Непредельные соединения, содержащие в молекуле две двойные связи, называются диеновыми углеводородами (диолефииами, или алкадиенами). Общая формула таких соединений СnН2n - 2 1. Строение и

Непредельные соединения, содержащие в молекуле две двойные связи, называются диеновыми углеводородами (диолефииами, или алкадиенами). Общая формула таких соединений СnН2n - 2
1. Строение и классификация
Две двойные связи в алкадиенах могут находиться в различных положениях относительно друг друга. Если они расположены рядом, то такие связи называются кумулированными (I), если же разделены одной простой связью (II) - сопряженными или конъюгированными. Двойные связи, разделенные двумя или несколькими простыми, называются изолированными или несопряженными (III):
Н2С=С=СН2 (I) Н2С=СН-CН=СН2 (II) H2C=CH-CH2-CH2-CH=CH2 (III)
Из этих трех видов диеновых углеводородов наибольшее значение имеют диены с сопряженными двойными связями. Рассмотрим эти соединения на примере дивинила (бутадиена-1,3). Установлено, что двойные связи в его молекуле (C1-C2 и С3-С4) рис. 1) несколько длиннее (0,136 нм), чем двойная связь в этилене (0,134 нм). Простая же связь (С2-С3), расположенная между двумя двойными связями, короче обычной s-связи (сравните: 0,146 нм в дивиниле и 0,154 нм в этане). Причина такого "выравнивания" длин углерод-углеродных связей в дивиниле состоит в том, что 2р-орбитали всех четырех углеродных атомов перекрываются между собой (правда, это перекрывание между C2 и С3 несколько меньше) с образованием единой молекулярной орбитали с равномерным по своей молекуле p-электронным облаком.
Взаимодействие двух соседних p-связей способствует процессу взаимного влияния атомов в такой системе (эффект сопряжения). Это приводит к снижению общей энергии молекулы. В результате повышается ее устойчивость. В то же время молекула дивинила при химических реакциях ведет себя намного активнее, чем обычный алкен. Особенно это проявляется в реакциях присоединения.
АЛЛЕНЫ (1,2-диены), соединения общей формулы RR'C=C=CR"R'", где R, R', R", R'"-H, Alk, Аг, остаток гетероцикла или к.-л. функц. группа. Первый член ряда- аллен СН2=С=СН2: бесцв. газ; т.пл. -136,2°С, т.кип. -34,5°С; КПВ 1,7-10%.
Дивинил (бутадиен-1,3) Н2С=СН-СН=CН2 - бесцветный газ с резким запахом. Служит одним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков и латексов, пластмасс и других органических соединений.
Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) Н2С=С-СН=СН2
|
СН3
бесцветная жидкость. Является структурным компонентом природного каучука и других соединений (терпенов, каротиноидов и др.). Служит мономером для получения синтетического каучука.

ДИЕНОВЫЕ УГЛЕВОДОРOДЫ (диены), ненасыщенные углеводороды с двумя двойными связями. Алифатич. диены СnН2n_2 наз. алкадиенами, алициклич. СnН2n_4 - циклоалкадиенами. В статье рассматриваются диеновые углеводороды с сопряженными двойными связями. Диены с изолированными двойными связями по хим. св-вам в осн. не отличаются от олефинов. В диеновых углеводородах все четыре атома углерода сопряженной системы имеют sp2-гибридизацию и лежат в одной плоскости. Четыре р-электрона (по одному от каждого атома углерода) комбинируются, образуя четыре p-молекулярные орбитали (две связывающих - занятые и две разрыхляющих - свободные), из к-рых только низшая делокализована по всем атомам углерода. Частичная делокализация p-электронов обусловливает эффект сопряжения, проявляющийся в уменьшении энергии системы, выравнивании межатомных расстояний: двойные связи несколько длиннее (0,135 нм), а простые - короче (0,146 нм), чем в молекулах без сопряжения (соотв. 0,133 и 0,154 нм), повышении поляризуемости, экзальтации молекулярной рефракции и др. физ. эффектах. Диеновые углеводороды существуют в виде двух конформаций, переходящих друг в друга, причем s-транс-форма более устойчива. Наличие единой системы сопряженных связей обусловливает повыш. реакц. способность диеновых углеводородов по сравнению с олефинами. Для них характерны р-ции по концам системы сопряженных связей (наряду с р-циями, протекающими по одной из них), сопровождающиеся раскрытием обеих двойных связей и образованием связи между срединными атомами углерода: С=С—С=С: C—С=С—С. Алифатич. диеновые углеводороды полимеризуются и сополимеризуются с разл. виниловыми мономерами с образованием каучуков, каучукоподобных сополимеров,термоэластопластов. Они самопроизвольно димеризуются с образованием, напр., 4-винилциклогексана из бутадиена и дипентена из изопрена. Присоединение SO2 к диеновым углеводородам приводит к образованию циклич. сульфонов. Обратимость р-ции при повыш. т-ре позволяет использовать ее для выделения диеновых углеводородов из смеси с близкокипящими олефинами и парафинами. Присоединение к диеновым углеводородам водорода, галогенов и галогеноводородов происходит как по концам системы сопряженных связей (1,4-присоединение), так и по одной из двойных связей[1,2(3,4)-присоединение]. Направление р-ции зависит от природы диеновых углеводородов и реагента, катализатора, условий опыта. В этих р-циях термодинамически выгоднее образование продуктов 1,4-присоединения, однако быстрее образуются продукты 1,2-присоединения, способные перегруппировываться в продукты 1,4-присоединения. Присоединение галогеноводородов к диеновым углеводородам в большинстве случаев протекает в соответствии с правилом Марковникова. С щелочными металлами 1,3-циклопентадиен образует солеобразные соед., содержащие ароматич. циклопентадиенид-анион, напр., ф-ла I. Диеновые углеводороды образуют p-комплексы при взаимод. с солями, карбонилами и др. производными Fe, Co, Ni, Сr и др. переходных металлов. В присут. кислорода диеновые углеводороды образуют пероксиды, инициирующие их полимеризацию. В пром-сти диеновые углеводороды получают каталитич. дегидрированием алканов или алкенов и выделением из продуктов каталитич. или термич. крекинга нефти инефтепродуктов, проводимого с целью получения этилена. Диеновые углеводороды могут быть также получены дегидратацией насыщенных диолов, ненасыщенных спиртов,дегидрогалогенированием насыщенных дигалогенидов, частичным гидрированием винилацетиленов, расщеплением 1,4-диаминов и др. Для качеств. и количеств. определения диеновых углеводородов используют их р-цию с малеиновым ангидридом, приводящую к получению аддуктов со след. т. пл.: бутадиен 103-104 °С, изопрен 63 64 °С, пиперилен 62 °С, 2,3-диметилбутадиен 78-79 °С. Диеновые углеводороды применяют в пром-сти для произ-ва синтетич. каучуков (бутадиен, изопрен, циклопентадиен и др.), смол АБС, высокостирольных сополимеров и термоэластопластов, полиамидных волокон, пластификаторов (бутадиен), лаков и красок, инсектицидов (бутадиен, циклопентадиен),антипиренов, лекарств (циклопентадиен).

АЛЛЕНЫ (1,2-диены), соединения общей ф-лы RR'C=C=CR"R'", где R, R', R", R'"-H, Alk, Аг, остаток гетероцикла или к.-л. функц. группа. Первый член ряда- аллен СН2=С=СН2: бесцв. газ; т.пл. -136,2°С, т.кип. -34,5°С; КПВ 1,7-10%..
Квантовомех. модель кумулированных двойных связей в алленах предусматривает sp2-электронное состояние для обоих крайних атомов С. Центр. атом С имеет sp-гибридизацию. Поэтому вся исходящая от него система связей линейна; обе связи и концевые заместители расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях (см. рис.). Вследствие этого взаимное влияние заместителей минимально, а при несимметричном замещении аллены существуют в виде энантиомеров. Это положение было предсказано еще Я. Вант-Гоффом; впоследствии оно было подтверждено расщеплением алленов на оптич. антиподы, синтезом оптически активных алленов с использованием хиральных реагентов или оптически активных исходных соединений, напр.:

Электроф. и радикальное присоединения к алленам происходят легче, чем к олефинам, из-за наличия двух соседних связей С=С; при этом образуются винильные или аллильныеструктуры, напр.:

Под действием к-т или щелочей алленовая связь может перейти в ацетиленовую или 1,3-диеновую (прототропная изомеризация):

Аллены способны полимеризоваться с образованием смеси гомологов (от ди- до гексамеров); при димеризации получаются производные циклобутана. Аллены вступают в циклопри-соединение и с др. соед., имеющими кратные связи, напр.:

Алленовые группировки, сопряженные с электроноакцепторными группами, легко присоединяют по кратной связи нуклеофилы (YH):

Важнейшие способы получения алленов:

где X и Y-OH, Hal, OSO2R'"; Z = О, S, Se.
Кроме того, аллены можно синтезировать теми же способами, что и соединения с одной двойной связью: дегалогенированием, дегидрогалогенированием, дегидратацией, а также пиролизом енолфосфатов:

Аллены широко применяют в орг. синтезе. Они являются промежут. продуктами при получении простагландинов, феромонов, витаминов, лек. препаратов и др. Аллены обнаружены среди метаболитов низших грибов, высших растений, а также продуктов жизнедеятельности морских гидробионтов и насекомых.

Дата добавления: 2015-10-21