Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Сопряженные и кумулированные диены

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис
Все предметы / Химия / Сопряженные и кумулированные диены
Сопряженные и кумулированные диены

Общие сведения о диенах

Диенами (алкадиенами) называются углеводороды, в составе которых имеется две двойные связи. По взаимному расположению кратных связей в составе диенов различают кумулированные, сопряженные и изолированные диены.

Кумулированные диены содержат две кратные связи у одного и того же углеродного атома:



Рисунок 1.

Сопряженные диены характеризуются наличием сопряженной π-системы за счет чередования простых (одинарных) и кратных (двойных) связей:



Рисунок 2.

Если кратные связи отделены друг от друга большим количеством простых связей, такие диены относятся к классу изолированных. В этом случае взаимное влияние кратных связей в молекуле отсутствует, и следовательно их реакционная способность идентична реакционной способности изолированной кратной связи в алкенах.

Строение 1,3-бутадиена

Электронное строение молекулы бутадиена-1,3 схематически изображено на рисунке ниже:

Электронное строение молекулы бутадиена-1,3. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 3. Электронное строение молекулы бутадиена-1,3. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Длина кратных связей в молекуле бутадиена-1,3, равная 1,34 Å, соизмерима с длиной кратной связи в молекуле этилена (1,33 Å). При этом длина одинарной связи между вторым и третьим атомом углерода (1,47 Å) существенно короче простой углерод-углеродной связи в молекуле этана (1,54 Å). Дело в том, что все атомы углерода в молекуле бутадиена-1,3 находятся в sp2-гибридизации, следовательно, центральная σ-связь образована путем перекрывания соседних sp2-гибридных орбиталей, поэтому и длина ее меньше, а прочность – выше, чем в молекуле этана.

Электронные спектры 1,3-бутадиена

О сопряжении в молекуле 1,3-бутадиена и прочих диенах свидетельствуют данные УФ-спектров соответствующих соединений (рис. ниже). Увеличение степени делокализации π-электронов приводит к тому, что их переход происходит при меньшей энергии УФ-излучения, чем в несопряженных системах, при этом полоса поглощения, напротив, имеет большую интенсивность и смещены в длинноволновую часть спектра.

УФ-спектр бутадиена-1,3. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 4. УФ-спектр бутадиена-1,3. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

При поглощении энергии одного кванта света происходит переход электрона с высшей занятой (ВЗМО) на низшую свободную молекулярную орбиталь (НСМО), т.е. со связывающей π- на разрыхляющую π*-орбиталь. Смещение максимума поглощения в длинноволновую область указывает на сближение энергетических уровней этих орбиталей (рис. ниже). В предельном случае, когда в молекуле полиена содержится более семи сопряженных π-связей, разность энергий ВЗМО и НСМО настолько мала, что эти вещества начинают поглощать уже в видимой области спектра, т.е. эти соединения окрашены.

Молекулярные орбитали молекул этилена и бутадиена-1,3. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 5. Молекулярные орбитали молекул этилена и бутадиена-1,3. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Методы получения сопряженных диенов

Бутадиен-1,3 (дивинил) – газообразное вещество, температура конденсации которого составляет -4,5°С.

Наиболее эффективным способом получения дивинила является способ, разработанный в США: каталитическое дегидрирование природного бутана и бутиленов, содержащихся в газах термической переработки нефти. При этом используются алюмо-хромовые катализаторы при температуре 500 - 650°С:



Рисунок 6.

В Германии промышленный способ получения дивинила заключается в дегидратации спирта, содержащего две гидроксильные группы:



Рисунок 7.

В СССР был разработан промышленный способ получения дивинила по методу С.В. Лебедева: из этилового спирта при температуре 400 - 500°С над катализатором $MgO-ZnO$. Данная реакция включает несколько стадий: дегидрирование спирта до соответствующего альдегида, альдольную конденсацию последнего, восстановление полученного альдоля до бутандиола-1,3 с последующей дегидратацией:



Рисунок 8.

Вкратце эта реакция записывается как:



Рисунок 9.