Dienler - isimlendirme, hazırlama, karakteristik kimyasal özellikler. Dien hidrokarbonlar (alkadienler) Dien izomerleri
Alkadienler bir hidrokarbon sınıfıdır ve iki çift bağı vardır. Alkadienlerin hangi fiziksel ve kimyasal özellikleri bilinmektedir ve bu bileşiklerin özellikleri nelerdir?
Alkadienlerin genel özellikleri
Alkadienler, iki karbon-karbon çift bağına sahip doymamış hidrokarbonlardır. Alkodenlerdeki çift bağlar iki veya daha fazla karbon atomu arasında olduğunda bu bağların izole olduğu kabul edilir.
Pirinç. 1. Alkadienlerin yapısal formülü.
İzole edilmiş alkodenler kimyasal özellikleri bakımından alkenlerle aynı şekilde davranırlar. Alkenlerden farklı olarak reaksiyona bir değil iki bağ girer.
Dienler sıvı veya gaz halinde olabilir. Düşük dienler renksiz sıvılardır, bütadien ve allen ise gazlardır. Bütadien kauçuk üretiminin başlangıç maddesidir.
Pirinç. 2. Bütadien.
Dienler üç türe ayrılabilir:
- çift bağların tekli bağlarla ayrıldığı konjuge;
- çift bağlı allenler;
- Çift bağların birkaç tekli bağla ayrıldığı izole edilmiş bağlara sahip dienler.
Alkadienlerin kimyasal özellikleri
Bileşiklerin kimyasal özellikleri çift bağlara bağlıdır. Alkadienler bir ekleme reaksiyonuyla karakterize edilir. Bir dien hidrokarbonda iki çift bağ, tek bir bağ (konjuge konum) boyunca konumlandırılmışsa, o zaman iki p-bağının p-bulutlarının elektron yoğunluğunda tekli bağ yoluyla ek bir örtüşme olur. Bu elektronik etkiye konjugasyon etkisi veya mezomerik etki denir. Sonuç olarak bağlar uzunluk ve enerji açısından hizalanır ve n-bağların delokalizasyonuyla tek bir elektronik sistem oluşturulur. Molekül, karbokatyonların stabilitesine bağlı olarak ürün verimi ile iki yönde reaksiyona girebilir.
Alkadiendeki çift bağların konumu konjuge değilse, reaksiyon başlangıçta iki bağdan herhangi biri boyunca meydana gelir. Bir reaktif eklendiğinde, başka bir bağ yoluyla sıralı ekleme meydana gelir ve sınırlayıcı bir bileşik oluşur.
Ekleme reaksiyonu 2 yönde meydana gelebilir: 1,4 ve 1,2 - ekleme. Örneğin,
CH2 =CH-CH=CH2 +Br2 =CH2 =CH+CHBr=CH2Br
CH2 =CH-CH=CH2 +Br2 =BrCH2 -CH=CH-CH2Br
Alkadienler ayrıca polimerizasyon yeteneğine sahiptir:
nCH2 =CH-CH=CH2 = (-CH2-CH=CH-CH2-)n.
Polimerizasyon, çoklu bağa sahip birçok molekülün birleşiminden dolayı büyük moleküler ağırlığa sahip bir molekülün oluşmasıdır.
Ders No. 14
· Alkadienler. Sınıflandırma, isimlendirme, dien çeşitleri. 1,3-dienlerin yapısı: p-bağlarının konjugasyonu, delokalize bağlar kavramı, bütadienin yapısını tanımlamak için sınırlayıcı yapıların kullanılması, bunların göreceli katkılarına ilişkin niteliksel kriterler, konjugasyon enerjisi. Konjuge alkadienlerin fiziksel özellikleri, spektral özellikleri ve tanımlama yöntemleri.
· Konjuge dien elde etme yöntemleri: Lebedev yöntemi, yağın bütan-büten fraksiyonundan alkollerin dehidrasyonu.
Dienler, bir molekülde iki karbon-karbon çift bağı içeren bileşiklerdir. Homolog serinin genel formülü CnH2n-2'dir.
Karbon-karbon çift bağlarının düzenine bağlı olarak dienler üç gruba ayrılır:
1) kümülatif (bitişik) çift bağlı dienler, örneğin CH2 = C = CH2 (propadien, allen);
2) konjuge çift bağlı dienler, örneğin CH2=CH-CH=CH2 (butadien-1,3);
3) izole çift bağlı dienler, örneğin CH2=CH-CH2-CH=CH2 (pentadien-1,4).
Kümülatif çift bağlı dienler, alkalilerin varlığında ısıtıldıklarında dönüştürüldükleri alkinlerin (örneğin propin ve propadien) izomerleridir.
İzole edilmiş bağlara sahip dienler, yapı ve kimyasal özellikler açısından pratikte alkenlerden farklı değildir. Adımlar halinde gerçekleşebilen elektrofilik katılma reaksiyonları ile karakterize edilirler.
Konjuge dienler teorik ve uygulamalı olarak büyük öneme sahiptir.
Genel olarak organik kimyada, konjuge bağlı sistemler, çoklu bağların tek bir basit (s-) bağ ile ayrıldığı moleküllerdir. Konjuge sistemlerin en basiti bütadien-1,3 veya C4H6'dır. Tekli, çiftli ve üçlü bağların yapısı hakkında daha önce sunulan fikirlere dayanarak, bütadienin yapısı karmaşık görünmüyor. Dört karbon atomu var sp 2 -melezleşmiş durumdadır ve üç komşu atoma s-bağlarıyla bağlıdır. Ek olarak, melezleşmemiş 2'nin örtüşmesi R C-1 ve C-2 arasındaki ve ayrıca C-3 ve C-4 karbon atomları arasındaki -orbitaller, iki konjuge p-bağının oluşumuna yol açar.
Ancak bütadien molekülünün yapısı çok daha karmaşıktır. Tüm karbon ve hidrojen atomlarının, tüm s bağlarının da bulunduğu aynı düzlemde yer aldığı tespit edilmiştir. Hibritleşmemiş p yörüngeleri bu düzleme diktir. C-1 ve C-2 karbonları ile C-3 ve C-4 atomları arasındaki mesafe 0,134 nm'dir ve bu, etilendeki çift bağın uzunluğundan (0,133 nm) biraz daha uzundur ve C-2 ve C- atomları 3 arasındaki 0,147 nm'ye eşit mesafe, alkanlardaki s-bağından (0,154 nm) önemli ölçüde daha azdır.
Pirinç. 14.1. Bağ uzunluğu (a), örtüşme R 1,3 bütadien molekülünün -orbitalleri (b) ve lokalize MO (c)
Deneysel veriler 1,3-butadienin beklenenden daha kararlı olduğunu gösterdi. Doymamış bileşiklerin enerjisi genellikle hidrojenasyon ısısından tahmin edilir. Bir karbon-karbon çift bağına bir hidrojen molekülünün eklenmesi, yani. doymamış bir bileşiğin doymuş bir bileşiğin dönüşümüne ısı salınımı eşlik eder. İzole edilmiş bir çift bağ hidrojenlendiğinde yaklaşık 127 kJ/mol açığa çıkar. Bu nedenle iki çift bağ hidrojenlendiğinde 254 kJ/mol salınması beklenmelidir. Bu, izole çift bağlara sahip bir bileşik olan pentadien-1,4'ün hidrojenasyonu sırasında tam olarak ne kadar ısı açığa çıktığıdır. 1,3 bütadienin hidrojenasyonu beklenmedik bir sonuç verdi. Hidrojenasyon ısısının yalnızca 239 kJ/mol olduğu ortaya çıktı; bu beklenenden 15 kJ/mol daha azdı. Bu, bütadienin beklenenden daha az enerji (daha kararlı) içerdiği anlamına gelir.
Deneysel gerçekler yalnızca bütadienin (ve genel olarak konjuge dienlerin) yapısal özellikleriyle açıklanabilir.
Alkanlar, alkenler ve alkinler lokalize bağlar yoluyla oluşturulur. Böyle bir bağ, iki atomik yörünge (AO) üst üste bindiğinde ve ortaya çıkan bağlanma moleküler yörüngesi (MO) iki merkezli olduğunda ve iki çekirdeğe yayıldığında oluşur.
Bazı maddelerde örtüşme vardır R Birkaç atomun yörüngeleri, ikiden fazla atomu kapsayan birkaç MO oluşturur. Bu durumda konjuge sistemlerin özelliği olan yerel olmayan bağlantılardan bahsediyoruz.
1,3-butadien molekülündeki artan stabiliteyi ve standart olmayan bağ uzunluklarını açıklamak için dört sp Herhangi bir konjuge diende bulunan 2-hibritlenmiş karbon atomları.
Klasik kimyasal formüllerde her çizgi, lokalize bir kimyasal bağ anlamına gelir; birkaç elektron. Birinci ve ikinci ile üçüncü ve dördüncü karbon atomları arasındaki bağlar çift, ikinci ve üçüncü karbonlar arasındaki bağlar ise tek (yapı A) olarak tanımlanır. Örtüşen Rİki p-bağının oluşumuna yol açan -orbitaller Şekil 2'de gösterilmektedir. 14.1.a.
Böyle bir değerlendirme şu gerçeği tamamen göz ardı ediyor: R C-2 ve C-3 atomlarının elektronları da üst üste gelebilir. Bu etkileşim aşağıdaki formül B kullanılarak gösterilir:
Ark, dien grubunun birinci ve dördüncü karbonları arasındaki resmi bir bağı gösterir. Bütadien molekülünün yapısını tanımlamak için formül B'nin kullanılması, C-2 – C-3 bağının azaltılmış uzunluğunu açıklamayı mümkün kılar. Bununla birlikte, basit geometrik hesaplamalar, birinci ve dördüncü karbon atomları arasındaki mesafenin 0,4 nm olduğunu göstermektedir; bu, tek bir bağın uzunluğunu önemli ölçüde aşar.
Kağıt üzerindeki yapısal formüllerin açıklaması çok sınırlı olduğundan - değerlik çizgileri yalnızca lokalize bağları gösterir - L. Pauling, kovalent bağ kavramını ve moleküllerin olağan görüntüsünü korumak için rezonans teorisi (değerlik şeması yöntemi) adı verilen yöntemin kullanılmasını önerdi.
Bu konseptin temel ilkeleri:
· Bir molekül tek bir yapısal formülle doğru şekilde temsil edilemiyorsa, onu tanımlamak için bir dizi sınır (kanonik, rezonans) yapısı kullanılır.
· Gerçek bir molekül, sınır yapılarından herhangi biri tarafından tatmin edici bir şekilde temsil edilemez, ancak bunların bir süperpozisyonudur (bir rezonans hibrit).
· Gerçek molekül (rezonans hibriti), rezonans yapılarının herhangi birinden daha kararlıdır. Gerçek bir molekülün stabilitesindeki artışa konjugasyon enerjisi (delokalizasyon, rezonans) adı verilir.
Sınır yapılarını yazarken aşağıdaki gereksinimlerin karşılanması gerekir:
· Sınır yapılarının nükleer konfigürasyonlarının geometrisi aynı olmalıdır. Bu, kanonik yapıları yazarken yalnızca p-bağlarının elektron düzeninin değiştirilebileceği, ancak s-bağlarının değiştirilemeyeceği anlamına gelir.
· Tüm kanonik yapılar “Lewis yapıları” olmalıdır, yani örneğin karbon beş kovalent olamaz.
· Konjugasyona katılan tüm atomlar aynı düzlemde veya aynı düzleme yakın olmalıdır. Eş düzlemlilik koşulu maksimum örtüşme ihtiyacından kaynaklanır P-orbitaller.
· Tüm sınır yapılarında aynı sayıda eşleşmemiş elektron bulunmalıdır. Bu nedenle G bütadienin diradikal formülü kanonik değildir.
Aşağıda bütadienin (A ve B) sınır yapıları ve bunların süperpozisyonları verilmiştir. Noktalı çizgi, p-elektronlarının yer değiştirmesini gösterir; gerçek bir molekülde p-elektron yoğunluğunun yalnızca 1 ile 2, 3 ile 4 karbon atomu arasında değil, aynı zamanda 2 ile 3 atom arasında da yer aldığı.
Kanonik yapı ne kadar kararlı olursa gerçek moleküle katkısı da o kadar büyük olur. Sınır yapıları, p-elektronların olası ama gerçek olmayan bir dizilimini yansıtan bir kurgudur. Sonuç olarak, “sınır yapısının kararlılığı” gerçekte var olan bir molekülün değil, bir kurgunun kararlılığıdır.
Sınır yapıları nesnel gerçekliği yansıtmasa da bu yaklaşımın yapı ve özellikleri anlamada oldukça faydalı olduğu ortaya çıkıyor. Sınır yapılarının p-elektronlarının gerçek konjugasyonuna “katkısı” onların kararlılığıyla orantılıdır. Bu değerlendirme aşağıdaki kurallar kullanılarak kolaylaştırılmıştır:
1) yükler ne kadar çok ayrılırsa yapı o kadar az kararlı olur;
2) ayrılmış yükleri taşıyan yapılar nötr olanlara göre daha az kararlıdır;
3) 2'den fazla yükü olan yapılar genellikle konjugasyona herhangi bir katkıda bulunmaz;
4) en etkisiz yapılar, komşu atomlarda aynı yükleri taşıyan yapılardır;
5) negatif yük taşıyan bir atomun elektronegatifliği ne kadar yüksek olursa, yapı o kadar kararlı olur;
6) bağ uzunluklarının ve bağ açılarının ihlali, yapının stabilitesinde bir azalmaya yol açar (yukarıda belirtilen B yapısına bakınız);
7) Daha fazla bağlantıya sahip bir sınır yapısı daha kararlıdır.
Bu kuralların kullanımı, her ne kadar resmi olarak etilen molekülü iki sınır yapısı M ve H (aşağıya bakınız) ile tanımlanabilse de, H yapısının ayrık yüklerle katkısının o kadar önemsiz olduğunu ve değerlendirme dışı bırakılabileceğini belirtmemize olanak tanır.
Sınır yapıları arasındaki geçiş için kullanılan çift kenarlı yapıya özellikle dikkat edilmelidir. "rezonans" oku. Bu işaret, tasvir edilen yapıların hayali olduğunu göstermektedir.
Sınır yapılarını tanımlarken, tersinir bir reaksiyonun meydana geldiğini gösteren, farklı yönlerde tek yönlü iki okun kullanılması ciddi bir hatadır. Aynı derecede ciddi bir hata da bir denge sürecini tanımlarken kullanılmasıdır; gerçek mevcut moleküller, bir “rezonans” oku.
Böylece bütadien molekülünde konjugasyon nedeniyle R Dört karbon atomlu yörüngelerde, ikinci ve üçüncü karbon atomları arasında p-elektron yoğunluğunda bir artış gözlenir. Bu, C-2 ve C-3'ün bir miktar çift bağlanmasına yol açar; bu da, 0,154 nm'lik tek bağ uzunluğuna kıyasla bağ uzunluğunun 0,147 nm'ye düşmesiyle kendini gösterir.
Organik kimyada bağları karakterize etmek için atomlar arasındaki kovalent bağların sayısı olarak tanımlanan “bağ sırası” kavramı sıklıkla kullanılır. Bağ sırası farklı yöntemler kullanılarak hesaplanabilir; bunlardan biri, atomlar arasındaki mesafeyi belirlemek ve bunu etan (karbon-karbon bağ sırası 1), etilen (bağ sırası 2) ve asetilenin (bağ sırası 3) bağ uzunluklarıyla karşılaştırmaktır. ). Bütadien-1,3'te C2-C3 bağının derecesi 1,2'dir. Bu değer, bu bağlantının normale yakın olduğunu ancak bir miktar dualitenin mevcut olduğunu gösterir. C1-C2 ve C3-C4 bağlarının sırası 1,8'dir. Ek olarak, hidrojenasyon ısısının düşük değeriyle ifade edilen bütadienin yüksek stabilitesini açıklaması gereken şey konjugasyondur (15 kJ/mol'lük bir fark konjugasyon enerjisidir).
Organik kimyada konjugasyon (delokalizasyon) her zaman stabilize edici olarak kabul edilir, yani molekül enerji azaltıcı faktör.
Alkadienler(dienler), molekülleri iki çift bağ içeren doymamış alifatik hidrokarbonlardır. Alkadienlerin genel formülü CnH2n-2'dir.
Alkadienlerin özellikleri büyük ölçüde moleküllerindeki çift bağların göreceli düzenine bağlıdır. Bu özelliğe dayanarak dienlerdeki üç tip çift bağ ayırt edilir:
1) yalıtılmışçift bağlar bir zincirde iki veya daha fazla s-bağıyla ayrılır:
CH2 =CH–CH2 –CH=CH2 (ayrılmış sp 3 -karbon atomları, bu tür çift bağlar birbirini karşılıklı olarak etkilemez ve alkenlerdeki çift bağ ile aynı reaksiyonlara girer);
2) kümülatifçift bağlar bir karbon atomunda bulunur:
CH2=C=CH2 (bu tür dienler (alenler) diğer dienlere göre daha az stabildir ve alkali bir ortamda ısıtıldıklarında alkinlere yeniden düzenlenirler);
3) birleşik bir s-bağıyla ayrılan çift bağlar:
CH2 =CH–CH=CH2.
Konjuge dienler büyük ilgi görmektedir. Moleküllerin elektronik yapısından dolayı karakteristik özellikleriyle, yani dörtlü sürekli bir diziyle ayırt edilirler. sp 2 -karbon atomları. Tüm karbon atomları aynı düzlemde bulunur ve bir s-iskeleti oluşturur. Her karbon atomunun melezleşmemiş p-orbitalleri, s-iskelet düzlemine dik ve birbirine paraleldir, karşılıklı olarak üst üste biner ve tek bir p-elektron bulutu oluşturur. Atomların bu özel karşılıklı etkisine konjugasyon denir.
P-orbitallerinin örtüşmesi bütadien molekülleri sadece C 1 – C 2, C 3 – C 4 arasında değil aynı zamanda C 2 – C 3 arasında da meydana gelir. Bu bağlamda “eşlenik sistem” terimi kullanılmaktadır. Elektron yoğunluğunun delokalizasyonunun bir sonucu, C1 – C2 (C3 – C4) bağlarının uzunluklarının, etilendeki çift bağın uzunluğuna (0,132 nm) kıyasla artması ve 0,137 nm miktarına ulaşmasıdır; buna karşılık, C3 – C4 bağının uzunluğu etan C – C'den (0,154 nm) daha azdır ve 0,146 nm tutarındadır. Konjuge çift bağ sistemine sahip dienler enerji açısından daha uygundur.
Alkadien terminolojisi
IUPAC kurallarına göre bir alkadien molekülünün omurgasının her iki çift bağı da içermesi gerekir. Zincirdeki karbon atomlarının numaralandırılması, çift bağların en düşük sayıları alacağı şekilde gerçekleştirilir. Alkadienlerin isimleri, karşılık gelen alkanların (aynı sayıda karbon atomuna sahip) isimlerinden sonun eklenmesiyle türetilir - dien.
Alkadienlerin izomerizm türleri:
Yapısal izomerizm:
1) konjuge çift bağların konumunun izomerizmi;
2) karbon iskeletinin izomerizmi;
3) sınıflar arası (alkinlere izomerik)
Uzaysal izomerizm — alkenler gibi çift bağların karbon atomlarında farklı ikame edicilere sahip olan dienler cis-trans izomerizmi sergiler.
Alkadien üretme yöntemleri
Alkadienlerin kimyasal özellikleri
Konjuge dienler ekleme reaksiyonları (reaksiyon 1, 2) ile karakterize edilir. Konjuge bir p-elektron sisteminin varlığı, ekleme reaksiyonlarının özelliklerine yol açar. Konjuge dienler yalnızca çift bağlara (C1 ve C2, C3 ve C4) değil, aynı zamanda C2 ve C3 arasında bir çift bağ oluşturarak terminal (C1 ve C4) karbon atomlarına da bağlanabilmektedir. . 1,2- ve 1,4-ilave ürünlerinin oranı deneyin gerçekleştirildiği sıcaklığa ve kullanılan çözücünün polaritesine bağlıdır.
Evrim anında hidrojen ile indirgeme (reaksiyon 3) denir (sodyum ve alkol reaksiyona girdiğinde hidrojen açığa çıkar). Alkenler bu koşullar altında indirgenmez; bu, konjuge dienlerin ayırt edici bir özelliğidir.
Polimerizasyon (reaksiyon 4), çeşitli katalizörlerin (AlCl3, TiCl4 + (C2H5)3Al) veya ışığın etkisi altında meydana gelen konjuge dienlerin en önemli özelliğidir. Belirli katalizörlerin kullanılması durumunda belirli bir zincir konfigürasyonuna sahip bir polimerizasyon ürünü elde etmek mümkündür.
Doğal kauçuk cis konfigürasyonuna sahiptir. Doğal kauçuk makromolekülleri, izopren birimlerinin bükülmesi nedeniyle sarmal bir zincir yapısına sahiptir, bu da zincirlerin düzenli dizilişinde uzaysal engeller oluşturur. Kauçuğun uzun molekülleri bir sarmal şeklinde bükülmüş ve birbirine dolanmıştır. Kauçuk gerildiğinde spiraller uzar ve gerginlik kaldırıldığında tekrar kıvrılır. İzoprenin başka bir polimeri olan güta-perka doğada mevcuttur (trans konfigürasyonu). Güta-perka, izopren birimlerinin düzlüğü nedeniyle çubuk benzeri bir zincir yapısına sahiptir (çift bağların trans konfigürasyonuna sahip zincirler birbirine karşı yerleştirilebilir), dolayısıyla güta-perka sert fakat kırılgan bir polimerdir. Çok az ülkede doğal kauçuk vardır ve bu nedenle yerini divinil ve ayrıca izoprenden yapılan sentetik kauçuklar almaktadır.
Pratik kullanım için kauçuklar kauçuğa dönüştürülür.
Kauçuk, dolgulu (karbon siyahı) vulkanize edilmiş kauçuktur. Vulkanizasyon işleminin özü, bir kauçuk ve kükürt karışımının ısıtılmasının, doğrusal kauçuk makromoleküllerinden oluşan üç boyutlu bir ağ yapısının oluşmasına yol açarak ona daha fazla güç kazandırmasıdır. Kükürt atomları makromoleküllerin çift bağlarına bağlanır ve aralarında çapraz bağlı disülfür köprüleri oluşturur.
Ağ polimeri daha dayanıklıdır ve artan esneklik - yüksek esneklik (yüksek geri dönüşümlü deformasyonlara maruz kalma yeteneği) sergiler.
Çapraz bağlama maddesinin (kükürt) miktarına bağlı olarak farklı çapraz bağlama frekanslarına sahip ağlar elde edilebilir. Son derece çapraz bağlı doğal kauçuk - ebonit - elastikiyete sahip değildir ve sert bir malzemedir. 
Alkadienlerin genel özellikleri
Alkadienler, karbon iskeletlerinde iki çift bağ içeren doymamış hidrokarbonların temsilcileridir, bu nedenle dien hidrokarbonlar olarak da adlandırılırlar.
Peki alkadienlerin homolog serisinin genel formülü nedir:
CnH2n-2.
Ancak bu formül aynı zamanda sikloalkenlerin yanı sıra homolog alkin serilerine de karşılık gelir.
Bir molekülde iki çift bağın varlığı, sınıfın adı ile gösterilir; burada "di" iki anlamına gelir ve "en" bir bağ, yani bir çift bağ olarak çevrilir.
Dienlerin sınıflandırılması
Çift bağların göreceli konumuna bağlı olarak dienlerin aşağıdaki gibi gruplara ayrılabileceği de belirtilmelidir:
İlk grup
Birikmiş dienler. Bunlar, molekülleri aynı karbon atomunda bulunan iki çift bağa (1,2-dienler) sahip olan bileşiklerdir.
İkinci grup
Konjuge dienler. Bunlar, tek veya bir tek bağla ayrılmış iki çift bağın bulunduğu moleküller olan alkadienleri içerir:
Konjuge bağlara sahip alkadienlerin bazen neye benzeyebileceği budur:
CH2-CH-CH-CH2
Üçüncü grup
İzole edilmiş dienler. Bunlar, moleküllerin iki çift bağa sahip olduğu ve ayrıca bu çift bağların birkaç tekli bağla ayrıldığı bileşikleri içerir.
CH2=CH-CH2-CH=CH2
İzomerizm ve isimlendirme
Alkadienlerin izometrisini düşünürsek, bunların hem yapısal hem de uzaysal izometri ile karakterize edildiği söylenmelidir.
Aşağıdaki şekilde yapısal ve uzaysal izometri örneklerini görüyoruz:
Alkadienlerin adlarının derlenmesine gelince, aşağıdaki kurallar mevcuttur:
İlk olarak, ana zincirin mutlaka iki çift bağ içermesi gerekir;
İkincisi, numaralandırma kural olarak çoklu bağın en yakın olduğu uçtan başlar;
Üçüncüsü, ikamelere isim verirler ve geldikleri karbon atomlarını belirtirler;
Dördüncüsü, alkadiene adını genellikle çift bağın oluştuğu atomlardan gelen karbon atomları verir.
Alkadienlerin hazırlanması
Dien elde etme konusunu ele alırsak, kural olarak şunu kullanırız:
1. S.V.'nin yöntemi. Onun yardımıyla endüstri etil alkolden bütadien üretimini kurdu. Lebedev'in geliştirdiği bu yöntem şu reaksiyona dayanmaktadır:
425 °C, Al2O3, ZnO
2CH3-CH2-OH ------------------> CH9=CH-CH=CH9 + 2H2O + H2
Sergei Vasilievich Lebedev, bilimsel araştırmalarını doymamış hidrokarbonların polimerizasyonu, izomerizasyonu ve hidrojenasyonuna adayan ünlü bir kimyagerdi. 1,3-butadieni sodyumun etkisi altında polimerize ederek sentetik kauçuk elde etmeyi başardı.
2. Hidrojen giderme yöntemi. 1,3 bütadien üretimine yönelik yaygın endüstriyel yöntemlerden biri katalitik dehidrojenasyondur. N-Petrol rafineri parçalarından izole edilen bütan:
CH3-CH2-CH2-CH3 -> CH2=CH-CH=CH2 + 2H2
Bu prosese bakıldığında ilk aşamada hem büten-1 hem de büten-2 oluşabilmektedir.
İzopren (2-metilbütadien-1,3), 2-metilbütanın dehidrojenasyonuyla elde edilir.
3. Dehidrohalojenasyon yöntemi. Alkadienler elde etmek için eliminasyon reaksiyonu yöntemi olan standart bir laboratuvar yöntemini kullanabilirsiniz.
Bir alkali alkol çözeltisi dibromoalkanlara maruz bırakıldığında, iki hidrojen halojenür molekülünün eliminasyon sürecini ve iki çift bağın oluşumunu gözlemleyebiliriz:
Fiziki ozellikleri
Alkadienlerin fiziksel özelliklerine gelince, izole edilmiş bir çift bağ ile sıradan alkenlerle aynı özelliklere sahiptirler.
Normal koşullar altında 1,3-butadien, oldukça hoş olmayan bir kokuya sahip, kolaylıkla sıvılaştırılabilen bir gazdır. İzopren ve diğer düşük dienler ise renksiz, düşük kaynama noktalı sıvılardır. Daha yüksek dienler ise katı formda sunulurlar.
Kimyasal özellikler
Bildiğiniz gibi alkadienlerin kimyasal ve fiziksel özellikleri alkenlerle pek çok ortak noktaya sahiptir, ancak konjuge bağlara sahip alkadienlerin kendi nüansları vardır ve daha aktiftirler.
1. Alkadienler bir ekleme reaksiyonuyla karakterize edilir ve hem hidrojen hem de halojenler ve hidrojen halojenürler ekleme kapasitesine sahiptirler.
Dienlerin temel özelliği, sadece 1,2 molekülünü değil aynı zamanda 1,4 ilave ürününü de ekleme yeteneğine sahip olmalarıdır:
Reaksiyonun tercih edilen seyri genellikle koşullara ve uygulama yöntemine bağlıdır.
2. Dienlerin bir sonraki kimyasal özelliği polimerizasyon reaksiyonudur. Katyonların veya serbest radikallerin etkisi altında ortaya çıkabilir. Tipik olarak bu bileşiklerin bu tür polimerizasyonu, doğal kauçuğa benzeyen özelliklere sahip polimerlerin oluşmasıyla sonuçlanır. Dolayısıyla bütadien ve izoprenin ana uygulama alanının sentetik kauçuk üretimi olduğunu söyleyebiliriz.
Doğal ve sentetik kauçuklar. Lastik
İnsanoğlu sentetik kauçuk üretmeyi öğreninceye kadar sanayide doğal kauçuk kullanılıyordu. Bu tür kauçuk, kauçuk içeren bitkiler kullanılarak sütlü suyun, yani lateksin çıkarılmasıyla elde edildi. Latin Amerika'da yetişen Hevea, doğal kauçuk üretimi açısından en değerli bitki olarak kabul ediliyordu.
Bu alanda, doğal kauçuğun cis-poliizopren içerdiğini, yani yapısı izoprene (2-metilbutadien-1,3) karşılık gelen bir polimer olduğunu ortaya çıkaran çok sayıda araştırma yapılmıştır.
Ancak çeşitli deneyler ve araştırmalar sayesinde Amerikalı mucit Charles Nelson Goodyear kauçuğu vulkanize etmeyi başardı. Kauçuğun kükürt ile ısıtıldığında ortaya oldukça elastik bir malzeme çıktığını ve teknik özellikler açısından kauçuğu bile geride bıraktığını keşfetti. Goodyear kauçuğu bu şekilde elde etmeyi başardı.
Charles Nelson, vulkanizasyonu gerçekleştirdikten sonra, sülfür köprüleri nedeniyle polimer zincirlerinin çapraz bağlandığını ve bunun sonucunda çeşitli organik maddelere ve çözücülere karşı mukavemet ve direncin arttığını fark etti.
Yirminci yüzyılda sanayinin hızlı büyümesi başladığından beri kauçuğa olan ihtiyaç da arttı. Ancak doğal kauçuğun endüstriyel ölçekte kullanımı karlı değildi ve oldukça pahalıydı, bu nedenle bilim adamları sentetik kauçuk üretmenin yollarını aramak zorunda kaldı.
Ancak başlangıçta bu alanda her şey o kadar basit değildi ve elde edilen ilk kauçuk belli belirsiz bir reçineye benziyordu, üstelik vulkanize edildiğinde çok kalitesizdi.
Zaten bildiğiniz gibi, bugünkü dersten sentetik kauçuk, kimyager S.V. Lebedev'in yöntemi kullanılarak ancak 1932'de elde edildi ve o zaman üretimi endüstriyel bir ölçeğe ulaştı.
Kauçuk üretimine yönelik teknolojik açıdan uygun bu yöntem, sodyum metali gibi bir katalizör kullanılarak 1,3 bütadienin polimerizasyonuna dayanıyordu.
Bu teknoloji sayesinde oldukça iyi teknolojik özelliklere sahip olan polibütadien elde etmek mümkün oldu. Ancak burada da her şey istediğimiz kadar düzgün değildi, çünkü ortaya çıkan polimer stereo-düzenli değildi ve buna göre buna göre üretilen kauçuk özellikle elastik değildi ve doğal kauçuktan elde edilen kauçuğun kalitesinden daha düşüktü. .
Ancak bilim adamları izopren ve stereoregüler polimerleri ancak yirminci yüzyılın ellili yıllarında elde etmeyi başardılar.
Tabii ki, şu anda kimya endüstrisindeki modern teknolojiler, bir değil birkaç tür sentetik kauçuğun üretilmesini mümkün kılmaktadır. Monomer olarak izopren, bütadien, kloropren, stiren vb. gibi sentetik kauçuk türleri yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ayrıca alkadienlerin çift bağlı kopolimerleri ve alken türevleri bazında üretilen kauçuk da oldukça popülerdir.
Bu kauçuk türleri aşağıdakilerle karakterize edilir: iyi esneklik, dayanıklılık ve dona dayanıklılık. Ayrıca bu tip kauçuklar gaz geçirgenliğini azaltmıştır ve aynı zamanda ultraviyole radyasyona ve çeşitli oksitleyici maddelere karşı da dayanıklıdır.
Ev ödevi
Soruları cevaplayın ve bu görevleri çözün.
