алкадиены (1)

1.

2.

Диеновые углеводороды или алкадиены
– это непредельные углеводороды,
содержащие две двойные углерод углеродные связи.
Общая формула алкадиенов CnH2n -2.
По международной номенклатуре алкадиены
называют так же , как и алкены, но только
вместо окончания –ен здесь употребляется –
диен.

3.

Алкадиены
В зависимости от взаимного расположения двойных
связей различают три вида диенов:
H2C C CH2
H2C CH HC CH2
кумулированный
пропадиен
(аллен)
сопряженный
бутадиен-1,3
(дивинил)
H2C CH CH2 HC CH2
изолированный
пентадиен-1,4
3

4.

Алкадиены
Сопряжение — это образование единого
электронного облака в результате
взаимодействия негибридизованных pz-орбиталей
в молекуле с чередующимися двойными и
одинарными связями.
4

5.

Алкадиены
Делокализация электронной плотности — это ее
распределение по всей сопряженной системе, по
всем связям и атомам.
5

6.

Алкадиены
Соединение
Длина
Длина
двойной связи
одинарной
(C=C) , нм
связи (C–C), нм
CH2=CH–CH=CH2
0,136
0,146
CH2=CH2
0,134
–
CH3–CH3
–
0,154
6

7.

Алкадиены
Номенклатура и изомерия
• изомерия углеродного скелета:
1
H2C
3
2
4
5
CH CH CH CH3
пентадиен-1,3
H2C
C
HC
CH3
CH2
2-метилбутадиен1,3
(изопрен)
7

8.

•Алкадиены изомерны соединениям
классов алкинов и циклоалкенов

9.

Физические свойства
В обычных условиях пропадиен-1,2,
бутадиен-1,3 — газы,
2-метилбутадиен-1,3 — летучая жидкость.
Алкадиены с изолированными двойными
связями (простейший из них — пентадиен1,4) — жидкости. Высшие диены — твердые
вещества.

10.

Углеводороды с сопряженными двойными
связями получают:
1) дегидрированием алканов, содержащихся в
природном газе и газах нефтепереработки
(бутан-бутиленовой фракции ), при
пропускании их над нагретым катализатором
600ºС
CH3–CH2–CH2–CH3
CH2=CH–CH=CH2 + 2H2
Cr2O3 Al2O3
CH3–CH(CH3)–CH2–CH3 Cr2O3,Al2O3 CH2=C(CH3)-CH=CH2 + 2H2

11.

2) дегидрированием и дегидратацией
этилового спирта при пропускании паров
спирта над нагретыми катализаторами (метод
академика С.В.Лебедева)
450ºС;ZnO,Al2O3
2CH3CH2OH → CH2=CH–CH=CH2 + 2H2O + H2
3) дегидратация гликолей
CH3-CHOH-CH2–CH2OH → CH2=CH–CH=CH2 + 2H2O
(дивинил)

12.

Бутадиен -1,3 (дивинил)–
• легко сжижающийся газ с неприятным
запахом,
•tпл.= -108,9ºC, tкип.= -4,5ºC;
• растворяется в эфире, бензоле, не
растворяется в воде.
2- Метилбутадиен -1,3 (изопрен)–
•летучая жидкость,
•tпл.= -146ºC, tкип.= 34,1ºC;
•растворяется в большинстве
углеводородных растворителях, эфире,
спирте, не растворяется в воде.

13.

Химические свойства
1) Гидрирование kat
CH2=CH-CH=CH2 + H2 → CH3–СH=CH-CH3
2) Галогенирование
CH2=CH-CH=CH2 + Br2 → CH2Br–СH=CH-CH2Br
3) Гидрогалогенированиe
CH2 =CH-CH=CH2 + HCl → CH3–СH=CH-CH2Cl
4) Полимеризация : kat ,t
nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n

14.

Натуральный каучук получают из млечного
сока (латекса) каучуконосного дерева гевеи,
растущего в тропических лесах Бразилии.
При нагревании без доступа воздуха каучук
распадается с образованием диенового
углеводорода – 2- метилбутадиена-1,3 или
изопрена.
Каучук – это стереорегулярный полимер, в
котором молекулы изопрена соединены
друг с другом по схеме 1,4- присоединения с
цис- конфигурацией полимерной цепи.

15.

Химическое строение натурального
каучука.
. . . — CH2
CH2 —
CH2
C = C
C= C
CH3
CH2 — . . .
H
CH3
Натуральный каучук – это цис-полиизопрен.
Каучук, в котором все элементарные звенья
находятся или в цис-, или в транс-конфигурации,
называется стереорегулярным
H

16.

Сок каучукового дерева называется «латекс». Его состав следующий: 6570% воды, 25-30% натурального каучука, 1-2% протеина, 1% минералов.

17.

Латекс добывается при вырубании V-образного клина
в стволе дерева. Он собирается в специальные
коллекторы порциями по 45-60 грамм.

18.

Собранный латекс из нескольких десятков
емкостей заливается в большой поддон, где
отстаивается довольно длительное время.

19.

В результате отстаивания сок
превращается в плотную и
очень прочную резиновую
массу.
Затем эту массу пропускают
через пресс, чтобы отжать воду.

20.

В результате получается брикет резины, который затем
высушивается при высоких температурах, в результате чего
масса приобретает более темный цвет (на фотографии этот
брикет расположен слева).

21.

транс- Полимер изопрена также встречается в
природе в виде гуттаперчи.
Натуральный каучук обладает :
•эластичностью,
•износоустойчивостью,
•клейкостью,
•водо- и газонепроницаемостью,
•хороший изолятор,
• растворимостью в органических
растворителях.
Недостатки: при высокой t – размягчается,
при низкой t – хрупки

22.

Для придания каучуку необходимых физико-механических
свойств: прочности, эластичности, стойкости к действию
растворителей и агрессивных химических сред – каучук
подвергают вулканизации нагреванием
до 130-140°С с серой.
Атомы серы присоединяются по месту разрыва некоторых
двойных связей и линейные молекулы каучука "сшиваются"
в более крупные трехмерные молекулы – получается
резина, которая по прочности значительно превосходит
невулканизированный каучук.
Наполненные активной сажей каучуки в виде резин
используют для изготовления автомобильных шин и других
резиновых изделий.

23.

24.

Резина обладает
большой эластичностью,
прочностью, устойчива к
действию растворителей.

25.

Синтетические каучуки В 1932 году
С.В.Лебедев разработал способ синтеза
синтетического каучука на основе бутадиена,
получаемого из спирта. Na, t СКД
nCH2=CH-CH=CH2→ (-CH2-CH=CH-CH)n
C2H5OH → бутилен → бутадиен → СКД бутан
Свойства: водо- и газонепроницаемость,
уступает по эластичности и износостойкости.

26.

И лишь в пятидесятые годы отечественные ученые осуществили
каталитическую стереополимеризацию диеновых углеводородов и
получили стереорегулярный каучук, близкий по свойствам к
натуральному каучуку. СКИ изопреновый (цис-изомер)
стереорегулярного строения
пентан → изопентан → изопрен → СКИ
Природный каучук – тот же состав.

27.

Применение каучуков
1. Для получения резины – это покрышки,
шины, резиновая обувь, мячи, прорезиненные
ткани, резиновые коврики и т.д.
Если в каучуке 10-15% серы – это резина.
2.Для получения эбонита – твердого, стойкого к
растворителям материала, обладающего изоляционными свойствами – это многочисленные детали
для радиотехники и электроники.
Если в каучуке 25-40% серы – это эбонит

28.

Современная химическая промышленность
вырабатывает несколько видов синтетического
каучука. В качестве мономеров используют
изопрен,
бутадиен,
хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3),
стирол (винилбензол)
и т. д.
Большое распространение получили
резины, произведенные на основе сополимеров
алкадиенов с сопряженными двойными связями и
производных алкенов.
28

29.

Такие резины характеризуются высокой
морозоустойчивостью, прочностью и
эластичностью (бутадиен-стирольный),
масло-бензостойкостью (бутадиен-нитрильный
(нитрил — СН2=СН—СH)),
пониженной газопроницаемостью,
устойчивостью к действию ультрафиолетового
излучения,
окислителей (бутилкаучук — сополимер изопрена
и изобутилена).
29