Химические свойства алкадиенов

Химические свойства алкадиенов

Характерные реакции диенов аналогичны взаимодействиям, в которых участвуют алкеновые углеводороды, однако из-за типологических различий, вызванных появлением второй связи С=С, диенам свойственны некоторые особенности.

Реакции алленов

Диены с кумулированными связями сходны по свойствам с алкенами и присоединяют водород, гидроксогруппу или галогены по обеим связям по донорно-акцепторному механизму:

• ;
• ;
• .

Аллены – неустойчивые соединения. В щелочной или кислой среде они претерпевают молекулярные перегруппировки с образованием сопряженных диенов либо алкинов:

;

.

Типичные реакции сопряженных алкадиенов

При наличии сопряжения специфика протекания химических взаимодействий, в первую очередь присоединения, обусловлена резонансным, или мезомерным, эффектом. Он состоит в непрерывном смещении электронной плотности по сопряженной системе.

Реакции присоединения

Для алкадиенов с сопряжением характерно преимущественное присоединение к 1 и 4 позициям системы  с появлением двойной связи между атомами 2 и 3. Реакция идет с промежуточной стадией, на которой возникает карбониевый ион – карбкатион:

Гидрирование

Так как в мезомерном карбониевом катионе существуют два реакционных центра, водород присоединяется и по 4, и по 2 положению:

.

Диены присоединяют водород и как свободный радикал. В этом случае гидрирование алкадиенов протекает главным образом по положению 1,4:

.

Галогенирование

Результатом процесса является смесь, в которой соотношение продуктов 1,2- и 1,4-присоединения определяют условия реакции (1:4 при -80℃ и 4:1 при +40℃):

.

Гидратация и гидрогалогенирование

Аналогично алкадиены присоединяют водород и галоген, водород и гидроксогруппу:

.

Полимеризация

Сопряженные диены полимеризуются присоединением по обеим связям С=С с образованием каучуков.

Промышленное значение имеет полимеризация алкадиенов в соответствии с первыми двумя типами присоединения.

Натуральный каучук синтезируется как цис-полимер 2-метилбутадиена (изопрена) в соке тропического растения гевея. Продукт транс-полимеризации изопрена – гуттаперча.

Важную роль играют процессы сополимеризации диенов с другими соединениями, позволяющие получать материалы с заданными свойствами:

;

Реакции окисления

Диены охотно окисляются. Состав продуктов окисления зависит от условий.

Мягкое окисление

В нейтральной среде на холоду раствор перманганата калия окисляет диены до четырехатомных спиртов. Процесс обусловлен распадом π-связей и не сопровождается разрушением углеродного скелета.

Жесткое окисление

В присутствии кислоты полностью распадаются связи С=С, а углеродные атомы 1, 2, 3, 4 соединяются с гидроксильными и кислородными радикалами:

.

Полное окисление

Процессы горения алкадиенов в зависимости от количества реагирующего кислорода происходят с образованием разных продуктов по общей схеме:

;

;

;

.

Это интересно:

Вещества и их свойства. Чистые вещества и смеси. Превращения веществ

Понятие химического элемента. Простые и сложные вещества

Качественные реакции (таблица)

Для установления класса органического соединения используются несколько характерных реакций. Поскольку главный признак алкадиенов – две связи типа С=С, методы ее обнаружения аналогичны качественным реакциям на прочие непредельные углеводороды – алкены и алкины.

Существуют также методы, позволяющие определить, в каких позициях находятся двойные связи в исследуемом соединении. При разрушении связей С=С фрагменты углеродного скелета образуют новые соединения, состав которых дает возможность судить о структуре диена.

Применение качественных реакций – первый этап исследования органического вещества. Точное установление его состава и структуры производится посредством физико-химических и физических методов анализа.