Лекция № 5 Тема: Алкадиены. Циклоалканы

углеводородов.
3.Синтетический и натуральный каучуки.
Синтез каучука по методу Лебедева.

Современные методы синтеза каучука.
4.Циклоалканы.

ненасыщенные углеводороды, содержащие в своем углеродном скелете две двойные связи.

Их также называют диеновыми углеводородами.
Общая формула гомологического ряда алкадиенов — СnН2n-2. Следует иметь в виду, что такая же формула соответствует и другим гомологическим рядам — например, алкинов или циклоалкенов.
 

относительно друг друга: 1). Двойные связи расположены вплотную одна к другой.

Такие углеводороды называются кумулированными:

СН2=С=СН-СН2-СН3

–связями):
СН2=СН-СН2-СН=СН2
Такие алкадиены носят название изолированных. Их химические свойства ничем не

отличаются от свойств обычных алкенов (разумеется, с учетом того, что в реакцию могут вступать две никак не зависящие друг от друга двойные связи).

то их называют сопряженными. В этом случае в молекуле двойные

и одинарные связи чередуются,
как, например, в бутадиене-1,3, который является простейшим сопряженным алкадиеном:
СН2=СН—СН=СН2 Соединения с чередующимся расположением двойных связей отличаются по свойствам как от алкенов, так и от других типов алкадиенов. Особенности химического поведения этих соединений объясняются наличием сопряжения. Сопряжение — образование единого электронного облака в результате взаимодействия негибридизо-
ванных р-орбиталей в молекуле с чередующимися двойными и одинарными связями.

диен. Для
указания положения двойной связи главную
углеродную цепь номеруют

так, чтобы в неё
входили обе двойные связи, и нумерацию
начинают с того конца, где ближе связи.
Названия дают аналогично алканам, только
Окончание -ан меняют на окончание –адиен.
Цифрой в конце названия указывают номера
атомов углерода с двойными связями.

для алкадиенов. Главная особенность химии сопряженных диенов в том, что

на первой ступени образуется не только обычный продукт 1,2- присоединения, но и продукт 1,4-присоединения

конкретных условий. При избытке брома образуется тетрабромид:
Аналогичным образом присоединяются хлор,

галогеноводороды, вода (в присутствии сильных кислот) и некоторые другие вещества.

основе синтеза каучуков:
nСН2 = СН – СН = СН2 →

(- СН2 = СН – СН = СН2-)n
полибутадиен

— основная
область применения диеновых углеводородов
(главным образом бутадиена и

изопрена).
Синтетический каучук в промышленном масштабе
впервые был получен в 1932 г. в нашей стране по
способу С. В. Лебедева:

две стадии. 1. Получение бутадиена из этилового спирта в присутствии катализатора

(Аl2О3, ZnO):

формулой (-СН2-СН=СН-СН2-)n

углеводороды, которые содер-
жатся в нефтяных газах и продуктах переработки
нефти.

Процесс проходит ступенчато:
Дегидрирование
tº, Кt
С4Н10 → СН2 = СН – СН = СН2 + 2Н2
2. Полимеризация
nСН2 = СН – СН = СН2 → (- СН2 - СН = СН - СН2 ) n
Синтетические каучуки, также как и натуральныеподвер-
гаються вулканизации (нагр. с серой) – получается
резина.

метиле-
нывых групп (-СН2-), соединённых в замкнутые

циклы ординарными связями. Циклоалканы и их производные относятся к алициклическим соединениям.
По числу атомов углерода в цикле циклоалканы делят на малые (3 или 4 атома), обычные (5-7), средние (8-12) и большие (13 и более).
Названия циклоалканов образуют, прибавляя префикс "цикло" к названию ациклического неразветвленного алкана с тем же числом атомов углерода, например циклогексан. Нумерацию в цикле производят таким обра- зом, чтобы заместители получили наименьшие номера.
Низшие циклоалканы - циклопропан и циклобутан - газы, остальные циклоалканы - жидкости или твердые вещества , плохо растворимы в воде, легко - в органических растворителях.

этиленовым углеводородам.
Представителями этого ряда соединений являются:

циклопропан циклобутан









циклопентан циклогексан

изображают
без символов C и H простыми геометрическими фигу-
рами :

связанные:
a)     с числом углеродных атомов в кольце :
этилциклопропан
метилциклобутан

1,2-диэтилциклопентан

также возможна цис-транс-изомерия. Метильные группы в приведенных примерах могут располагаться

по одну сторону плоскости кольца (такой изомер называется цис-изомером) и по разные стороны (такой изомер называется транс-изомером).

цикла. В цис-изомерах заместители находятся по одну сторону от плоскости

кольца, в транс-изомерах – по разные, поэтому она называется пространственной:

- С7.
2. Действие активных металлов на дигалогензамещенные алканы (реакция Вюрца)

приводит к образованию различных циклоалканов:

Вместо металлического натрия используется также порошкообразный цинк.

Пpи ноpмальных условиях циклопpопан и циклобутан – газы, циклоалканы С5

– С16 – жидкости, начиная с С17, – твердые вещества. Температуры кипения циклоалканов выше, чем у соответвующих алканов. Это связано с более плотной упаковкой и более сильными межмолекулярными взаимодействиями циклических структур.

устойчивость. Трех- и четырехчленные циклы (малые циклы), являясь насыщенными, тем

не менее, резко отличаются от всех остальных предельных углеводородов. Валентные углы в циклопропане и циклобутане значительно меньше нормального тетраэдрического угла 109°28’, свойственного sp3-гибридизованному атому углерода.

к раскрытию под действием реагентов. Поэтому циклопропан, циклобутан и их

производные вступают в реакции присоединения, проявляя характер ненасыщенных соединений. Легкость реакций присоединения уменьшается с уменьшением напряженности цикла в ряду: циклопропан > циклобутан >> циклопентан.
Наиболее устойчивыми являются 6-членные циклы, в которых отсутствуют угловое и другие виды напряжения.
Малые циклы (С3 – С4) довольно легко вступают в реакции гидрирования:

гидрирования:
При каталитическом гидрировании трех-четырех- и пятичленные циклы разрываются

с образованием алканов.
+ H2  120ºC,Ni   CH3–CH2–CH3
пропан + H2   300ºC,Pd   CH3–CH2–CH2–CH2–CH3
пентан

склонен к реакциям присоединения:

реакции, в
которых сохраняется циклическая структура,
т.е. реакции замещения:

обычных условиях, при нагревании сильные окислители превращают их в двухосновные

карбоновые кислоты с тем же числом углеродных атомов:
О О
+ [О]→ НО - С – СН2 –СН2 – СН2 – СН2 – С –ОН
адипиновая кислота

в состав нефти. В нефтехимической промышленности нафтены являются источником получения

ароматических углеводородов путем каталитического крекинга. Так же смолы деревьев построены на циклоалканах, циклоалканы входят в состав восточных благовоний, мускус, камфора, амбра, мятные и лимонные масла, и т.д. Они находят применение в разных областях народного хозяйства. Так, циклопентан используется в разных синтезах и как добавка к моторному топливу для повышения качества. Циклогексан используется для синтеза полупродуктов при производстве синтетических волокон найлона и капрона. Так же они содержаться в сильнейших растительных ядах, которые опасны для человека, зафиксировано примерно 100 тыс. смертей.

содержит циклопентановый блок. Циклоалканы не обошли стороной витамины, например витамины

группы «Д», а он в свою очередь является ключевым фактором, определяющим всасывание кальция. Циклоалканы присутствуют в незаменимых гормонах, без которых человеку не выжить, в желчных кислотах, и в половых гормонах - тестостерон, — основной мужской половой гормон, без которого невозможно размножение. Вообщем роль циклоалканов в жизни человека огромна, она может быть полезна и может быть опасна, и можно еще очень долго перечислять, где и для чего он используется.