Хімічні властивості алкадієнів

Атоми вуглецю в молекулі бутадієну знаходяться в sp² - гібридному стані, що означає розташування цих атомів в одній площині і наявність біля кожного з них однією p-орбіталі, зайнятою одним електроном і розташованої перпендикулярно до згаданої площини.

a)	б)
Схематичне зображення будови молекул бутадієну(а) і вид моделі зверху (b).

Перекриття електронних хмар між С₁–С₂ і С₃–С₄ більше, ніж між С₂–С₃. p- орбіталі всіх атомів вуглецю перекриваються один з одним, тобто не тільки між першим і другим, третім і четвертим атомами, але і також між другим і третім. Звідси видно, що зв'язок між другим і третім атомами вуглецю не є простим σ-зв'язком, а володіє деякою густиною π-електронів, тобто слабким характером подвійного зв'язку. Це означає, що π-електрони не належать строго певним парам атомів вуглецю. В молекулі відсутні в класичному розумінні одинарні і подвійні зв'язки, а спостерігається делокализація πелектронів, тобто рівномірний розподіл π-електронної густини по всій молекулі з утворенням єдиної π-електронної хмари.

Таким чином, молекула бутадiєну-1,3 характеризується системою зв'язаних подвійних зв'язків. Така особливість в будові дієнових вуглеводнів робить їх здатними приєднувати різні реагенти не тільки до сусідніх вуглецевих атомів (1,2- приєднання), але і до двох кінців зв'язаної системи (1,4- приєднання) з утворенням подвійного зв'язку між другим і третім вуглецевими атомами. Відзначимо, що дуже часто продукт 1,4- приєднання є основним.

Розглянемо реакції галогенування і гідрогалогенування зв'язаних дієнів.

3,4-дибромбутен-1

1,4-дибромбутен-2

3-хлорбутен-1

1-хлорбутен-2

 

Як видно, реакції бромування і гідрохлорування призводять до продуктів 1,2- і 1,4- приєднання, причому кількість останніх залежить, зокрема, від природи реагенту і умов проведення реакції.

Важливою особливістю зв'язаних дієнових вуглеводнів є, крім того, їх здатність вступати в реакцію полімеризації. Полімеризація, як і у олефінів, здійснюється під впливом каталізаторів або ініціаторів. Вона може протікати по схемах 1,2- і 1,4- приєднання.

АЛКІНИ.

АЦЕТИЛЕНОВІ ВУГЛЕВОДНІ (АЛКІНИ) – це органічні сполуки, які складаються тільки з вуглецю і водню і містять потрійний (≡)зв'язок.

Загальна формула алкінів C_nH_2n-2.

Назви алкінів походять від грецьких та латинських числівників з додаванням суфікса – ін.

Алкіни утворюють гомологічний ряд. Перший член гомологічного ряду алкінів – етин С₂Н₂ HC≡CH (традиційна назва ацетилен, тому алкінові вуглеводні називають ще ацетиленовими).

Добування

1) піроліз метану (промисловий метод одержання):

2CH₄ –– ^1500°C → HC≡CH + 3H₂

2) з карбіду кальцію при взаємодії з водою:

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + HC≡CH
ацетилен

Електронна будова потрійного зв’язку

Розглянемо будову ацетилену С₂Н₂ (НС≡СН): у кожного атома вуглецю стають гібридними 2 електронні орбіталі, утворені 1s- і 1p-електронами (sp-гібридизація). Гібридні орбіталі утворюють s-зв’язок з атомами водню і між атомами вуглецю. Негібридні орбіталі (два р-електрони) утворюють два π-звязки між атомами вуглецю, вони знаходяться у двох взаємно перпендикулярних площинах:

sp-гібридизація, кут 180°

þ Потрійний зв’язок – це ковалентний зв’язок, який складається з одного s- і двох π- звязків. Потрійному зв’язку відповідає sp гібридизація.

Фізичні властивості алкінів

За фізичними властивостями три перші представники гомологічного ряду алкінів за нормальних умов являють собою гази, далі ідуть рідини (С₅-С₁₅), а починаючи з вуглеводню С₁₆Н₃₀ алкіни є твердими речовинами. Зміни температур плавлення та кипіння в гомологічному ряді алкінів підпорядковуються основним закономірностям, характерним для алканів і алкенів.

Хімічні властивості

I. Реакції приєднання:

1) гідрування:

CH₃–C≡CH ––^t°,Pd;H2•→ CH₃–CH=CH₂ ––^t°,Pd;H2→ CH₃–CH₂–CH₃(пропан)

проп ін проп ен проп ан

2) галогенування:

HC≡CH ––^Br2→ CHBr=CHBr ––^Br2→ CHBr₂–CHBr₂
етін 1,2 – диброметен 1,1,2,2- тетраброметан

3) гідрогалогенування:
CH₃–C≡CH––^HBr→CH₃–CBr=CH₂ ––^HBr→ CH₃–CBr₂–CH₃

2-бромпропен-1 2,2-дибромпропан 2,2-дибромпропан

4. гідратація. Реакція М.Г. Кучерова,

вініловий спирт

При гідратації ацетилену в умовах реакції Кучерова як проміжний продукт утворюється єнол – ненасичений спирт, який є нестійкий, швидко ізомеризується в більш стійку карбонільну сполуку оцтовий альдегід.

5) полімеризація (тримеризация ацетилена):

	+		–– ^600°C,^C →
ацетилен				бензен