Алкадиендердің құрылысы. Алкадиендердің химиялық қасиеттері.. Екі ос байланысы бар, жалпы
 Скачать 23.73 Kb.
|
|
Алкадиендер — құрамында екі қос байланысы бар, жалпы формуласы СnН2n-2 болатын қанықпаған көмірсутектер. Алкадиендер — қанықпаған көмірсутектердің маңызды түрлерінің бірі. Алкадиендерді кысқартып диен көмірсутектері деп те атайды. Диен көмірсутектерінің бірінші мүшесі пропадиен (аллен) СН2 = С = СН2. Диендерде қос байланыстардың өзара орналасуы әр түрлі болуы мүмкін. H2C = C = CH — CH2 — CH3 Жоғарыда келтірілген атауларына қарап, алкадиендердің номенклатурасы алкендерге ұқсас екенін, бар айырмашылығы — қос байланыстың саны екеу болғандықтан, -ен жұрнағының алдына оның саны көрсетіліп, -диен деп аталатындығын және бір қос байланыстан кейін үтірден соң екінші қос байланыстың орны көрсетілетіндігін өздерің де байқаған шығарсыңдар. Молекулаларында қос байланыстарды бір жай байланыс бөліп тұратын алкадиендердің практикалық маңызы зор. Олардың ең маңызды өкілдері: бутадиен-1,3 (дивинил) С4Н6, ықшамдалған құрылымдық формуласы Н2С=СН — СН=СН2 және 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен).  Мазмұны 1Алкадиендердің құрылысы 2Алкадиендердің алынуы 3Физикалық қасиеттері 4Алкадиендердің химиялық қасиеттері 5Сергей Васильевич Лебедев 6Дереккөздер Алкадиендердің құрылысы[өңдеу] Алкадиендердің құрылысын бутадиен-1,3-тің мысалында қарастырайық. Зерттеулердің нәтижесінде, бутадиен-1,3-тің молекуласындағы барлық атомдардың бір жазықтықта жататыны белгілі болды. С1 мен С2 және С3 пен С4 көміртектердің арасындағы қос байланыстар этиленнің қос байланысынан (0,134 нм) гөрі ұзындау (0,136 нм), ал ортадағы дара байланыстың ұзындығы алкандардың дара байланысынан (0,154 нм) гөрі қысқалау (0,146 нм) болатыны анықталды. Алкадиендердің алынуы[өңдеу] Диен көмірсутектерінің маңызды өкілдері бутадиен-1,3-ті (дивинилді) және 2-метилбутадиен-1,3-ті (изопренді) алудың негізгі жолдарына тоқталайық. 1. Өнеркәсіпте бутадиен-1,3 пен 2-метилбутадиен-1,3-ті Сr2O3 катализаторы қатысында 600 — 650°С температурада cәйкес алкандарды дегидрлеп алады: H3C - CH2 - CH2 - CH3 → H2OCH - CH=CH2 + 2Н2 2. Алғаш рет С. В. Лебедевтің тәсілімен 1932 жылы бутадиен катализатор ретінде алюминий оксиді мен мырыш оксидтерінің қатысында этил спиртін дегидратациялап және дегидрогендеп алынды. Кейін бұл әдіс өнеркәсіпте қолданылды: 2С2Н5ОН → Н2С = СН — СН = СН2 + 2Н2О + Н2 Физикалық қасиеттері[өңдеу] Диендердің физикалық қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары алкендердің қасиеттеріне ұқсас. Алкадиендердің химиялық қасиеттері[өңдеу] Молекулаларында қос байланыстары болғандықтан, диендердің химиялық қасиеттері алкендерге ұқсас, бұлар да қосылу және полимерлену реакцияларынаоңай түседі. Қосылу реакциялары Алкадиендер галогендерді, сутекті, галогенсутекті қосып алады. Молекулаларындағы қос байланыстары дара байланыспен бөлінген диендер қасиеттерінің ерекшеліктері бар. Бұл диендер реагенттерді бір немесе екі қос байланыстары бойынша (1,2 және 3,4 қосылу) да, молекуланың екі шетіне де (1,4 қосылу) қосып алады. Диендердің қосылу реакцияларында, негізінен, екі қос байланыс үзіліп, галогендер мен галогенсутектерді молекуланың екі шетіне қосады (1,4-қосылу). Броммен әрекеттесуі. Бутадиен-1,3-ті бромды су (бромның судағы ерітіндісі) арқылы өткізгенде, ерітінді түссізденеді. Бромның мөлшері жеткілікті болған жағдайда барлық қос байланыстар үзіліп, бромның екі молекуласы қосылады. Диендердің броммен әрекеттесіп, бромды суды түссіздендіруі еселі байланыстың сапалық реакциясы екендігін алкендер тақырыбынан білесіңдер. Полимерленуі. Диендер полимерлену реакцияларына оңай түседі. Реакция нәтижесінде каучук тәрізді жоғары молекулалы заттар түзіледі. Бутадиен-1,3-тің полимерлену реакциясы барысында молекулалар бір-бірімен 4- және 1-көміртек атомдары арқылы өзара қосылады. Алкадиендердің жеке өкілдері және олардың қолданылуы. Дивинил (бутадиен-1,3) Н2С = СН — СН = СН2 өзіне тән өткір иісі бар түссіз газ. Мұнайдыөңдегенде түзіледі және табиғи газ құрамындағы бутан мен бутиленді катализдік дегидрлеп алады. Синтездік каучуктар (бутадиен, бутадиен-стирол, бутадиен-нитрил) латекс, пластмасса, т.б. заттар өндірісінің маңызды мономерлерінің бірі. Диен көмірсутекутері (Aлкадиендер) Диен көмірсутектері − алкадиендер − молекуласында көміртек атомдары арасында екі қос байланысы бар көмірсутектер. CnH2n – 2 мұндағы: n≥3 Екі қос байланыстарының өзара орналасуына қарай алкадиендерді негізгі үш типке бөлуге болады: 1) кумулирленген көміртектің бір атомына жанасқан қос байланысы бар көміртек атомы аллен және оның гомологтары; Н2С═С═СН2 пропадиен (аллен) СН3─СН═С═СН2 бутадиен – 1,2 (метилаллен) 2) (конъюгирленген) қосарланған қос байланысты көмірсутектер − дивинил және оның гомологтары; Н2С═СН─СН═СН2 бутадиен – 1,3 (дивинил) СН2═С─СН═СН2 │ СН3 2 – метилбутадиен – 1,3 (изопрен) СН3─СН═СН─СН═СН2 пентадиен – 1,3 (пиперилен) 3) Бөлектенген қос байланысты көмірсутектер. СН2═СН─СН2─СН2─СН═СН2 гексадиен – 1,5 (диаллил) Изомериясы 1. Тізбек изомериясы: С6Н10 ↓ ↓ Н2С═СН─СН2─СН2─СН═СН2 Н2С═СН─СН─СН═СН2 гексадиен – 1,5 │ СН3 3-метилпентадиен – 1,4 2. Екі қос байланыстың өзара орналасуына байланысты: С4Н6 ↓ ↓ Н2С═СН─СН═СН2 Н3С─СН═С═СН2 бутадиен – 1,3 бутадиен – 2,3 3. Классаралық изомерия: С3Н4 ↓ ↓ НС≡С─СН3 Н2С═С═СН2 пропин пропадиен Алкадиендерді халықаралық ИЮПАК номенклатурасы бойынша атау ережесі 1. Негізгі тізбекте екі қос байланыс болу керек; 2. Қос байланыс жақын жақтан бастап нөмірленеді; 3. Атау түбірі − сәйкес алкан, атаудың соңы «диен» деп аяқталады; 4. Атау алдында радикал аты мен орны көрсетіледі. Соңынан тізбек аталады. Мысалы: Cl 1 2 3│ H2C═CH─C─CH─CH3 │ │ Cl HC═ CH2 3 – метил – 4,4 – дихлоргексадиен – 1,5 Н2С═С─СН═СН2 │ СН3 2 – метилбутадиен – 1,3 (изопрен) СН2═СН─СН═СН2 бутадиен – 1,3 (дивинил) Физикалық қасиеттері Дивинил ─ қалыпты жағдайда түссіз газ, балқу температурасы ─4,5оС; изопрен ─ тез қайнайтын сұйықтық, tқайн═+34oC, суда ерімейді. Химиялық қасиеттері 1. Қосылу реакциялары а) галогендеу СН2═СН─СН═СН2 + Br2 →CH─CH═CH─CH2 + Br2 → │ │ Br Br 1,4 – дибромбутен – 2 →CH2─CH─CH─CH2 │ │ │ │ Br Br Br Br 1,2,3,4 – тетрабромбутан б) гидрлену: СН2═СН─СН═СН2 + Н2 →СН3─СН═СН─СН3 Бутен – 2 Сутек атомдары мен галогендер шеткі көміртек атомдарына қосылады, ал бос валенттіліктер жаңа π-байланыс түзеді. Қосылу нәтижесінде қос байланыстың жылжуы болады. ІІ. Полимерлену реакциялары. Na n▪H2C═CH─CH═CH2 → n∙(─CH2─CH═CH═CH2─ ) бутадиен – 1,3 полибутадиен n∙H2C═C─CH═CH2 →n∙(─CH2─C═CH─CH2─) │ │ CH3 CH3 изопрен (2-метилбутадиен – 1,3) полиизопрен Кейбір қосарланған (конъюгирленген) байланысты диен көмірсутектердің полимерлену өнімін каучуктар деп атайды. Табиғи каучук ─ табиғи шикізат ─ гивея ағашының шырынынан алады. Табиғи каучук изопреннің цис−полимері болады: …СН2 СН2 ─ СН2 СН2… │ │ │ │ С ═ С С ═ С │ │ │ │ Н3С Н Н3С Н Синтетикалық каучуктар ─ С.В.Лебедев әдісі бойынша 1932 жылдан бері өнеркәсіптік деңгейде шығарылады. Кең таралғандары: 1. Бутадиен каучугы (полибутадиен) (─CH2═CH─CH═CH2─)n Полибутадиеннің цис−изомері жоғарғы сапаға ие. 2. Изопрен каучугы (─CH─C═CH─CH2─)n │ CH3 Табиғи цис−изомерге жақын. 3. Хлорпрен каучугы (─CH2─C═CH─CH2─)n │ Cl Каучукты вулканизациялау Бутадиен каучугын резинаға айналдыру үшін вулканизациялайды ─ каучукты күкіртпен өңдейді. Әрекеттескенде каучук макромолекулаларының арасында дисульфидті байланыстар түзіледі. Макромолекулалардың «жабысуы» қос байланыс үзілген жерден жүреді. S │ ─CH2─CH═CH─CH2─ +nS ─CH2─CH─CH─CH2── → │ ─CH2─CH═CH─CH2─ S │ S │ ─CH2─CH─CH─CH2─ │ S резина Каучуктарды алу: Дивинилдің алынуы: 1. Лебедев реакциясы (этанол дегидратациясы): СН3 – СН2 – ОН MgO, ZnO → CH2═CH─CH═CH2 + H2 + 2H2O СН3 – СН2 – ОН 2. н-бутанның дегидрленуі: Al2O3 CH3─CH2─CH2─CH3 → CH2═CH─CH═CH2 + 2H2O 500-600oC Изопреннің алынуы: метилбутанның дегидрленуі: Cr3O3, Al2O3 СН3─CH2─CH─CH3 → CH2═C─CH═CH2 + 2H2 │ t │ CH3 CH3 изопрен (2-метилбутадиен-1,3) Қолданылуы: Медициналық және шиналар, резинатехникалық тұрмыстық бұйымдар бұйымдар ↑ ↑ электротехника, ← каучуктар → желім ↓ ↓ құрылыс материалдары эбонит Есептер 1. Қосылыстардың құрылымдық формулаларын жаз. Диен типтерін көрсет: а) 2,3 – дихлорбутадиен – 1,3 б) гексадиен – 2,3 в) бутадиен – 1,2 г) 2 – нитробутадиен – 1,3 д) пентадиен – 2,3 е) 3 – метил – 4 – этилгексадиен – 1,5 2. С6Н12 − формуласына қанша изомерлі алкендер сәйкес келеді? Изомерлердің құрылымдық формуласын жазып, аттарын атау. Жауабы: 11 изомерлі алкендер. 3. Құрылымдық формулаларға жетіспейтін сутек атомдарын жаз, аттарын атап, конъюгирленген диендерді көрсет: а) С─С─С═С─С═С б) С б) │ С С │ │ С─С─С─С─С С═С─С─С─С─С ║ ║ │ ║ С С С С в) С─С─С═С─С═С─С г) С═С─С═С │ │ │ С─С─С С С 4. Құрылысы көрсетілген полимерлерді қандай мономерлерден алынады? а) (─CH2─C═CH─CH2─)n │ Cl (─CH2─C═CH─CH─)n │ │ Cl Cl Жауабы: а) 2-хлорбутадиен-1,3: б) 1,4-дихлорбутадиен-1,3 5. Изопренге қанша алкиндер изомер? Құрылымдық формулаларын жаз. Жауабы: пентин – 1; пентин – 2; 3 – метилбутин – 1. 6. Төмендегі реакция теңдеулерінің өзгерісін жаз. H2SO4 HBr Na – H2 C2H5OH → X1 → X2 → X3 → H2C═CH─CH═CH2 t t Жауабы: Х1 – С2Н4 ; Х2 – С2Н5Br; X3 – C4H10 (Вюрц реакциясы) 7. Келесі өзгерістердің реакция теңдеулерін жаз: н – бутан → бутадиен – 1,3 → 1,4 – дибромбутен – 2 → → 1,2,3,4 – тетрабромбутан реакцияның жүру жағдайларын жаз. 8. Метаннан екі әртүрлі тәсілдермен этанды ал. Реакция теңдеулерін жаз. Жауабы: а) Жоғарғы температурада бутанды қыздырып, этинді аламыз: 1500о 2СН4 → С2Н2 этин этиннің гидрлену: С2Н2 + 2Н2 → С2Н6 б) метанды хлорлау арқылы хлорметан алынады: hν CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl хлорметанды натриймен қыздырып(Вюрц реакциясы), этан аламыз: 2CH3Cl + 2Na → C2H6 + 2NaCl 9. Өзгерістердің реакция теңдеулерін жаз: Al4C3 → метан → этан → этанол → дивинил → синтетикалық (бутадиен) каучук 10. Өзгерістердің реакция теңдеулерін жаз: бутадиен – 1,3 → 1,4 – дибромбутен – 2 → → 1,2,3,4 – тетрабромбутан 11. 1 моль изопренге қосылатын заттарды атау: а) бір моль Cl2 б) екі моль Cl2 12. Көмірсутектің формуласы С3Н4. Бром суымен және натриймен әрекеттескенде, сутек бөлінеді. Қосылыстың құрылымдық формуласын жаз, атын ата. Жауабы: пропин 13. Пентин–1–дің пентин–2–ден айырмашылығын көрсететін реакция теңдеулерін жаз. 14. Өзгерістердің реакция теңдеулерін жаз: кальций карбиді → Х1 → Х2 → хлорэтан Жауабы: Х1 – ацетилен Х2 – этилен 15. Өзгерістердің реакция теңдеулерін жаз: Al4C3 → X1 → X2 → Ag2C2 Жауабы: Х1 – метан Х2 – ацетилен 16. Сәйкес дигалогеналканнан 3–метилпентин–1–ді алудың реакция теңдеулерін жаз. Алкин үшін реакция теңдеуін жаз: а) сутекпен, катализатор қатысында б) бромсутектің артық мөлшерімен в) сумен, катализатор қатысында г) металл натриймен 17. Электрон бұлттары мен олардың қаптасуы туралы қазіргі көзқарас– ға сүйеніп, ацетилен молекуласындағы химиялық байланыстар қалай түзілетінін түсіндіржәне этилен молекуласындағы химиялық байланыстармен салыстыр. 18. Ацетилен қатарындағы көмірсутектерге қандай заттар жатады? Келесі көмірсутектердің молекулалық формулалары берілген: С2Н2, С3Н4, С4Н6 . Құрылымдық формулаларын жазып, аттарын ата. 19. Ацетиленді зертханада және өнеркәсіпте қалай алады? Сәйкес реакциялардың теңдеуін жаз. 20. Ацетилен қатарындағы көмірсутектердің физикалық қасиеттері қалай өзгереді? 21. Алкиндер химиялық қасиеттері бойынша: а) қаныққан көмірсутектерден; б) алкендерден қалай өзгереді? 22. Келесі өзгерістердің реакция теңдеуін жаз: О ║ СаСО3 → СаС2 → НС≡СН → СН3─С ─ Н 23. Ацетиленді қайда қолданады? Сәйкес реакция теңдеулерін жаз. http://talimger.org/load/elektron/zhinak/dien_k_mirsutekuteri_alkadiender/34-1-0-15208 |