Алкадиены, нафтены

1. АЛКАДИЕНЫ

Общая формула СnH2n-2
Диеновые углеводороды – это непредельные углеводороды,
в молекулах которых имеются две двойные связи.
Различают три типа диенов, в зависимости от расположения двойных связей:
а) с кумулированными двойными связями
СH2=C=CH2
пропадиен
аллен
б) с сопряженными двойными связями
СH2=CH-CH=CH2
бутадиен-1,3
CH2 =CH-CH=CH-CH3
пентадиен-1,3
дивинил
CH2 =C-CH=CH2
CH3
2-метилбутадиен-1,3
в) с изолированными двойными связями
CH2=CH-CH2-CH2-CH=CH2
(изопрен)
гексадиен-1,5

2.

Методы получения
1. Дегидрирование н-бутана (двухстадийный каталитический процесс).
H
Cr2 O3 550-600 0 C CH2 =CH-CH2 -CH3+ 2 MgO, ZnO
CH2 =CH-CH=CH2
бутен-1
CH3 -CH2 -CH2 -CH3
550-600
C
бутадиен-1,3
CH3 -CH=CH-CH3 + H 2
Al2 O3
бутен-2
Аналогичным способом получают изопрен (2-метилбутадиен-1,3).
Al2 O3 , Cr2 O3
CH3 -CH-CH2 -CH3 550-600
0
C
CH3
CH2 =CH-CH=CH2
CH3
2. Метод Лебедева, включает две реакции одновременно - дегидратацию и
дегидрирование. Промышленный метод получения дивинила.
2 CH3-CH2-OH
этиловый спирт
Al2 O3, ZnO
425 0C
CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2 O + H 2
бутадиен-1,3
Физические свойства
В обычных условиях пропадиен-1,2 (аллен) и бутадиен-1,3 – газы,
2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) – летучая жидкость.

3.

Химические свойства
Диены способны присоединять водород, галогены, галогеноводороды.
Особенностью присоединения к диенам является способность присоединять
молекулы как в положение 1,2- так и в положение 1,4-.
1,2СH2=CH-CH=CH2 + H 2
бутадиен-1,3
CH3-CH2-CH=CH2
бутен-1
1,4- CH -CH=CH-CH
3
3
бутен-2
Br Br
CH2-CH-CH=CH2
3,4-дибромбутен-1
1,4 CH -CH=CH-CH
2
2
Br
Br
1,4-дибромбутен-2
1,2
СH2=CH-CH=CH2 + Br2
бутадиен-1,3
H2
CH3-CH2-CH2-CH3
бутан
Br Br Br Br
CH2-CH-CH-CH2
1,2,3,4-тетрабромбутан
Br2

4. Реакции полимеризации Реакция является основой для получения синтетических каучуков.

.... -CH2-CH=CH-CH2- .....
n СH2=CH-CH=CH2
синтетический n
бутадиеновый каучук
бутадиен-1,3
Полимеризация сопряженных диенов протекает по механизму 1,4-присоединения,
в этом случае звено имеет цис- или транс-конфигурацию:
H
....
С=С
CH2
CH2
цис-
H
H
.....
CH2
С=С
CH2
....
H
транс-
Вулканизация – процесс, в котором происходит сшивание полимерных цепей за
счет сульфидных мостиков, с образованием эластичного материала, называемого
резиной. Нагревании каучука проводят с серой в количестве 8%.
Это приводит к увеличению прочности, устойчивости к истиранию, к действию
органических растворителей и других веществ.

5. Применение

Основная область применения диенов – это получение полимеров,
обладающих высокой эластичностью и напоминающих природный каучук.
изопрен (2-метилбутадиен-1,3) натуральный каучук – в
производстве камер и покрышек для автомобилей, самолетов,
мотоциклов, тракторов, велосипедов, для производства обуви,
игрушек;
дивинил (бутадиен-1,3) синтетический каучук – в производстве шин,
обмотки кабелей и проводов;
хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3) – в производстве резины,
обладающей бензо-, масло- и теплостойкость.

6. ЦИКЛОАЛКАНЫ (циклопарафины)

Общая формула СnH2n
Циклоалканы – это предельные насыщенные углеводороды, в молекулах которых
атомы углерода связаны между собой в замкнутые цепи.
CH2
CH2
CH2
циклопропан
CH2
CH2
CH2
CH2
метилциклобутан
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
циклопентан
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
циклогексан
Циклоалканы с пятью и шестью атомами углерода в цикле,
т.е. циклопентан и циклогексан называют нафтенами.
Содержание циклоалканов в нефти составляет от 15 до 40% .

7. Методы получения

В промышленности циклоалканы получают из нефти и природного газа.
В лаборатории:
1. Дегалогенирование дигалогенпроизводных (внутримолекулярная реакция Вюрца).
В основном свойственна для получения трех- и четырехчленных циклов.
CH2-CH2-Br
CH2-CH2-Br
+
t
Zn
+ ZnBr2
циклобутан
1,4-дибромбутан
2. Гидрирование бензола и его гомологов (получение 6-ти членных циклов).
CH3
CH3
+
толуол
H2
Pt
метилциклогексан

8. Химические свойства

Свойства циклоалканов зависят от природы цикла.
Для малых циклов (циклопропана, циклобутана) характерны реакции
присоединения, а для циклопентана и циклогексана характерны реакции
замещения.
1. Гидрирование (при повышенной температуре).
C H2
C H2
H2
0
Pt, t =100 C
C H2 CH2
циклобутан
CH3 -CH2-CH2-CH3
бутан
H2
не протекает
Pt
2. Галогенирование (Br2, Cl2).
C H2
H2 C
CH2
циклопропан
+ Cl2
+ Cl2
t
hv
Cl-CH2 -CH2 -CH2 -Cl
1,3-дихлорпропан
Cl
+
1-хлорциклопентан
H Cl

9.

3. Нитрование разбавленной азотной кислотой.
NO2
0
+
циклогексан
HNO3 120 С
10% р-р
+ H2 O
нитроциклогексан
4. Дегидрирование циклогексана реакция Зелинского – ароматизация цикла
Pt
0
300 C
циклогексан
+3H2
бензол
Применение
Соединения с циклами С5 и С6 входят в состав природных веществ – простагландинов,
содержащихся в тканях живых организмов (коралл, лук).
Обладают гормональной зависимостью, являются регулятором функций клеток.
Используются в медицине, ветеринарии и растениеводстве.
• циклопропан – в хирургии анестезирующее средство,
• циклогексан – растворитель,
• гексахлорциклогексан – инсектицид,
• циклогексанон – полиамидные волокна – капрон и найлон.