Две π-связи и сопряжение
Переключай состояния и сравнивай схему с объяснением. Модель показывает, что меняется и почему.
Учебная модель: размеры, цвета и проекции условны. Линии обозначают связи, а подписи CH₃ и CH₂ — группы атомов. Реакционные схемы показывают итог превращения, а не траектории отдельных атомов.
Две связи C=C
Ациклические углеводороды с двумя двойными связями называют алкадиенами. Их общая формула CₙH₂ₙ₋₂: по сравнению с алканом из состава удалены четыре атома H.
Положение обеих двойных связей обязательно указывают в названии. Формула CₙH₂ₙ₋₂ не уникальна для диенов: такой же состав имеют ациклические алкины с одной тройной связью.
Бутадиен-1,3
CH₂=CH—CH=CH₂
Пентадиен-1,4
CH₂=CH—CH₂—CH=CH₂
Диен содержит две двойные связи. Молекулярная формула сама по себе не отличает диен от алкина.
Сопряжение
В сопряжённом диене двойные связи разделены одной одинарной. p-Орбитали четырёх соседних C могут участвовать в общей системе перекрывания, поэтому свойства не сводятся к двум совершенно независимым алкеновым фрагментам.
Если двойные связи разделены двумя или более одинарными, их называют изолированными. При двух двойных связях у одного C система кумулированная.
| Признак / пример | Объяснение |
|---|---|
| C=C—C=C | Сопряжённые |
| C=C—C—C=C | Изолированные |
| C=C=C | Кумулированные |
Сопряжённые связи чередуются через одну одинарную. Такое расположение позволяет взаимодействовать соседним π-системам.
Молекула этена C₂H₄
Окружение двух атомов углерода плоское; на каждом C по два H. Кратность связи разобрана в схеме урока.
Benjah-bmm27 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Молекула ацетилена C₂H₂
Линейное расположение H—C≡C—H соответствует sp-модели углеродов тройной связи.
Benjah-bmm27 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Присоединение
К бутадиену-1,3 одна молекула Br₂ может присоединиться по схеме 1,2 или 1,4. Во втором случае Br оказываются у крайних C, а двойная связь остаётся между средними атомами.
При полном присоединении двух молекул Br₂ двойных связей не остаётся. Состав смеси при неполном присоединении зависит от условий, поэтому нельзя объявлять один вариант единственным для всех случаев.
1,2-присоединение
CH₂Br—CHBr—CH=CH₂
1,4-присоединение
CH₂Br—CH=CH—CH₂Br
Полное присоединение
C₄H₆ + 2Br₂ → C₄H₆Br₄
Сопряжённый диен допускает несколько направлений присоединения. Количество реагента влияет на степень насыщения.
Каучук и резина
При 1,4-полимеризации бутадиена образуется цепь со звеном —CH₂—CH=CH—CH₂—. В звене остаётся двойная связь; гибкие длинные цепи могут менять форму.
Натуральный каучук в основном представляет собой цис-1,4-полиизопрен. При вулканизации между цепями образуются поперечные связи, благодаря которым материал после деформации лучше восстанавливает форму. Звено —CH₂—CH=CH—CH₂— содержит C₄H₆, как исходный бутадиен. Однако двойная связь теперь находится внутри звена, а крайние CH₂ связаны с соседними звеньями. Для 1,4-полимеризации нельзя просто оставить обе исходные C=C неизменными.
Мономер
Бутадиен-1,3
Цепь
[—CH₂—CH=CH—CH₂—]ₙ
Сшивание
Связи между макромолекулами
Полимеризация диена может сохранять C=C в звене. Поперечные связи меняют механические свойства каучука.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 10 класс», § 17. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 10 класс. Химия — § 17. Алкадиены.pdf. Учтены границы структурных моделей, влияние среды реакции и различия между составом и строением.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Organic Chemistry · OpenStax: реакции моносахаридов