§ 13. Алкадиены. Строение, свойства, применение

Повторите механизм образования π-связи и её особенности на примере этилена. В чём отличие sр²-гибридизации от sр³-гибридизации?

Алкадиены, или диеновые углеводороды, имеют две двойные связи. Их общая формула C_nH_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 — сопряжённые связи:

в) две двойные связи разделены двумя и более простыми связями — изолированные связи:

Наиболее важными соединениями являются алкадиены с сопряжёнными двойными связями.

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

Каждый атом углерода находится в состоянии sр²-гибридизации. Это означает, что у всех атомов углерода имеется по одной негибридизированной 2р-орбитали (рис. 26, см. также рис. 8).

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, распределённое по всей молекуле, создаётся система сопряжённых связей (рис. 27), которую можно представить в виде схемы.

В сопряжённой системе π-электроны делокализованы по всем атомам в молекуле (не имеют определённого 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 р-π-сопряжения.

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

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

Физические свойства. 1,3-Бутадиен при обычных условиях — газ, легко сжижается при температуре -5 °С. 2-метил-1,3-бутадиен — легкокипящая летучая жидкость, температура кипения +34,1 °С.

Задание. Учитывая, что алкадиены имеют две двойные связи, предположите, какие реакции будут характерны для них.

Химические свойства. Сопряжённые алкадиены как типичные представители непредельных углеводородов вступают в реакции присоединения.

А. Галогенирование

Присоединение диенами галогенов протекает с образованием смеси продуктов присоединения в 1,2- и 1,4-положениях. Соотношение продуктов зависит от конкретных условий, например температуры реакции и природы растворителя:

Задание. Запишите уравнение реакции взаимодействия 1,3-бута- диена с избытком водорода.

Окончание параграфа >>>