Строение алкадиенов и их особенности
Общие сведения о строении алкадиенов
Общая формула алкадиенов CnH2n-2. В названии углеводородов этого класса присутствует суффикс –диен.
По взаимному расположению двойных связей различают:
— кумулированные алкодиены (1, 2 –диены), в молекулах которых двойные связи непосредственно примыкают друг к другу:
H2C = C = CH2 (пентадиен -1, 2).
— сопряженные алкодиены, в молекулах которых двойные связи разделены одной одинарной связью –С — С-
H2C = CH – CH = CH2 (бутадиен – 1, 3).
— изолированные алкодиены, в молекулах которых двойные связи разделены одним и более sp3 –гибридизованными атомами углерода:
H2C = C – (CH2)n – C = CH2, где n 1.
Электронное строение алкадиенов и их особенности
Рассмотрим строение алкадиенов на примере простейшего представителя сопряженных диенов — бутадиена – 1, 3. Все четыре атома углерода в бутадиене – 1, 3 находятся в состоянии sp2— гибридизации. Они лежат в одной плоскости и составляют σ-скелет молекулы (рис. 1). Негибридизованныеp-орбитали каждого атома углерода перпендикулярны плоскости σ-скелета и параллельны друг другу, что создает условия для их взаимного перекрывания. Перекрывание происходит не только между атомами С-1 – С-2 и С-3 – С-4, но и частично между атомами С-2 – С 3. При перекрывании четырех p-орбиталей происходит образование единого π — электронного облака, т.е. сопряжение двух двойных связей. Этот тип сопряжения называется π, π – сопряжением, так как взаимодействуют орбитали π-связей.
Рис. 1. Строение молекулы бутадиена – 1, 3.
В сопряженной системе π-электроны уже не принадлежат определенным связям, они делокализованы, т.е. электронная плотность распределена по всей сопряженной системе, по всем связям и атомам.
Примеры решения задач
| Задание | Напишите структурные формулы следующих органических соединений: а) пентадиена – 1, 4; б) 2, 3 –диметилгексадиена -2, 4; в) 3-изопропилгексадиена -1,3;
г) 2,2,7,7-тетраметилоктадиена-3,5. Какие из названных вещества имеют сопряженные двойные связи? |
| Ответ | Структурные формулы указанных веществ будут выглядеть следующим образом:
а) H2C = CH – CH2 – CH = CH2 (пентадиен – 1, 4). б) H3C – C(CH3) = C(CH3) – CH = CH – CH3 (2, 3 –диметилгексадиен -2, 4). в) H2C=CH-C(-CH2-CH(CH3)2) =CH2–CH2 – CH3 (3-изопропилгексадиен -1,3). г) H3C – C(CH3)2 – CH = CH – CH = CH – C(CH3)2 – CH3 (2,2,7,7-тетраметилоктадиен-3,5). Сопряженными алкодиенами называют вещества, в молекулах которых двойные связи разделены одной одинарной связью –С — С-. Среди представленных выше соединений сопряженными алкадиенами являются 2, 3 –диметилгексадиен -2, 4; 3-изопропилгексадиен -1,3 и 2,2,7,7-тетраметилоктадиена-3,5. |
| Задание | Какой объем водорода, измеренный при нормальных условиях, может быть присоединен к 16,2 г бутадиена-1,3 при его гидрировании? | |
| Решение | Реакции присоединения в сопряженных алкадиенах протекают по механизму 1,4-присоединение. Запишем уравнение реакции гидрирования бутадиена-1,3:
H2C = CH – CH = CH2 + H2 → H3C –CH = CH – CH3. Найдем количество вещества бутадиена-1,3 (молярная масса равна 54 г/моль): n = m / M; n (C4H6) = m (C4H6) / M (C4H6); n (C4H6) = 16,2 / 54 = 0,3 моль. Согласно уравнению реакции n (H2) :n (C4H6) = 1:1, т.е. n (H2) = n (C4H6) = 0,3 моль. Найдем объем водорода, который потребовался для участия в реакции гидрирования: V = n × Vm; V (H2) = n (H2) × Vm; V (H2) = 0,3 × 22,4 = 6,72 л. |
|
| Ответ | Объем водорода равен 6,72 л. |
