§ 16. Алкадиены. Строение, свойства, применение

Повторите механизм образования π-связи и ее особенности на примере этилена. В чем отличие sр²-гибридизации от sp³-гибридизации?

Алкадиены, или диеновые углеводороды, имеют две двойные связи. Их общая формула С_nН_2n-2.

Две двойные связи в молекуле углеводорода могут располагаться различным образом.

а) Две двойные связи сосредоточены у одного атома углерода — кумулированные связи:

б) Две двойные связи разделены одной простой связью — сопряженные связи:

в) Две двойные связи разделены по меньшей мере двумя простыми связями — изолированные связи:

Наиболее важными соединениями являются алкадиены с сопряженными связями.

Рассмотрим электронное строение этих углеводородов на примере молекулы бутадиена-1,3, или дивинила:

Каждый атом углерода находится в состоянии sр²-гибридизации. Это означает, что у всех атомов углерода имеется по одной негибридизированной 2р-орбитали (рис. 29, см. также рис. 10).
2р-орбиталь атома С¹ перекрывается с 2р-орбиталью атома С², а 2р-орбиталь атома С³ перекрывается с 2р-орбиталью атома С⁴. Однако и 2р-орбитали атомов С² и С³ также перекрываются между собой, правда, это перекрывание несколько меньше, чем перекрывание между атомами С¹ и С² и перекрывание между атомами С³ и С⁴. В результате образуется единое π-электронное облако, распределенное по всей молекуле, создается система сопряженных связей, которую можно представить в виде схемы (рис. 30).

Сопряжение — это образование в молекуле единого делокализованного электронного облака в результате перекрывания негибридизованных р-орбиталей.

В сопряженной системе π-электроны делокализованы по всем атомам в молекуле (не имеют определенного места), т. е. происходит выравнивание длин связей: двойная связь (0,134 нм) несколько длиннее, чем в этилене, а одинарная (0,147 нм) короче, чем в алканах. Система становится более устойчивой. Это состояние получило название эффекта сопряжения, или мезомерного эффекта.

Наибольшее значение из различных представителей диеновых углеводородов имеют бутадиен-1,3 и 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен), т. е. алкадиены с сопряженными двойными связями:

Продолжение >>>