الخصائص العامة للكادين

Alkadienes هم ممثلون للهيدروكربونات غير المشبعة التي تحتوي على رابطتين مزدوجتين في هيكلها الكربوني ، وهذا هو السبب في أنها تسمى أيضًا هيدروكربونات ديين.

ولكن ما هي الصيغة العامة للسلسلة المتماثلة للكادين:

СnН2n-2.

لكن هذه الصيغة تتوافق أيضًا مع السلسلة المتجانسة من الألكينات ، وكذلك الألكينات الحلقية.

يخبرنا اسم الفصل عن وجود رابطتين مزدوجتين في الجزيء ، حيث "di" تعني اثنين ، ويتم ترجمة "en" على أنها رابطة ، أي رابطة مزدوجة.

تصنيف الديانات

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه وفقًا للترتيب المتبادل للروابط المزدوجة ، يمكن تقسيم الديانات إلى مجموعات مثل:

المجموعة الأولى

الديانات المتراكمة. هذه هي المركبات التي تحتوي جزيئاتها على رابطتين مزدوجتين تقعان على نفس ذرة الكربون (1،2-ديين)

المجموعة الثانية

الديانات المترافقة. وتشمل هذه الألكاديين ، في جزيئاتها يوجد رابطان مزدوجان مفصولان برابطة واحدة أو رابطة واحدة:

إليك نوع الكادينات التي لها روابط مترافقة يمكن أن تحتوي عليها أحيانًا:

CH2-CH-CH-CH2

المجموعة الثالثة

ديانات معزولة. وتشمل هذه المركبات التي يكون للجزيئات فيها رابطان مزدوجان ، علاوة على ذلك ، يتم فصل هذه الروابط المزدوجة بواسطة عدة روابط مفردة.

CH2 = CH-CH2-CH = CH2

التماثل والتسمية

إذا أخذنا في الاعتبار قياس التماثل للكادين ، فينبغي أن يقال إنها تتميز بكل من التساوي القياس الهيكلي والمكاني.

في الشكل أدناه ، نرى أمثلة على التساوي القياس الهيكلي والمكاني:

أما فيما يتعلق بتسمية الكاديين فهناك القواعد الآتية:

أولاً ، يجب أن تحتوي السلسلة الرئيسية بالضرورة على رابطين مزدوجين ؛
ثانيًا ، يبدأ الترقيم ، كقاعدة عامة ، من النهاية التي تكون الرابطة المتعددة أقرب منها ؛
ثالثًا ، يطلقون أسماء على البدائل ويشيرون إلى ذرات الكربون التي ينطلقون منها ؛
رابعًا ، يطلق على ذرات الكربون اسم Alkadiene ، وعادةً ما يكون من تلك الذرات التي تشكلت منها الرابطة المزدوجة.

الحصول على الكاديين

إذا أخذنا في الاعتبار مسألة الحصول على ديانات ، كقاعدة عامة ، فإنهم يستخدمون:

1. طريقة S.V. ليبيديف. بمساعدته ، تم إنشاء إنتاج بوتادين من كحول الإيثيل في الصناعة. أساس هذه الطريقة ، التي طورها ليبيديف ، هو رد الفعل:

425 درجة مئوية ، Al2O3 ، ZnO
2CH3-CH2-OH ------------------> CH9 = CH-CH = CH9 + 2H2O + H2

كان سيرجي فاسيليفيتش ليبيديف كيميائيًا مشهورًا كرس أبحاثه العلمية لبلمرة وأزمرة وهدرجة الهيدروكربونات غير المشبعة. عن طريق بلمرة 1.3-بوتادين تحت تأثير الصوديوم ، تمكن من الحصول على المطاط الصناعي.

2. طريقة نزع الهيدروجين. من أكثر الطرق الصناعية شيوعًا للحصول على بوتادين 1.3 هو نزع الهيدروجين التحفيزي. ن- البيوتان المعزول عن أجزاء من تكرير الزيت:

CH3-CH2-CH2-CH3 -> CH2 = CH-CH = CH2 + 2H2

عند النظر في هذه العملية ، يمكن تكوين كل من بيوتين -1 وبيوتين -2 في مرحلته الأولى.

يتم الحصول على Isoprene (2-methylbutadiene-1،3) عن طريق نزع الهيدروجين من 2-methylbutane.

3. طريقة نزع الهالوجين. للحصول على الألكاديين ، يمكنك استخدام الطريقة المخبرية القياسية ، وهي طريقة تفاعل الإزالة.

عندما يتعرض محلول كحول قلوي إلى ألكانات ثنائية برومو ، يمكننا ملاحظة عملية فصل جزيئي هاليد الهيدروجين وتكوين رابطتين مزدوجتين:

الخصائص الفيزيائية

أما بالنسبة للخصائص الفيزيائية للكادين ، مع رابطة مزدوجة معزولة ، فلها نفس خصائص الألكينات العادية.

في ظل الظروف العادية ، يكون عنصر 1.3-بوتادين غازًا مسالًا بسهولة وله رائحة كريهة إلى حد ما. والأيزوبرين والدينات السفلية الأخرى عبارة عن سوائل عديمة اللون ومنخفضة الغليان. أما بالنسبة للديانات العليا ، فيتم تقديمها على شكل مواد صلبة.

الخواص الكيميائية

كما تعلم بالفعل ، فإن الخواص الكيميائية والفيزيائية للألكاديين تشترك كثيرًا مع الألكينات ، على الرغم من أن الألكاديين المترافق لها الفروق الدقيقة الخاصة بها وتكون أكثر نشاطًا.

1. بالنسبة للكادين ، يكون تفاعل الإضافة مميزًا ، ويمكنهم إضافة كل من الهيدروجين والهالوجينات ، وهاليدات الهيدروجين.

الميزة الرئيسية لـ dienes هي أن لديهم القدرة على ربط ليس فقط الجزيئات 1،2 ، ولكن أيضًا المنتج الإضافي 1،4:

يعتمد المسار المفضل لرد الفعل ، كقاعدة عامة ، على شروط وطريقة التنفيذ.

2. الخاصية الكيميائية التالية للدين هي تفاعلات البلمرة. يمكن أن يحدث تحت تأثير الكاتيونات أو الجذور الحرة. وكقاعدة عامة ، تؤدي بلمرة هذه المركبات إلى تكوين بوليمرات لها خصائص تشبه المطاط الطبيعي. لذلك ، يمكننا القول أن المجال الرئيسي لتطبيق بوتادين وإيزوبرين هو إنتاج المطاط الصناعي.

المطاط الطبيعي والاصطناعي. ممحاة

حتى تعلم الإنسان إنتاج المطاط الصناعي ، كان المطاط الطبيعي يستخدم في الصناعة حتى ذلك الحين. تم الحصول على هذا المطاط بمساعدة نباتات المطاط ، عن طريق عزل عصير حليبي ، أي ما يسمى اللاتكس. يعتبر نبات Hevea ، الذي ينمو في أمريكا اللاتينية ، النبات الأكثر قيمة لعزل المطاط الطبيعي.

تم إجراء عدد كبير من الدراسات في هذا المجال ، والتي كشفت أن المطاط الطبيعي يحتوي على مادة البولي إيزوبرين cis ، أي أنه عبارة عن بوليمر يتوافق في تركيبته مع الأيزوبرين (2-ميثيل بوتادين -1،3).

ولكن بفضل التجارب والأبحاث المختلفة ، تمكن المخترع الأمريكي تشارلز نيلسون جوديير من تقسية المطاط بالكبريت. اكتشف أنه عند تسخين المطاط بالكبريت ، تكون النتيجة مادة مرنة نوعًا ما ، والتي تتجاوز المطاط في الخصائص التقنية. هذه هي الطريقة التي تمكنت بها Goodyear من الحصول على المطاط.

لاحظ تشارلز نيلسون ، بعد الفلكنة ، أنه بسبب جسور الكبريتيد ، يحدث الترابط المتقاطع لسلاسل البوليمر ، ونتيجة لذلك ، تزداد القوة والمقاومة للمواد العضوية والمذيبات المختلفة.

ومع بدء النمو السريع للصناعة في القرن العشرين ، ازدادت أيضًا الحاجة إلى المطاط. لكن استخدام المطاط الطبيعي على نطاق صناعي لم يكن فعالًا من حيث التكلفة ومكلفًا للغاية ، لذلك كان على العلماء البحث عن طرق للحصول على المطاط الصناعي.

ولكن ، في البداية ، لم يكن كل شيء بهذه البساطة في هذا المجال ، وكان المطاط الأول الذي تم الحصول عليه يشبه الراتينج عن بعد ، والذي ، علاوة على ذلك ، كان ذو جودة رديئة للغاية أثناء عملية الفلكنة.

كما تعلمون بالفعل ، من درس اليوم ، تم الحصول على المطاط الصناعي باستخدام طريقة الكيميائي S.V. Lebedev فقط في عام 1932 ، في نفس الوقت الذي اكتسب فيه إنتاجه نطاقًا صناعيًا.

اعتمدت هذه الطريقة الملائمة من الناحية التكنولوجية لإنتاج المطاط على بلمرة 1.3-بوتادين باستخدام محفز مثل معدن الصوديوم.

بفضل هذه التقنية ، كان من الممكن الحصول على بولي بيوتاديين ، والذي كان له خصائص تكنولوجية جيدة إلى حد ما. ولكن حتى هنا ، لم يكن كل شيء سلسًا كما أردنا ، لأن البوليمر الناتج كان غير مجسم منتظم ، وبالتالي ، فإن المطاط المنتج على أساسه لم يختلف في مرونة معينة وكان أقل جودة من المطاط الذي تم الحصول عليه من الطبيعي ممحاة.

لكن الأيزوبرين والبوليمرات المجسمة المنتظمة ، تمكن العلماء من الحصول عليها فقط في الخمسينيات من القرن العشرين.

بالطبع ، في الوقت الحاضر ، تتيح التقنيات الحديثة في الصناعة الكيميائية إنتاج أنواع متعددة من المطاط الصناعي ليس نوعًا واحدًا. تلقت أنواع المطاط الصناعي مثل الأيزوبرين ، والبيوتادين ، والكلوروبرين ، والستايرين ، وما إلى ذلك ، استخدامًا واسعًا كمونومرات.

أيضًا ، المطاط ، الذي يتم إنتاجه على أساس البوليمرات المشتركة للكادين ، والروابط المزدوجة المفصلية ، وكذلك مشتقات الألكينات ، تحظى بشعبية كبيرة.

تتميز هذه الأنواع من المطاط بما يلي: المرونة الجيدة والقوة ومقاومة الصقيع. بالإضافة إلى ذلك ، قللت هذه الأنواع من المطاط من نفاذية الغاز ، كما أنها مقاومة للأشعة فوق البنفسجية وعوامل الأكسدة المختلفة.

الواجب المنزلي

أجب عن الأسئلة وحل هذه المهام.

Alkadienes- الهيدروكربونات غير المشبعة ، والتي تشتمل على رابطتين مزدوجتين. الصيغة العامة للكادين هي ج ن H 2n-2.

إذا كانت الروابط المزدوجة في سلسلة الكربون بين ذرتين أو أكثر من ذرات الكربون ، فإن هذه الروابط تسمى معزول. لا تختلف الخصائص الكيميائية لمثل هذه الديانات عن الألكينات ، فقط رابطان يدخلان في التفاعل ، وليس واحدًا.

إذا تم فصل السندات المزدوجة بواسطة واحد فقط σ - اتصال ، فهذا اتصال مترافق:

لو ديينيبدو مثل هذا: ج = ج = ج، ثم تتراكم هذه الرابطة ، ويسمى ديين - ألين.

هيكل الكاديين.

π - تتداخل السحب الإلكترونية للروابط المزدوجة مع بعضها البعض ، مكونة واحدة π -غيم. في النظام المترافق ، يتم فصل الإلكترونات عن كل ذرات الكربون:

كلما زاد طول الجزيء ، كان أكثر استقرارًا.

الايزومرية للكادين.

إلى عن على دينالتماثل المميز للهيكل الكربوني ، تماثل موضع الروابط المزدوجة والتشابه المكاني.

الخصائص الفيزيائية للكادين.

بوتادين -1،3 غاز مسال سهل وله رائحة كريهة. والأيزوبرين سائل.

الحصول على دين.

1. نزع الهيدروجين من الألكانات:

2. رد فعل ليبيديف(نزع الهيدروجين والجفاف المتزامنين):

الخواص الكيميائية للكادين.

تعود الخواص الكيميائية للكادين إلى وجود روابط مزدوجة. يمكن أن يستمر تفاعل الإضافة في اتجاهين: 1.4 و 1.2 - إضافة. فمثلا،

يتم تضمين Alkadienes في فئة الهيدروكربونات ولها رابطان مزدوجان. ما هي الخصائص الفيزيائية والكيميائية المعروفة للكادين ، وما هي خصوصية هذه المركبات؟

الخصائص العامة للكادين

Alkadienes هي هيدروكربونات غير مشبعة مع اثنين من روابط الكربون والكربون المزدوجة. عندما تكون الروابط المزدوجة في alkodienes بين ذرتين أو أكثر من ذرات الكربون ، تعتبر هذه الروابط معزولة.

أرز. 1. صيغة Alkadienes الهيكلية.

تتصرف الألكوديانات المعزولة بنفس الطريقة التي تتصرف بها الألكينات من حيث خواصها الكيميائية. فقط ، على عكس الألكينات ، هناك رابطان يدخلان في التفاعل ، وليس واحدًا.

يمكن أن تكون الديانات في حالة سائلة أو غازية. الديانات السفلية عبارة عن سوائل عديمة اللون ، في حين أن البوتادين والألين من الغازات. البوتادين هو مادة البداية لإنتاج المطاط.

أرز. 2. بوتادين.

يمكن تقسيم الديانات إلى ثلاثة أنواع:

• مترافق ، حيث يتم فصل الروابط المزدوجة بروابط مفردة ؛
• ألين مع روابط مزدوجة ؛
• دين مع روابط معزولة ، حيث يتم فصل الروابط المزدوجة بعدة روابط مفردة.

الخواص الكيميائية للكادين

تعتمد الخواص الكيميائية للمركبات على الروابط المزدوجة. تتميز Alkadienes بتفاعل إضافة. إذا تم وضع رابطتين مزدوجتين في هيدروكربون ديين من خلال رابطة واحدة (موضع مترافق) ، فهناك تداخل إضافي لكثافة الإلكترون للسحابات p لرابطتين من خلال رابطة واحدة. يسمى هذا التأثير الإلكتروني تأثير الاقتران أو التأثير الميزومري. نتيجة لذلك ، يتم محاذاة الروابط على طول الطول والطاقة ، ويتم تشكيل نظام إلكتروني واحد مع إلغاء تحديد موقع الروابط p. يمكن أن يتفاعل الجزيء في اتجاهين ، بينما يعتمد إنتاجية المنتجات على ثبات الكربوهيدرات.

إذا كان موضع الروابط المزدوجة في الكادين غير مترافق ، فإن التفاعل يبدأ أولاً على طول أي من الرابطين. عند إضافة كاشف ، تحدث الإضافة المتسلسلة في رابطة أخرى ، مع تكوين مركب محدد.

يمكن أن يستمر تفاعل الإضافة في اتجاهين: 1.4 و 1.2 - إضافة. فمثلا،

CH 2 \ u003d CH-CH \ u003d CH 2 + Br 2 \ u003d CH 2 \ u003d CH + CHBr \ u003d CH 2 Br

CH 2 \ u003d CH-CH \ u003d CH 2 + Br 2 \ u003d BrCH 2 -CH \ u003d CH-CH 2 Br

Alkadienes قادرة أيضًا على البلمرة:

nCH 2 = CH-CH = CH 2 = (-CH 2 -CH = CH-CH 2 -) ن.

البلمرة هي تكوين جزيء ذو وزن جزيئي كبير من خلال الجمع بين العديد من الجزيئات التي لها روابط متعددة.

المحاضرة رقم 14

· Alkadienes.التصنيف والتسمية وأنواع الديانات. هيكل 1،3-ديين: اقتران السندات p ، مفهوم الروابط غير الموضعية ، استخدام الهياكل المحدودة لوصف هيكل البوتادين ، المعايير النوعية لمساهمتها النسبية ، طاقة الاقتران. الخصائص الفيزيائية للكادينات المترافقة وخصائصها الطيفية وطرق تحديدها.

· طرق الحصول على ديينات مترافقة: طريقة ليبيديف ، تجفيف الكحول ، من جزء البوتان - بيوتين في الزيت.

الديانات عبارة عن مركبات تحتوي على رابطتين مزدوجتين من الكربون والكربون في الجزيء. الصيغة العامة للسلسلة المتماثلة C n H 2 n-2.

اعتمادًا على ترتيب روابط الكربون والكربون المزدوجة ، يتم تقسيم الديانات إلى ثلاث مجموعات:

1) دايين مع روابط مزدوجة متراكمة (مجاورة) ، على سبيل المثال ، CH 2 = C = CH 2 (بروبادين ، ألين) ؛

2) ثنائي مع روابط مزدوجة مترافقة ، على سبيل المثال ، CH 2 = CH-CH = CH 2 (بوتادين -1،3) ؛

3) دايين مع روابط مزدوجة معزولة ، على سبيل المثال ، CH 2 = CH-CH 2 -CH = CH 2 (خماسي-1.4).

الديانات ذات الروابط المزدوجة المتراكمة هي أيزومرات الألكينات (على سبيل المثال ، البروبين والبروباديين) ، حيث يتم تحويلها عند تسخينها في وجود القلويات.

لا تختلف الديانات ذات الروابط المعزولة عمليًا عن الألكينات في تركيبها وخصائصها الكيميائية. تتميز بتفاعلات إضافة محبة للكهرباء ، والتي يمكن أن تستمر في خطوات.

تعتبر الديانات المقترنة ذات أهمية نظرية وتطبيقية أعظم.

بشكل عام ، في الكيمياء العضوية ، تسمى الأنظمة ذات الروابط المترافقة الجزيئات التي يتم فيها فصل الروابط المتعددة برابطة واحدة (s-). أبسط الأنظمة المترافقة هو بوتادين -1،3 أو ​​سي 4 ه 6. بناءً على الأفكار السابقة حول بنية الروابط الفردية والمزدوجة والثلاثية ، لا يبدو هيكل البوتادين معقدًا. توجد أربع ذرات كربون في ص 2-حالة هجينة وترتبط بثلاث ذرات متجاورة بواسطة روابط s. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التداخل غير المهجن 2 صتؤدي -orbitals بين C-1 و C-2 ، وكذلك بين ذرات الكربون C-3 و C-4 إلى تكوين رابطين مترافقين من النوع p.

ومع ذلك ، فإن بنية جزيء البوتادين أكثر تعقيدًا. لقد ثبت أن جميع ذرات الكربون والهيدروجين تقع في نفس المستوى ، حيث توجد جميع الروابط s أيضًا. المدارات p غير المهجنة متعامدة على هذا المستوى. المسافة بين ذرات الكربون C-1 و C-2 ، وكذلك بين ذرات C-3 و C-4 ، هي 0.134 نانومتر ، وهي أطول قليلاً من طول الرابطة المزدوجة في الإيثيلين (0.133 نانومتر) ، والمسافة بين C -2 و C- 3 ، التي تساوي 0.147 نانومتر ، أقل بكثير من الرابطة s في الألكانات (0.154 نانومتر).

أرز. 14.1. طول الرابطة (أ) ، تداخل ص-orbitals (ب) و MO (ج) غير الموضعي لجزيء 1.3-بوتادين

أظهرت البيانات التجريبية أن عنصر 1.3-بوتادين أكثر استقرارًا مما كان متوقعًا. غالبًا ما يتم تقدير طاقة المركبات غير المشبعة من حرارة الهدرجة. إضافة جزيء الهيدروجين إلى رابطة ثنائية كربون-كربون ، أي يصاحب تحول المركب غير المشبع إلى مركب مشبع إطلاق الحرارة. تحرر هدرجة الرابطة المزدوجة المعزولة حوالي 127 كيلوجول / مول. لذلك ، عند هدرجة رابطتين مزدوجتين ، يجب توقع إطلاق 254 كيلو جول / مول. هذا هو مقدار الحرارة المنبعثة أثناء هدرجة البنتادين -1،4 ، وهو مركب ذو روابط مزدوجة معزولة. أعطت هدرجة بوتادين 1.3 نتيجة غير متوقعة. تبين أن حرارة الهدرجة كانت 239 كيلوجول / مول ، أي 15 كيلوجول / مول أقل من المتوقع. هذا يعني أن البوتادين يحتوي على طاقة أقل (أكثر استقرارًا) مما هو متوقع.

لا يمكن تفسير الحقائق التجريبية إلا من خلال السمات الهيكلية للبوتادين (والدينات المترافقة بشكل عام).

يتم بناء الألكانات والألكينات والألكينات بواسطة روابط موضعية. تتشكل هذه الرابطة عندما يتداخل مداريان ذريان (AO) ، ويكون المدار الجزيئي الترابط الناتج (MO) ثنائي المركز ويمتد على نواتين.

في بعض المواد ، تتداخل ص- تشكل المدارات من عدة ذرات عدة MOs تغطي أكثر من ذرتين. في هذه الحالة ، يتحدث المرء عن الروابط غير الموضعية ، والتي تعتبر نموذجية فقط للأنظمة المترافقة.

لشرح زيادة الاستقرار وأطوال الروابط غير القياسية في جزيء 1.3-بوتادين ، أربعة ص 2-ذرات الكربون المهجنة الموجودة في أي ديين مترافق.

في الصيغ الكيميائية الكلاسيكية ، تعني كل شرطة رابطة كيميائية موضعية ، أي زوجان من الإلكترونات. تم تحديد الروابط بين الذرات الأولى والثانية ، وكذلك ذرات الكربون الثالثة والرابعة ، على أنها مزدوجة ، وبين ذرات الكربون الثانية والثالثة على أنها مفردة (الهيكل أ). تداخل صيظهر -orbitals ، مما يؤدي إلى تكوين اثنين من السندات p ، في الشكل. 14.1.a.

هذا الاعتبار يتجاهل تماما حقيقة أن ص- يمكن أن تتداخل أيضًا إلكترونات ذرات C-2 و C-3. يظهر هذا التفاعل باستخدام الصيغة التالية ب:

يشير القوس إلى رابطة رسمية بين الكربون الأول والرابع لجزء ديين. إن استخدام الصيغة B لوصف بنية جزيء البوتادين يجعل من الممكن تفسير انخفاض طول الرابطة C-2 - C-3. ومع ذلك ، تظهر أبسط الحسابات الهندسية أن المسافة بين ذرات الكربون الأولى والرابعة تبلغ 0.4 نانومتر ، وهو ما يتجاوز بشكل كبير طول رابطة واحدة.

نظرًا لأن وصف الصيغ الهيكلية على الورق محدود للغاية - تظهر خطوط التكافؤ الروابط الموضعية فقط - اقترح L. Pauling باستخدام ما يسمى بنظرية الرنين (طريقة مخططات التكافؤ) للحفاظ على مفهوم الروابط التساهمية والصورة المعتادة للجزيئات.

المبادئ الأساسية لهذا المفهوم:

· إذا تعذر تمثيل الجزيء بشكل صحيح بواسطة صيغة هيكلية واحدة ، فسيتم استخدام مجموعة من الهياكل الحدودية (المتعارف عليها ، الرنانة) لوصفه.

· لا يمكن تمثيل الجزيء الحقيقي بشكل مُرضٍ بأي من الهياكل الحدودية ، ولكنه يمثل تراكبها (هجين طنين).

· الجزيء الحقيقي (الرنين الهجين) أكثر استقرارًا من أي من البنى الرنانة. تسمى الزيادة في استقرار الجزيء الحقيقي طاقة الاقتران (عدم التمركز والرنين).

عند كتابة الهياكل الحدودية ، يجب استيفاء المتطلبات التالية:

· يجب أن تكون هندسة التكوينات النووية للهياكل الحدودية هي نفسها. هذا يعني أنه عند كتابة الهياكل الأساسية ، يمكن فقط تغيير ترتيب الإلكترونات p ، ولكن ليس الروابط s.

· يجب أن تكون جميع الهياكل الأساسية "هياكل لويس" ، أي ، على سبيل المثال ، لا يمكن أن يكون الكربون خماسي التكافؤ.

يجب أن تقع جميع الذرات المشاركة في الاقتران في نفس المستوى أو قريبة من نفس المستوى. سبب حالة الانحدار هو الحاجة إلى الحد الأقصى من التداخل صمداري.

· يجب أن تحتوي جميع الهياكل الحدودية على نفس عدد الإلكترونات غير المزاوجة. لذلك ، فإن الصيغة البيولوجية Г للبوتادين ليست أساسية.

فيما يلي الهياكل الحدودية للبوتادين (A و B) وتراكبها. يُظهر الخط المنقط عدم تمركز الإلكترونات p ، أي أن كثافة الإلكترون في الجزيء الحقيقي لا تتراوح فقط بين 1 و 2 و 3 و 4 ذرات كربون ، ولكن أيضًا بين 2 و 3 ذرات.

كلما كان الهيكل القانوني أكثر استقرارًا ، زادت مساهمته في الجزيء الحقيقي. الهياكل الحدودية هي خيال يعكس الترتيب الممكن ، ولكن ليس الترتيب الحقيقي للإلكترونات p. لذلك ، فإن "استقرار البنية الحدودية" هو استقرار الخيال ، وليس استقرار الجزيء الموجود في الواقع.

على الرغم من حقيقة أن الهياكل الحدودية ليست انعكاسًا للواقع الموضوعي ، فإن هذا النهج مفيد جدًا لفهم البنية والخصائص. تتناسب "مساهمة" الهياكل الحدودية في الاقتران الفعلي للإلكترونات p مع استقرارها. يتم تسهيل هذا التقييم باستخدام القواعد التالية:

1) كلما تم فصل الشحنات ، قل استقرار الهيكل ؛

2) الهياكل التي تحمل شحنات منفصلة أقل استقرارًا من الهياكل المحايدة ؛

3) الهياكل التي تحتوي على أكثر من شحنتين لا تساهم عادةً في الاقتران ؛

4) الهياكل الأكثر فاعلية هي تلك التي تحمل نفس الشحنات على الذرات المجاورة ؛

5) كلما زادت كهرسلبية الذرة التي تحمل شحنة سالبة ، زادت ثبات الهيكل ؛

6) انتهاك أطوال الرابطة وزوايا الرابطة يؤدي إلى انخفاض في استقرار الهيكل (انظر الهيكل B أعلاه) ؛

7) هيكل الحدود ، الذي يحتوي على المزيد من الروابط ، أكثر استقرارًا.

يجعل استخدام هذه القواعد من الممكن التأكيد على أنه على الرغم من أنه يمكن وصف جزيء الإيثيلين رسميًا من خلال بنيتين حدوديتين M و H (انظر أدناه) ، فإن مساهمة الهيكل المفصول بالشحنة H لا تكاد تذكر بحيث يمكن استبعادها من الاعتبار .

يجب إيلاء اهتمام خاص للحواف المزدوجة ، ما يسمى ، المستخدمة للانتقال بين الهياكل الحدودية. السهم "الرنان". تشير هذه العلامة إلى خيال الهياكل المصورة.

أكبر خطأ هو استخدام سهمين أحادي الاتجاه في اتجاهين متعاكسين في وصف الهياكل الحدودية ، مما يشير إلى حدوث رد فعل عكسي. الخطأ الفادح هو استخدام عملية التوازن في الوصف ، أي الجزيئات الموجودة حقًا ، الأسهم "الرنانة".

وهكذا ، في جزيء البوتادين بسبب الاقتران ص- المدارات المكونة من أربع ذرات كربون ، هناك زيادة في كثافة الإلكترون بين ذرات الكربون الثانية والثالثة. يؤدي هذا إلى بعض الترابط المزدوج لـ C-2 و C-3 ، والذي يتم التعبير عنه في انخفاض طول الرابطة إلى 0.147 نانومتر ، مقارنة بطول الرابطة الفردي البالغ 0.154 نانومتر.

لتوصيف الرابطة في الكيمياء العضوية ، غالبًا ما يستخدم مفهوم "ترتيب الرابطة" ، والذي يتم تعريفه على أنه عدد الروابط التساهمية بين الذرات. يمكن حساب ترتيب الرابطة بطرق مختلفة ، أحدها تحديد المسافة بين الذرات ومقارنتها بأطوال روابط الإيثان (ترتيب رابطة الكربون والكربون هو 1) ، والإيثيلين (ترتيب السندات 2) والأسيتيلين (ترتيب السندات) 3). في بوتادين -1،3 ، يكون للرابطة C 2-C 3 ترتيب 1.2. تشير هذه القيمة إلى أن هذه الرابطة أقرب إلى الرابطة العادية ، ومع ذلك ، يوجد بعض الترابط المضاعف. ترتيب السندات C 1 -C 2 و C 3 -C 4 يساوي 1.8. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاقتران هو الذي يجب أن يفسر الاستقرار العالي للبوتادين ، والذي يتم التعبير عنه في القيمة المنخفضة لحرارة الهدرجة (فرق 15 كيلو جول / مول هو طاقة الاقتران).

في الكيمياء العضوية ، يكون الاقتران دائمًا تعتبر بمثابة استقرار ، أي عامل خفض الطاقة.

Dienes مع روابط معزولة

إذا تم فصل الروابط المزدوجة في سلسلة الكربون عن طريق اثنين أو أكثر من الروابط المفردة (على سبيل المثال ، pentadiene-1،4) ، فإن هذه الروابط المزدوجة تسمى معزولة. لا تختلف الخواص الكيميائية للألكاديين ذات الروابط المزدوجة المعزولة عن خصائص الألكينات ، مع الاختلاف الوحيد هو أنه لا يمكن لرابطة واحدة ، بل رابطة مزدوجة ، الدخول في تفاعلات مستقلة عن بعضها البعض.

CH 2 \ u003d CH - CH 2 - CH \ u003d CH 2 بنتاديين-1.4

CH 2 \ u003d CH - CH 2 - CH 2 - CH \ u003d CH 2 hexadiene-1.5

دين مع روابط مترافقة

إذا تم فصل الروابط المزدوجة في السلسلة بواسطة رابطة واحدة واحدة فقط ، فيُطلق عليها اسم مترافق. أهم ممثلي الديانات المترافقة:

CH 2 \ u003d CH - CH \ u003d CH 2 بوتادين -1،3 (ديفينيل)

2-ميثيل بوتادين -1،3 (أيزوبرين)

دين مع روابط متراكمة

هناك أيضًا دين مع نظام C \ u003d C \ u003d C ، يسمى alenes - توجد روابط مزدوجة على ذرة كربون واحدة ، وتسمى هذه الروابط المزدوجة التراكمية. فمثلا:

العضو الأول في السلسلة المتجانسة هو propadiene (allene) CH 2 \ u003d C \ u003d CH 2: غاز عديم اللون مع t n l \ u003d -136.2 ° С and t kip \ u003d -34.5 ° С.

H 2 C \ u003d C \ u003d CH - CH 2 - CH 3 بنتادين -1،2

هيكل الكاديين المترافق

في الديانات المترافقة ، تتداخل سحب الإلكترون من الروابط المزدوجة وتشكل سحابة إلكترون واحدة. في النظام المترافق ، لم تعد الإلكترونات p تنتمي إلى روابط معينة ، بل يتم تحديد موقعها على جميع الذرات ، لذلك يمكن تصوير بنية dienes على النحو التالي (باستخدام البوتادين كمثال):

توضح الخطوط المنقطة منطقة عدم تمركز الإلكترون وتشير إلى ترتيب الرابطة الوسيطة بين C - C و C = C. قد تتضمن سلسلة الاقتران عددًا كبيرًا من الروابط المزدوجة. وكلما طالت المدة ، زاد عدم تمركز الإلكترونات p وزاد استقرار الجزيء.

التماثل والتسمية

تتميز Alkadienes بنفس أنواع التماكب كما في الألكينات:

1) تماثل الهيكل الكربوني ؛

2) تماثل موضع الروابط المزدوجة ؛

3) الايزومرية رابطة الدول المستقلة.

التسمية

يتم اختيار السلسلة الرئيسية في dienes بحيث تحتوي على كل من الروابط المزدوجة ، ويتم ترقيمها من النهاية حيث يكون مجموع أرقام المواضع الخاصة بالروابط المزدوجة ضئيلاً. باسم الألكان المقابل ، يتم استبدال النهاية -an بـ -diene.

الخصائص الفيزيائية

بوتادين -1،3 غاز مسال سهل وله رائحة كريهة. الايزوبرين سائل تبلغ درجة غليانه 34 درجة مئوية.

إيصال

بوتادين 1.3

1. نزع الهيدروجين وتجفيف الإيثانول - تفاعل ليبيديف

2. نزع الهيدروجين n. البيوتان

الايزوبرين

نزع الهيدروجين من 2-ميثيل بوتان

كلوروبرين (2-كلورو بوتادين -1،3)

تقليل حجم الأسيتيلين والكلور المائي للفينيل أسيتيلين المتشكل

المرحلة الأولى:

المرحلة الثانية:

الخواص الكيميائية

تتميز Alkadienes بالتفاعلات المعتادة للإضافة المحبة للكهرباء A E المتأصلة في الألكينات. تعتبر الديانات ذات الروابط المترافقة ذات أهمية قصوى ، لأنها مواد خام لإنتاج المطاط. يحتوي السلوك الكيميائي لهذه الديانات على ميزات بسبب وجود اقتران في جزيئاتها. تتمثل إحدى سمات الديانات المترافقة في أن رابطتين مزدوجتين في جزيئاتهما تعملان كوحدة واحدة ، لذلك يمكن أن تستمر تفاعلات الإضافة في اتجاهين: أ) إلى إحدى الروابط المزدوجة (1،2-إضافة) أو ب) إلى المواضع المتطرفة للنظام المترافق مع تكوين رابطة مزدوجة جديدة في وسط النظام (إضافة 1.4).

1. تفاعلات الإضافة

وبالتالي ، فإن إضافة البروم إلى البوتادين يمكن أن يؤدي إلى منتجين:

1،2-المرفقات

CH 2 \ u003d CH - CH \ u003d CH 2 + Br 2 → CH 2 \ u003d CH - CHBr - CH 2 Br

1،4-المرفق

CH 2 \ u003d CH - CH \ u003d CH 2 + Br 2 → BrCH 2 - CH \ u003d CH - CH 2 Br

يتيح اختيار الكواشف وظروف التفاعل إمكانية توجيه الإضافة في أي اتجاهين.

2. تفاعلات البلمرة (يتم تشكيل المطاط الصناعي)

2. إن أهم خصائص الديانات هي قدرتها على البلمرة ، والتي تستخدم للحصول على المطاط الصناعي. أثناء بلمرة بوتادين -1،3 ، والتي تتم كإضافة 1،4 ، يتم الحصول على مطاط بوتادين:

nCH 2 \ u003d CH - CH \ u003d CH 2 → (-CH 2 - CH \ u003d CH - CH 2 -) n

إن استخدام المحفزات المعدنية العضوية في هذا التفاعل يجعل من الممكن الحصول على مطاط بهيكل منتظم ، تكون فيه جميع حلقات السلسلة رابطة الدول المستقلة-ترتيب. يعطي تفاعل مشابه مع الأيزوبرين مطاط أيزوبرين صناعي ، والذي يشبه في هيكله وخصائصه المطاط الطبيعي:

n CH 2 \ u003d C (CH 3) - CH \ u003d CH 2 → (-CH 2 - C (CH 3) \ u003d CH - CH 2 -) n

طلب

المجال الرئيسي لتطبيق alkadienes هو تخليق المطاط.

المطاط

تتبلمر هيدروكربونات الديين وتتبلمر مشتركًا مع مونومرات فينيل مختلفة لتشكيل المطاط ، والتي يتم الحصول منها على درجات مختلفة من المطاط أثناء عملية الفلكنة.