СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ДИЕНОВ

Простейшим сопряженным алкадиеном является бутадиен-1,3:

Все четыре атома углерода в его молекуле находятся в состоянии sp²-гибридизации и располагаются в одной плоскости. Негибридные р-орбитали расположены перпендикулярно плоскости. Боковое перекрывание этих орбиталей с образованием π-связей происходит не только между первым и вторым, третьим и четвертым атомами углерода, между которыми обозначена двойная связь, но и частично между вторым и третьим атомами (рис. 3).

Рисунок 3. Схема образования π-связей в молекуле бутадиена-1,3.

Такое взаимодействие двух соседних π-связей называется сопряжением. Четыре р-электрона образуют общее π-электронное облако. При этом меняются свойства связей: двойная связь становится длиннее по сравнению с обычной двойной связью, а простая – укорачивается:

Напомним, что длина простой связи в алканах составляет 0,154 нм, а двойной связи в алкенах – 0,134 нм.

Имея двойные связи в молекулах, диеновые углеводороды вступают в обычные реакции присоединения: обесцвечивают бромную воду, присоединяют водород и галогеноводороды. Однако эффект сопряжения накладывает свои особенности на протекание этих реакций. Присоединение может протекать в двух направлениях: к одной из двойных связей (1,2-присоединение) или к крайним атомам сопряженной системы с образованием новой двойной связи в центре молекулы (1,4-присоединение). Так, при неполном бромировании бутадиена-1,3 могут образовываться два разных продукта:

В обычных условиях или при небольшом нагревании основным является продукт 1,4-присоединения – 1,4-дибромбутен-2.

Практически важной является полимеризация сопряженных диенов, которая также протекает в основном по типу 1,4-присоединения. Полимеризацией бутадиена-1,3 получают бутадиеновый (дивиниловый) каучук:

Аналогичная реакция с 2-метилбутадиеном (изопреном) дает синтетический изопреновый каучук, который по строению и свойствам близок к натуральному:

Таким образом, основной областью применения сопряженных диенов является синтез каучуков.

Основной промышленный способ получения диенов – дегидрирование соответствующих алканов:

Первым промышленным способом получения бутадиена из этилового спирта была реакция Лебедева (1928 г.), в ходе которой под действием катализаторов протекает одновременно дегидратация и дегидрирование исходного вещества: