Бутадиен – 1,3

Оглавление TOC o '1-2' h z u Получение . PAGEREF _Toc104312197 h 3 Физические свойства . PAGEREF _Toc104312198 h 4 Химические свойства . PAGEREF _Toc104312199 h 4 Применение . PAGEREF _Toc104312200 h 8 Литература . PAGEREF _Toc104312201 h 8 Бутадиен-1,3 относится к диеновым углеводородам, т.е. содержащим в углеродной цепи молекулы две двойные связи. 1. Строение бутадиена:

Центры всех атомов в молекуле бутадиена-1,3 лежат в одной плоскости.

Негибридные p-орбитали атомов углерода (по одной у каждого атома) расположены перпендикулярно к плоскости молекулы и перекрываются не только между атомами 1,2 и 3,4, но и между атомами 2,3. Электроны на таких орбиталях образуют общую p -электронную систему однако перекрывание p - орбиталей между атомами углерода 2 и 3 менее полное, чем 1,2- и 3,4-перекрывание.

Взаимодействие двух соседних пи-связей способствует процессу взаимного влияния атомов в такой системе(эффект сопряжения). Это приводит к снижению общей энергии молекулы. В результате повышается её устойчивость. В то же время молекула дивинила при химических реакциях ведет себя намного активнее, чем обычный алкен.

Особенно это проявляется в реакциях присоединения.

Получение Из диеновых углеводородов особое значение имеют дивинил (бута-диен-1,3) и изопрен (2-метилбутадиен-1,3). Рассмотрим основные способы получения этих диенов. 1. Основным промышленным способом получения дивинила является дегидрирование соответствующих бутан-бутиленовых смесей над катализатором (Сг 2 0з): Исходные вещества (сырье) выделяют из продуктов нефтепереработки или попутных газов. 2. Впервые дивинил был получки по методу С.В.Лебедева (1874—1934) из этилового спирта. затем этот метод был положен в основу промышленного синтеза (1932). И качестве катализатора были предложены оксиды алюминия и цинка, способствующие одновременной дегидратации (отщеплению воды) и дегидрированию (отщеплению водорода): 3. Дивинил в небольших количествах выделяют из продуктов пиролиза нефти.

Физические свойства Бутадиен-1,3 (Дивинил)– бесцветный газ с неприятным запахом, температурой плавления –4,5 °C, температура кипения –4,5 °C, оптическая плотность 0,627. Практически нерастворим в воде.

Химические свойства Диены, содержащие в молекуле несопряженные (изолированные) двойные связи, ведут себя как обычные алкены. В то же время диены с сопряженными двойными связями обладают высокой реакционной способностью и отличаются рядом особенностей.

Однако для т ex и других характерны прежде всего реакции присоединения Реакции присоединения . Присоединение водорода (гидрирование), галогенов ( галогенирование), галогеноводородов (гидрогалогенирование) может протекать не только по месту одной или двух отдельных двойных связей (1,2-присоединение), но и к крайним углеродным атомам (1,4-рисоединение): Из этих примеров видно, что в зависимости от характера присоединения (1,2- или 1,4-) образуются различные продукты.

Присоединение в 1,2- положение не требует особого объяснения — оно вытекает из общих свойств алкенов: в результате присоединения происходит обычный разрыв одной или двух двойных связей. Иначе идет присоединение в 1,4-положение.

Известно, что молекула диена представляет собой систему, в которой происходит взаимодействие двух соседних двойных связей с образованием единого пи-электронного облака. Под влиянием атакующего реагента такая система поляризуется с перераспределением электронной плотности. В результате на противоположных концах молекулы под влиЯНИем динамического эффекта сопряжения возникают противоположные частичные заряды: К этим концам молекулы и стремятся противоположно заряженные частицы реагента: Таким образом, в результате присоединения к диенам вначале происходит разрыв двух двойных связей, а затем присоединение атомов реагента к крайним ненасыщенным углеродным атомам ( C 1 и C 4). Между атомами С2 и Сз устанавливается двойная связь. Это осуществляется за счет расспаривания 2р-орбита-лей двойных связей. Две из этих орбиталей (принадлежащие атомам C 1 и С4) создают обычные «сигма-связи с атомами реагента, а две другие (у атомов С2 и Сз), перекрываясь между собой еще в большей степени, образуют новую двойную связь. Выход продуктов 1,4- или 1,2-присоединения зависит от характера реагента и от условий проведения реакции.

Например, водород в момент выделения (при взаимодействии цинка с соляной кислотой) присоединяется в положение 1,4, а газообразный водород (над катализатором Ni ) - в положение 1,2 или гидрирует диен полностью до бутана: Если присоединение НВг идет при -80 °С, то образуется 80 % продукта присоединения в положении 1,2 и 20 % — в положение 1,4; если же реакцию проводить при 40 °С, то соотношение продуктов будет обратным.

Диеновые синтезы. Этот вид реакций заключается в 1,4-присоединении нлконя или алкина (ацетиленового углеводорода) к диену С сопряженными двойными связями.

Например: Такие реакции используют для получения многих циклических орга нических соединений.

Непредельные соединения, вступающие в реак цию с диенами, называют диенофилами.

Диеновые синтезы известны как синтезы Дильса — Алъдера (по имени ученых, открывших эти реакции). Реакции полимеризации.

Диеновые углеводороды обладают исключительно важной особенностью: они легко вступают в реакции полимеризации с образованием каучукоподобных высокомоле кулярных продуктов.

Реакции полимеризации протекают с присоеди нением молекул друг с другом в 1,4- или 1,2-положении, а также с одновременным присоединением в 1,4- и 1,2-положения. Вот как выг лядит фрагмент формулы продукта полимеризации дивинила (бута-диена-1,3), если присоединение молекул друг к другу идет в положе ние 1,4: Этот фрагмент полимера можно представить в сокращенной форме: Аналогично записывают и уравнение реакции полимеризации изопрена (2-метилбутадиена-1,3): В общем виде формулу полиизопрена записывают так Применение Бутадиен применяется при производстве каучуков.

Бутадиеновые каучуки получают полимеризацией бутадиена-1,3 на стереоскопических катализаторах.

Бутадиеновый каучук относится к каучукам общего назначения.

Обладает высокой износои морозостойкостью.

Устойчив к многократным деформациям. В сочетании с другими каучуками его применяют в шинном производстве, а также в производстве обуви и других изделий.

Бутадиен-стирольные каучуки получают совместной полимеризацией бутадиена и стирола. Эти каучуки отличаются высокой прочностью и применяются для изготовления протекторов автомобильных шин, кабелей, а также в обувной промышленности.

Недостатком этого каучука является нестойкость к маслам и органическим растворителям.