Содержание
Номенклатура алкадиенов.
Определение, гомологический ряд, номенклатура алкадиенов.
Алкадиены –органические соединения, углеводороды алифатического (ациклического) непредельного характера, в молекуле которых между атомами углерода – две двойные связи, и которые соответствуют общей формуле CnH2n-2, где n =3 или n >3. Их также называют диеновыми углеводородами.
Простейшим представителем алкадиенов является пропадиен.
Гомологический ряд.
Общая формула диеновых углеводородов CnH2n-2. В названии алкадиенов содержится корень, обозначающий число атомов углерода в углеродной цепи, и суффикс –диен («две» «двойные связи»), обозначающий принадлежность соединения к данному классу.
C3H4 – пропадиен
C4H6 – бутадиен
C5H8 – пентадиен
C6H10 – гексадиен
C7H12 – гептадиен
C8H14 – октадиен
C9H16 – нонадиен
C10H18 – декадиен
Номенклатура алкадиенов.
1. Выбор главной цепи. Образование названия углеводорода по номенклатуре ИЮПАК начинается с определения главной цепи — самой длинной цепочки атомов углерода в молекуле. В случае алкадиенов главную цепь необходимо выбирать так, чтобы в нее входили обе двойные связи.
2. Нумерация атомов главной цепи. Нумерация атомов главной цепи начинается с того конца, с которого ближе расположены по старшинству (по преимуществу):
кратная связь → заместитель → углеводородный радикал.
Т.е. при нумерации в определении названия алкадиена положение кратной связи имеет преимущество перед остальными.
Нумеровать атомы в цепи нужно таким образом, чтобы атомы углерода, связанные двойными связями, получили минимальные номера.
Если по положению двойных связей нельзя определить начало нумерации атомов в цепи, то его определяет положение заместителей так же, как для алкенов.
3. Формирование названия., После корня, обозначающего числа атомов углерода в цепи, и суффикса –диен,обозначающий принадлежность соединения к классу алкенов, через в конце названия указывают местоположение двойных связей в углеродной цепи, т.е. номер атомов углерода, у которых начинаются двойные связи.
Если есть заместители, то в начале названия указывают цифры − номера атомов углерода, при которых находятся заместители. Если при данном атоме находятся несколько заместителей, то соответствующий номер в названии повторяется дважды через запятую (2,2-). После номера через дефис указывают количество заместителей (ди – два, три – три, тетра− четыре, пента− пять) и название заместителя (метил. этил, пропил). Затем без пробелов и дефисов − название главной цепи. Главная цепь называется как углеводород − член гомологического ряда влкадиенов (пропадиен, бутадиен, пентадиен и т.д.).
Пример:
CH3 Cl CH3
1 2| 3| 4| 5 6 7
CH3 – C = C – C – CH = CH – CH3
|
2,4-диметил-4-этил-3-хлоргептадиен-2,5
Некоторые простые алкадиены имеют тривиальные названия (на рисунке выше они приведены в скобках), однако их употребление (в отличие от названий простейших алканов) не рекомендуется в номенклатуре ИЮПАК. Тем не менее они используются, и их нужно знать.
Для алкадиенов характерна sp2-гибридизация.
Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 6753;
Похожие статьи:
Гомологический ряд алкенов. Электронное и пространственное строение молекулы этилена и алкенов. Гомологический ряд и общая формула алкенов. Изомерия этиленовых углеводородов: межклассовая, углеродного скелета, положения кратной связи, геометрическая. Особенности номенклатуры этиленовых углеводородов, названия важнейших радикалов. Физические свойства алкенов.
Химические свойства алкенов. Электрофильный характер реакций, склонность к реакциям присоединения, окисления, полимеризации. Правило Марковникова и его электронное обоснование. Реакции галогенирования, гидрогалогенирования, гидратации, гидрирования. Механизм AE-реакций. Понятие о реакциях полимеризации.Горение алкенов. Реакции окисления в мягких и жестких условиях. Реакция Вагнера и ее значение для обнаружения непредельных углеводородов, получения гликолей.
Применение и способы получения алкенов. Использование высокой реакционной способности алкенов в химической промышленности. Применение этилена и пропилена. Промышленные способы получения алкенов. Реакции дегидрирования и крекинга алкенов. Лабораторные способы получения алкенов.
Алкадиены. Понятие и классификация диеновых углеводородов по взаимному расположению кратных связей в молекуле. Особенности электронного и пространственного строения сопряженных диенов. Понятие о π—электронной системе. Номенклатура диеновых углеводородов. Особенности химических свойств сопряженных диенов как следствие их электронного строения. Реакции 1,4-присоединения. Полимеризация диенов. Способы получения диеновых углеводородов: работы С. В. Лебедева, дегидрирование алканов.
Полимеры
Основные понятия химии высокомолекулярных соединений (на примере продуктов полимеризации алкенов, алкадиенов и их галогенпроизводных). Мономер, полимер.
Реакция полимеризации, степень полимеризации, структурное звено. Типы полимерных цепей: линейные, разветвленные, сшитые. Понятие о стереорегулярных полимерах. Полимеры термопластичные и термореактивные. Представление о пластмассах и эластомерах. Полиэтилен высокого и низкого давления, его свойства и применение. Катализаторы Циглера — Натта. Полипропилен, его применение и свойства. Галогенсодержащие полимеры: тефлон, поливинилхлорид. Каучуки натуральный и синтетические. Сополимеры (бутадиенстирольный каучук). Вулканизация каучука, резина и эбонит.
Ацетиленовые углеводороды
Ацетиленовые углеводороды Гомологический ряд алкинов. Электронное и пространственное строение ацетилена и других алкинов. Гомологический ряд и общая формула алкинов. Номенклатура ацетиленовых углеводородов. Изомерия межклассовая, углеродного скелета, положения кратной связи.
Химические свойства и применение алкинов. Особенности реакций присоединения по тройной углерод-углеродной связи. Реакция Кучерова. Правило Марковникова применительно к ацетиленам. Подвижность атома водорода (кислотные свойства алкинов).
4. Диеновые углеводороды (алкадиehы)
Окисление алкинов. Реакция Зелинского. Применение ацетиленовых углеводородов. Поливинилацетат. Получение алкинов. Получение ацетилена пиролизом метана и карбидным методом.
Ароматические углеводороды
Гомологический ряд аренов. Бензол как представитель аренов. Развитие представлений о строении бензола. Современные представления об электронном и пространственном строении бензола. Образование ароматической π—системы. Гомологи бензола, их номенклатура, общая формула. Номенклатура для дизамещенных производных бензола: орто-, мета-, пара-расположение заместителей.Физические свойства аренов.
Химические свойства аренов. Примеры реакций электрофильного замещения: галогенирования, алкилирования (катализаторы Фриделя — Крафтса), нитрования, сульфирования. Реакции гидрирования и присоединения хлора к бензолу. Особенности химических свойств гомологов бензола. Взаимное влияние атомов на примере гомологов аренов. Ориентация в реакциях электрофильного замещения. Ориентанты I и II рода.
Применение и получение аренов. Природные источники ароматических углеводородов. Ароматизация алканов и циклоалканов. Алкилирование бензола.
Получение алкадиенов.
1. Метод Лебедева (1932г.) – дегидратация и дегидрирование
450oC, Al2O3, ZnO
2 CH3 – CH2 – OH ––––––––––––––––→ CH2=CH – CH = CH2 + H2O + H2
этанол бутадиен-1,3
2. Способ дегидрирования
500-600⁰C, Kt
CH3– CH2 – CH2 – CH3 –––––––––––→ CH2=CH – CH = CH2 + H2
н-бутан бутадиен-1,3
(проходит в две стадии)
500-600⁰C, Kt
CH3– CH – CH2 – CH3 –––––––––––→ CH2=CH – CH = CH2 + H2
| |
CH3 CH3
2-метилбутан 2-метилбутадиен-1,3
(изопрен)
500-600⁰C, MgO, ZnO
CH2 = CH – CH2 – CH3 ––––––––––––––––→ CH2=CH – CH = CH2 + H2
бутен-1 бутадиен-1,3
3. Способ дегидрогалогенирования дигалогенпроизводного алкана
Br Br
| | спирт, to
CH2 – CH2 – CH2 – CH2 + 2 KOH –––––––→ CH3 = CH – CH = CH3 + 2 KBr + 2 H2O
1,4-дибромбутан бутадиен-1,3
Br Br
| | спирт, to
CH2 – CH2 – CH – CH3 + 2 KOH –––––––→ CH3 = CH – CH = CH3 + 2 KBr + 2 H2O
1,3-дибромбутан бутадиен-1,3
(При использовании 2,3-дибромбутана или 2,2-дибромпропана – образуются соответствующие алкины)
5. Применение алкадиенов. Каучуки.
Диеновые углеводороды применяются в производстве синтетических каучуков, из которых в том числе делают и резину.
Каучук был уже известен в конце 15 веке в северной Америке. Именно индейцы в то время использовали его для изготовления обуви, небьющихся вещей и посуды. А получали тогда его из жидкости молочно-белого цвета − сока растения гевеи, который называли – «слёзы дерева». Слово «каучук» происходит от индейских слов «кау» — «дерево» и «учу» — «плакать». Надрезая кору дерева гевеи, индейцы Южной Америки заставляли его «плакать» и собирали вытекающий сок — латекс. При нагревании латекса содержащиеся в нем мельчайшие шарики смолы соединялись и выпадали в осадок. Промывая осадок и выдерживая его над костром, индейцы получали куски каучука.
Молекула натурального каучука состоит из звеньев легколетучего углеводорода — изопрена и имеет всюду одинаковую (регулярную) микроструктуру (91-96%). Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:
-паренхимные — каучук в корнях и стеблях;
-хлоренхимные — каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов.
-латексные — каучук в млечном соке.
-травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и другие), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержащие каучук в небольшом количестве в корнях, промышленного значения не имеют.
Что касается европейцев, то о каучуке узнали впервые только в момент открытия Америки. Именно Кристофор Колумб первым узнал о его свойствах и получении. В Европе каучук долгое время не мог найти себе применение. В 1823 г впервые было предложено использование этого материала для изготовления водонепроницаемых плащей, одежды и галоши. Пропитанная масляным раствором каучука ткань, таким образом, ткань приобретала водостойкие свойства. Но такие изделия не нашли широкого применения — на морозе они трескались, летом размягчались и липли к телу. Надо было сделать такой каучук, который сохранял бы эластичность и прочность при разных температурах.
И вот в 1839 г. он нечаянно уронил кусочек каучука, перемешанного с серой, на горячую плиту. Кусочек обуглился, но в середине его светлела полоска необычного материала, который, как оказалось, обладал всеми желаемыми свойствами: прочностью, эластичностью и др. Так впервые была получена резина.
Со временем выяснилось, что вулканизацию можно проводить и без серы — некоторые другие вещества тоже способны «сшивать» молекулы каучука. Через 10 лет после первого применения натурального каучука и более детального изучения его химических физических свойств было предложено вводить каучук в оксиды кальция и магния. А ещё через 5 лет после изучения свойств нагретой смеси оксидов свинца и серы с каучуком научились получать резину. Процесс получения резины путем нагревания каучука с серой назвали вулканизацией. В наши дни научились вулканизировать каучук вообще без посторонних веществ, воздействуя на него радиоактивными излучениями.
Кстати, из курса физики 8-ого класса мы, вероятно, впервые познакомились с эбонитовой палочкой. Но что такое эбонит. Как оказывается, эбонит − это производная от процесса вулканизации каучука: если при вулканизации каучука добавить серу (около 32% от массы), то в результате получается твёрдый материал — этот материал и есть эбонит!
В начале 20 века, когда появился первый автомобиль, спрос на резину значительно возрос. В то же время возрос спрос и на натуральный каучук, так как на тот момент вся резина изготавливалась из сока тропических деревьев. Например, чтобы получить тонну резины, необходимо было обработать почти 3 тонны тропических деревьев, при этом работой было занято одновременно более 5 тысяч человек, причём такую массу резины могли получить только через год. Для изготовления одного автомобиля требуется более 100 кг каучука. А дерево гевеи за целый год способно выдать всего 1—2 кг. Поэтому, резина и натуральный каучук считались достаточно дорогим материалом. И вскоре резиновая промышленность начала быстро развиваться и возникла нехватка натурального каучука.
Советские ученые начали поиски способов получения искусственного каучука из соединений, близких по природе к изопрену. Академику С. В. Лебедеву и.
Этиленовые и диеновые углеводороды
Только в конце 20х годов XX века русским учёным, академиком Лебедевым С. В. удалось разработать процесс синтеза каучука на основе углеводорода дивинила: при химической реакции — полимеризации бутадиена-1,3 (дивинила) на натриевом катализаторе были получены образцы первого натрий-бутадиенового синтетического каучука. Одним из достаточно дешёвых способов получения бутадиена-1,3, является его получение из этилового спирта. В 1932 г Ярославский шинный завод выдал первый товарный синтетический каучук.
В середине 20 века после получения нового катализатора Циглера — Натты был получен синтетический каучук, который по своим свойствам эластичности и прочности значительно выше, чем все ранее известные каучуки, − был получен полибутадиен и полиизопрен. Но как оказалось, к общему удивлению полученный синтетический каучук по своим свойствам и строению подобен натуральному каучуку! А к концу 20 века натуральный каучук был почти полностью вытеснен синтетическим.
Синтетический каучук − высокополимерный, каучукоподобный материал. Его получают в основном из природного и попутного нефтяных газов, а также отдельных углеводородных фракций нефтепереработки.
Синтетический каучук получают полимеризацией или сополимеризацией бутадиена, стирола, изопрена, неопрена, хлорпрена, изобутилена, нитрила акриловой кислоты. Подобно натуральным каучукам, синтетические имеют длинные макромолекулярные цепи, иногда разветвленные, со средним молекулярным весом, равным сотням тысяч и даже миллионам. Полимерные цепи в синтетическом каучуке в большинстве случаев имеют двойные связи, благодаря которым при вулканизации образуется пространственная сетка, получаемая при этом резина, приобретает характерные физико-механические свойства.
Дата добавления: 2017-03-12; просмотров: 2109;
Похожие статьи:
Химические свойства алкадиенов–1,3
Характерными реакциями всех алкадиенов являются реакции присоединения. Наиболее важными среди них являются:
1. Реакции гидрирования.
Эти реакции имеют ступенчатый характер. Варьируя соотношение реагентов, может получать либо алкен, либо алкан в соответствии со схемой
Катализаторами этих реакций являются Ni, Pt, Pd.
Диеновые углеводороды
Особенностью этих реакций является конкуренция 1,4– и 1,2–присоединения. Это связано с наличием двух реакционных центров у поверхностного интермедиата, образующегося в результате реализации механизма реакции
2. Реакции электрофильного присоединения
а) Галогенирование
При реализации этой реакции образуется смесь продуктов 1,2– и 1,4–присоединения, например:
б) Реакции гидрогалогенирования.
При реализации этих реакций образуются продукты конкурентного галогенирования:
в) Полимеризация
Стехиометрически полимеризация сопряженных алкадиенов описывается следующими уравнениями
Полимеризация сопряженных алкадиенов имеет важное практическое значение для синтеза каучуков. Реакция может осуществляться по свободнорадикальному, карбанионному и карбкатионному механизмам в зависимости от типа инициирующей системы. В промышленной практике наиболее широко реализуется стереорегулярная полимеризация под действием катализаторов Циглера-Натта.
Полимеризация обычно протекает на поверхности металла, поэтому из-за стерических требований к реакции преимущественно образуется 1,2–полимер.
Полимеризация по Циглеру-Натта приводит к образованию стереорегулярного каучука, причем в основном образуются цис-полиалкадиены.
Натуральный каучук представляет собой эластичную при низких температурах, пластичную и клейкую при более высоких температурах массу, которую получают при нагревании млечного сока растений – каучуконосов, таких как гевея. Первое практическое применение натурального каучука нашел Макинтош (1823) – при пропитывании тканей раствором каучука он получил водонепроницаемый материал. Наибольшее значение для широкого использования каучука имело открытие Гудьира (1839). Он обнаружил, что при обработке каучука серой или серосодержащими соединениями получается материал с превосходными механическими свойствами. Так была впервые получена резина. Сера, реагируя по аллильному водороду и двойной связи образует мостики, связывающие между собой полимерные цепи.
Этот процесс называется вулканизацией. При исследовании строения натурального каучука было показано, что он является полимером изопрена. Позже на основе рентгеноструктурного анализа было установлено, что натуральный каучук имеет строение цис-полиизопрена. В природе встречается также транс-полиизопрен, называемый гуттаперчей, который является твердым хрупким материалом и поэтому не находит широкого практического применения.
В СССР впервые синтетический каучук был получен на основе бутадиена–1,3 при катализе Na или K (1932) – метод С.В. Лебедева.
Промышленная партия стереорегулярного полиизопрена была выпущена у нас в стране в 1963 – так называемый каучук СКИ-3. По своим свойствам этот каучук не уступает натуральному.
В 1956 году под руководством советского химика Долгоплоска был разработан метод стереорегулярной полимеризации 1,3–бутадиена и получения на его основе цис-полибутадиенового каучука (дивинилкаучук, СКД). По эластичности СКД не уступает СКИ-3, но превосходит его в устойчивости при низких температурах и износостойкости.
Спектр практического использования каучуков существенно расширен за счет синтеза сополимеров бутадиена со стиролом, бутадиена с акрилонитрилом и др.
3. Реакции диенового синтеза
Алкадиены–1,3 могут присоединяться к двойной (или тройной) связи с образованием циклического продукта (циклоприсоединение [2+4]).
Такие реакции называются диеновым синтезом или реакцией Дильса-Альдера. Соединения, содержащие двойную или тройную связь и вступающие с 1,3–алкадиенами в реакцию диенового синтеза называются диенофилами. Реакционная способность диенофилов увеличивается при активировании их кратной связи электроноакцепторными группами.
Дата добавления: 2017-04-05; просмотров: 582;