АЛКАДИЕНЫ. Урок химии. Учитель: Антонова Е.Л.

Познавательные цели урока: 1. Обеспечить усвоение понятия о диеновых углеводородах и их видах. 2. Продолжить формирование знаний о классах непредельных углеводородов, их строении, номенклатуре, изомерии, свойствах, получении и применении.

Воспитательные цели урока: 1. Содействовать формированию идеи объективности и реальности окружающего мира. 2. Продолжить формирование локальной научной (химической) картины мира. 3. Обеспечить нравственно- эстетическое воспитание.

Развивающие цели урока: 1. Развивать у учащихся умения выделять главное, существенное в изучаемом материале; сравнивать, обобщать и систематизировать. 2. Развивать самостоятельность и волю учащихся, используя для этого проблемные ситуации и дискуссии.

К диеновым углеводородам относятся органические соединения с общей формулой CnH 2 n- 2, в молекулах которых имеются две двойные связи.

СН 2 =СН -СН=СН 2 бутадиен-1,3 (дивинил) СН 2 =С –СН=СН 2 СН 3 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) В названии появляется суффикс – ДИЕН

Типы двойных связей в диенах: 1.Изолированные двойные связи разделены в цепи двумя или более σ-связями: СН 2 =СН–СН 2 –СН=СН 2. Диены этого типа проявляют свойства, характерные для алкенов.

Типы двойных связей в диенах: 2. Кумулированные двойные связи расположены у одного атома углерода: СН 2 =С=СН 2 (аллен) Подобные диены (аллены) относятся к довольно редкому и неустойчивому типу соединений.

Типы двойных связей в диенах: 3.Сопряженные двойные связи разделены одной σ-связью: СН 2 =СН–СН=СН 2 Сопряженные диены отличаются характерными свойствами, обусловленными электронным строением молекул, а именно, непрерывной последовательностью четырех sp 2 -атомов углерода.

Изомерия диенов 1. Изомерия положения двойных связей: СН 2 =СН–СН=СН 2 Бутадиен-1,3 СН 2 =С=СН – СН 3 Бутадиен – 1,2

Изомерия диенов Изомерия углеродного скелета СН 2 =С –СН=СН 2 СН 3 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) СН 2 =С Н–СН=СН СН 3 пентадиен-1,3

Изомерия диенов 3. Межклассовая изомерия с алкинами и циклоалкенами. Например, формуле С 4 Н 6 соответствуют следующие соединения: бутадиен-1,3, бутин и циклобутен.

Изомерия диенов 4.Пространственная изомерия - диены, имеющие различные заместители при углеродных атомах у двойных связей, подобно алкенам, проявляют цис-транс-изомерию.

Электронное строение диенов. Молекула бутадиена-1,3 СН 2 =СН-СН=СН 2 содержит четыре атома углерода в sp 2 - гибридизованном состоянии и имеет плоское строение.

Электронное строение диенов. π-электроны двойных связей образуют единое π- электронное облако (сопряженную систему) и делокализованы между всеми атомами углерода.

Электронное строение диенов. Кратность связей (число общих электронных пар) между атомами углерода имеет промежуточное значение: нет чисто одинарной и чисто двойных связей. Строение бутадиена более точно отражает формула с делокализованными «полуторными» связями. CH 2 – CH – CH – CH 2

Физические свойства: Бутадиен-1,3 – бесцветный газ с характерным неприятным запахом, при н.у. сжимается при t=- 4,5 С. Горюч, взрывоопасен. В малых концентрациях раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. ПДК = 0,1 мг/л.

Физические свойства: 2- метилбутадиен-1,3 (изопрен) – бесцветная летучая жидкость, кипящая при t = 34,1 C, имеет характерный запах, легко воспламеняется, взрывоопасна. В высоких концентрациях действует на нервную систему, угнетает кроветворение; в малых количествах раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. ПДК в воздухе – 0,04 мг/л; в воде – 0,005 мг/л. При превышение ПДК - угнетает рост растений, вызывает гибель подводного мира водоёмов.

СВОЙСТВА СОПРЯЖЕННЫХ АЛКАДИЕНОВ. Присоединение галогенов, галогеноводородов, воды и других полярных реагентов происходит по электрофильному механизму (как в алкенах). Помимо присоединения по одной из двух двойных связей (1,2-присоединение), для сопряженных диенов характерно так называемое 1,4-присоединение, когда в реакции участвует вся делокализованная системы из двух двойных связей. Соотношение продуктов 1,2- и 1,4- присоединения зависит от условий реакции (с повышением температуры обычно увеличивается вероятность 1,4- присоединения).

СВОЙСТВА СОПРЯЖЕННЫХ АЛКАДИЕНОВ. 1. Гидрирование. СН 2 =СН-СН=СН 2 + Н 2 CН 3 -СН 2 -СН=СН 2 (1,2-продукт) СН 2 =СН-СН=СН 2 + Н 2 СН 3 -СН=СН-СН 3 (1,4-продукт) В присутствии катализатора Ni получается продукт полного гидрирования: СН 2 =СН-СН=СН 2 +2 Н 2 СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 3

СВОЙСТВА СОПРЯЖЕННЫХ АЛКАДИЕНОВ. 2. Галогенирование (1,4-присоединение) CH 2 = CH – CH = CH 2 + Br 2 CH 2 Br – CH = CH- CH 2 Br 1,4 – дибромбутен-2 При избытке брома присоединяется еще одна его молекула по месту оставшейся двойной связи с образованием 1,2,3,4- тетрабромбутана.

СВОЙСТВА СОПРЯЖЕННЫХ АЛКАДИЕНОВ. 3.Реакция полимеризации. Реакция протекает преимущественно по 1,4-механизму, при этом образуется полимер с кратными связями, называемый каучуком: nCH 2 =C–CH=CH 2 ( –CH 2 –C =CH –CH 2 –)n CH 3 CH 3

СВОЙСТВА СОПРЯЖЕННЫХ АЛКАДИЕНОВ. Реакции окисления. Протекают так же, как и в случае алкенов – мягкое окисление приводит к многоатомному спирту, а жесткое окисление – к смеси различных продуктов, зависящих от строения диена: СН 2 =СН –СН=СН 2 + KMnO 4 + H 2 O СН 2 – СН – СН – СН 2 +MnO 2 + KOH OH OH OH OH бутантетраол-1,2,3,4 (многоатомный спирт)

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКАДИЕНОВ. 1. Каталитическое дегидрирование алканов (через стадию образования алкенов). Этим путем получают в промышленности дивинил из бутана, содержащегося в газах нефтепереработки и в попутных газах. kat, t CH 3 – CH(CH 3 ) – CH 2 – CH 3 CH 2 = C(CH 3 ) – CH = CH 2 + 2H 2 Каталитическим дегидрированием изопентана (2-метилбутана) получают изопрен.

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКАДИЕНОВ. 2. Синтез Лебедева: CH 3 – CH 2 OH CH 2 = CH – CH = CH 2 + Этанол AI 2 O 3. ZnO бутадиен-1,3 +2H 2 O + H 2

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКАДИЕНОВ. 3. Дегидратация двухатомных спиртов: СН 2 – СН 2 – СН 2 – СН 2 OH OH CH 2 = CH – CH = CH 2 4. Действие спиртового раствора щелочи на дигалогеналканы(дегидрогалогенирование): CH 2 Br – CH 2 -CH 2 - CH 2 Br + 2КОН(спирт.) CH 2 = CH – CH = CH КBr +2H 2 O

Применение диенов: Основной областью применения диеновых углеводородов является получение каучуков различных марок, а на их основе – получение резин с различными свойствами ( эластичность, бензо- и маслостойкость, стойкость к истиранию, к действию высоких и низких температур, действию кислот и щелочей…)

Домашнее задание: 1.Параграф Подготовить сообщения об истории открытия каучука и о создании искусственного каучука (можно в форме презентаций).

Учебник: Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.. Органическая химия: Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений.