутадиена-1,3, π-связи разрываются, к крайним атомам углерода присоединяются атомы брома, а свободные валентности образуют новую π-связь, т. е. в результате присоединения происходит перемещение двойной связи. При избытке брома может быть присоединена еще одна молекула его по месту

образовавшейся двойной связи.

2. Реакции полимеризации:

nСН2=СН—СН=СН2

t°, кат.

———— (—СН2=СН—СН-СН2—)n

Бутадиен -1,3

Бутадиеновый каучук

Способы получения

1.Получение бутадиена-1,3:

1)Дегидрирование и дегидратация этанола (реакция Лебедева):

Al2O3; ZnO

2СН3–СН2–ОН ————— СН2=СН–СН=СН22+2Н2О

425 °C

2) Дегидрирование н-бутана или бутена-1:

Al2O3, Cr2O3

СН3–СН2–СН2–СН3 ————— СН2=СН–СН=СН2+2Н2

500–600 °C

MgO, ZnO

СН3=СН–СН2–CН ————— СН2=СН–СН=СН22

500–600 °C

2. Получение изопрена

 

 

СН3

Al2O3, Cr2O3

СН3

|

|

СН3–СН2–СН–СН3

————— СН2=С–СН=СН2+2Н2

2-Метилбутан

 

Изопрен

Каучуки

Каучуки — природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Важнейшими физическими свойствами каучуков являются:

эластичность (т. е. способность восстанавливать форму);

непроницаемость для воды и газов.

522

1. Натураль-

Сок дерева ге-

(–СН2–С=СН–СН2–)n

ный каучук

вея («као чоу» —

|

 

слезы дерева)

СН3

2. Синтети-

Бутадиеновый

(–СН2–СH=СН–СН2–)n

ческие

Изопреновый

(–СН2–С=СН–СН2–)n

каучуки

 

|

 

 

СН3

 

Хлоропреновый

(–СН2–С=СН–СН2–)n

 

 

|

 

 

Сl

 

 

 

 

Бутадиен-

 

 

стирольный

 

 

 

 

Получение каучуков

1. Получение бутадиенового каучука (впервые синтетический бутадиеновый каучук был получен в СССР в 30-х гг. XX в. С. В. Лебедевым)

523

2. Получение изопренового каучука

Макромолекулы каучуков имеют стереорегулярное строение, т. е. структурные звенья и функциональные группы расположены в пространстве в определенном порядке.

цис-Форма более эластична, так как легко скручивается в клубок.

транс-Форма менее эластична, так как макромолекулы более вытянуты.

Вулканизация каучуков

При взаимодействии каучуков с серой происходит образование дисульфидных связей между макромолекулами каучу-

ка по месту разрыва двойных связей («сшивание» линейных макромолекул):

524

|

S

|

—CH2—CH—CH—CH2—CH2—CH=CH—CH2

|

S

|

S

|

—CH2—CH—CH—CH2—CH2—CH=CH—CH2

|

S

|

Чем больше серы, тем больше образуется дисульфидных

связей. В результате этого процесса, который называется вулканизацией каучука, образуются мягкие или твердые резины.

 

 

 

 

 

мягкие резины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t°

(5—10 % S)

 

Увеличиваются

Каучук + S

 

 

 

 

 

 

прочность и

 

 

 

t°

твердые резины

 

термостойкость

 

 

 

 

 

(>30 % S)

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение каучуков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шины

 

 

Обувь, ткани

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Каучуки

 

 

Ленты, ремни,

 

 

 

 

 

 

трубки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Строительные Электротехника материалы

Вопросы для контроля

1.Какие соединения называются диеновыми углеводородами?

2.Как можно классифицировать диеновые углеводороды?

3.Какие виды изомерии характерны для диеновых углеводородов? Приведите примеры.

4.В каком валентном состоянии находятся атомы углерода в молекуле бутадиена-1,3?

5.Каково электронное строение молекулы бутадиена-1,3?

525

6.Какие типы реакций наиболее характерны для диеновых УВ и почему?

7.Что такое каучуки?

8.Какие виды синтетического каучука вы знаете?

9.Каковы важнейшие свойства каучука?

10.Опишите получение каучука по способу Лебедева.

11.Что такое вулканизация каучука?

12.В чем отличие резины от каучука?

Упражнения и задачи для самостоятельной работы

1.Напишите структурные формулы всех углеводородов состава С3Н8. Назовите их по международной номенклатуре.

2.Напишите структурные формулы соединений: а) 2,3-ди-метилбута- диен-1,3; б) гексадиен-1,5; в) бутадиен-1,2; г) 2-метилбутадиен-1,3; д) гексадиен-2,4.

Укажите диены с сопряженными связями.

3.Назовите вещества, укажите тип диенового углеводорода: а) СН3–СН2–СН2–СН=СН–СН=СН2

б) СН3–С–СН=С–СН3

||

CH2

СН2– СН3

 

СН3

 

 

 

в) СН2=С–СН2–С–СН3

 

|

г) СН3–С=С=С–СН–СН3

|

||

|

|

CH2

СН2

СН2

СН3

|

 

|

 

CH3

 

СН3

 

4*. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

а) Аl4С3 СН4 С2Н2 СН С–СН=СН2

 

СН2=С–СН=СН2

–СН2–С=СН–СН2

|

 

|

 

Cl

 

Сl

n

б)

*Данное упражнение рекомендуем выполнить после изучения следующей темы.

526

5.Назовите вещества, которые получаются в результате присоединения к 1 молю изопрена: а) одного моля Br2, б) двух молей Br2.

6.Из каких мономеров можно получить полимеры указанного строения:

а) (–СН –С==С–СН –)

 

б) (–СН –С=СН–СН

–)

 

2

| |

2

n

2

|

2

 

n

 

CH3 СН3

 

 

 

СН3

 

 

 

в) (–СН–СН=СН–СН–)n

||

CH3 СН3 Назовите эти мономеры.

7.Сколько литров (молей) водорода необходимо для гидрирования

20 л смеси углеводорода С4Н8 и бутадиена-1,3 до бутана, если известно, что углеводород С4Н8, содержащийся в исходной смеси, получен (с выходом 80 %) дегидратацией 22,2 г спирта С4Н10О?

8.Сколько литров хлора потребуется для получения тетрахлорида

СnН2n_2Сl4 из 21,6 г диенового углеводорода СnН2n–2, если известно, что на бромирование одной двойной связи 16,2 г этого диена пошло

48 г брома?

§9.7. Алкипы (ацетиленовые УВ)

Алкины — это углеводороды, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp-гибридизации

исвязаны друг с другом тройной связью: —С С—.

Общая формула: СпН2п–2, где п 2.

Длина связи С С в алкинах равна 0,120 нм.

Каждый атом углерода в состоянии sp-гибридизации связан с двумя другими атомами и может присоединять еще два атома.

Гомологический ряд

Молекулярная

Название алкена

формула алкина

Международная

Рациональная

CnH2n–2

номенклатура

номенклатура

С2Н2

Этин

Ацетилен

С3Н4

Пропин

Метилацетилен

С4Н6

Бутин

 

C5H8

Пентин

 

527

Изомерия и номенклатура

Существуют два типа изомерии алкинов: изомерия положения тройной связи и изомерия цепи. Первые два члена гомологического ряда — этин и пропин — изомеров не имеют.

В случае бугинов возможен только один вид изомерии — изомерия положения тройной связи.

С4Н6 (2 изомера)

1

2

3

4

1

2

3

4

HС С—СН2—СН3 СН3—С С—СН3

Бутин-1

Бутин-2

(этилацетилен)

(диметилацетилен)

Изомеры 4-го члена гомологического ряда алкинов представляют и изомерию цепи, и изомерию положения тройной связи.

С5Н8 (3 изомера)

 

 

1

2

3

4

5

1

2

3

4

 

 

 

 

 

HС С—СН2—СН2—СН3

HС С—СН—СН3

 

 

 

 

 

Пентин-1

 

 

 

|

 

 

Изомерия

 

 

 

 

СН3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

положения

 

 

 

 

 

3-Метилбутин-1

 

 

 

 

 

 

 

тройной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

связи

 

 

 

Изомерия цепи

 

 

 

 

1

2

3

4

5

 

 

 

 

 

СН—С С—СН2—СН3

Пентин-2

Алкины изомерны другому классу соединений — алкадиенам:

С4Н6

СН3—СН2—С СН

СН2=СН—СН=СН2

Бутин-1

Бутадиен-1,3

СН3—С С—СН3

CH2—C=СH—СН3

Бутин-2

Бутадиен-1,2

528

Правила составления названий алкинов по международной номенклатуре аналогичны правилам для алкенов.

Физические свойства

С2Н2…С4Н6

С5Н8…С15Н28

С16Н30

Газы

Жидкости

Твердые вещества

Плохо растворимы в воде.

Химические свойства

Алкины во многих реакциях обладают бо@льшей реакци-

онной способностью, чем алкены. Для алкинов, как и для алкенов, характерны реакции присоединения. Так как тройная

связь содержит две π-связи, алкины могут вступать в реакции двойного присоединения (присоединять 2 молекулы реагента по тройной связи). Присоединение несимметричных реагентов к несимметричным алкинам происходит по правилу Марковникова.

I.Реакции присоединения:

1.Присоединение водорода (гидрирование)

На I ступени образуются алкены, на II ступени — алканы:

Pt, Pd

НC СН + Н2 —————— СН2=СН2

или Ni, 150 °C

Pt, Pd

СН2=СН2 + Н2 —————— СН3—СН3

или Ni, 150 °C

Суммарное уравнение:

Pt, Pd

НC СН + 2Н2 —————— СН3—СН3

или Ni, 150 °C

2. Присоединение галогенов (галогенирование)

На I ступени образуются дигалогеналкены, на II — тетрагалогеналканы:

529

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]