Способы получения.

1. Дегидрирование алканов (основной способ):

t, Cr₂O₃

СН₃СН₂СН₂СН₃  СН₂СНСНСН₂ + 2Н₂

2. Дегидрирование и дегидратация первичных одноатомных спиртов (реакция Лебедева):

400-500⁰С

2С₂Н₅ОН  СН₂СНСНСН₂ + 2Н₂O + H₂

ZnO, Al₂O₃

3. Дегидратация двухатомных спиртов:

400⁰С, kt СН₂СН₂ 500⁰С

СН₂СН₂СН₂СН₂     СН₂СНСНСН₂ + Н₂

  Н₂О СН₂ СН₂ Н₂О

ОН ОН О

Бутандиол-1,4 тетрагидрофуран бутадиен-1,3

Химические свойства.

Для сопряженных диенов характерны реакции, протекающие по механизмам электрофильного (А_Е) и радикального (А_R) присоединения, а также реакции полимеризации. Наличие сопряженной системы -электронов приводит к особенностям реакций присоединения.

Электронное строение бутадиена-1,3.

Н Н

С С

Н Н

С С

Н Н

Методом электронографии установлено в молекуле бутадиена-1,3 укорочение одинарной связи между атомами углерода С₂С₃, и в тоже время удлинение связи между С₁С₂ и С₃С₄ атомами. Т.е. простая -связь между С₂С₃ короче обычной -связи в этане и по длине приближается к двойной. Таким образом, в этой системе наблюдается тенденция к выравниванию длин СС связей.

В бутадиене-1,3 все 4 атома углерода находятся в sp²-гибридизации. Это означает, что каждый атом имеет три гибридизованные орбитали, расположенные под углом 120⁰С. Все -связи молекулы лежат в одной плоскости. В другой же плоскости, перпендикулярной первой, расположены негибридизованные р-орбитали всех углеродных атомов. В результате идет перекрывание электронных облаков не только между С₁ и С₂, С₃ и С₄ атомами, но и между С₂ и С₃ атомами.

Таким образом, все четыре р-орбитали перекрываются, и в результате формируется общее -электронное облако.

Такой вид взаимного влияния атомов в молекуле, когда перекрывание -электронных облаков двойных связей приводит к образованию общего -электронного облака, охватывающего всю систему сопряжения, называется мезомерным эффектом, или ,-сопряжением.

Следовательно, в молекуле бутадиена-1,3 нет двойных и одинарных связей, идет равномерное распределение -электронной плотности по всей молекуле. Поэтому было предложено изображать молекулу бутадиена-1,3 в виде мезоформы (резонансного гибрида):

СН₂СНСНСН₂

Такие особенности строения объясняют специфичность химических свойств диенов с сопряженными двойными связями.

1. Реакции присоединения.

Эти реакции протекают легче, чем для большинства алкенов или диенов с изолированными связями.

1. Гидрирование:

СН₂=СНСНСН₃ +Н₂

СН₂СНСНСН₂ + Н₂  1:1  СН₃СН₂СН₂СН₃

СН₃СН=СНСН₃ Ni

2. Галогенирование:

При взаимодействии бутадиена-1,3 с бромом или хлором в эквимолярных количествах образуются продукты как 1,2, так и 1,4присоединения. Соотношение продуктов зависит от конкретных условий – температуры реакции, природы растворителя. При низких температурах преобладают продукты 1,2-присоеди-нения, при более высоких – 1,4-присоединения.

ССl₄ 1,2-присоединение 1,4-присоединение

СН₂СНСНСН₂ + Br₂  BrCH₂CHBrCH=CH₂ + BrCH₂CH=CHCH₂Br

3,4-дибромбутен-1 1,4-дибромбутен-2

При дальнейшем бромировании образуется тетрабромбутан:

+ Br₂  BrCH₂CHBrCHBrCH₂Br

Механизм реакции:

Реакция начинается с образования -комплекса диена с бромом по одной двойной связи. Далее -комплекс превращается в карбокатион аллильного типа, в котором распределение положительного заряда можно отобразить граничными мезомерными структурами аллильного карбокатиона. Последующая атака мезомерного карбокатиона бромид-ионом приводит к получению двух изомерных продуктов присоединения:

BrBr ₊

С Н₂СНСНСН₂ + Br₂ СН₂СНСНСН₂  BrCH₂СНCH=CH₂ 

-комплекс карбокатион аллильного типа

₊ +Br^-

 BrCH₂СН=СНСН₂  BrCH₂CHBrCH=CH₂ + BrCH₂CH=CHCH₂Br

карбокатион аллильного типа