Реферат: Диеновые углеводороды

Диеновые углеводороды (алкадиены или диолефины)

План:

1).Номенклатура и изомерия. Классификация.

2).Способы получения.

3).Химические свойства.

4).Отдельные представители. Каучуки.

5).Применение каучуков в строительстве.

I. Номенклатура и изомерия. Классификация

Непредельныесоединения, содержащие в молекуле две двойные связи, называют диеновымиуглеводородами. Их называют также алкадиенами или диолефинами.

Общаяформула таких соединений СnH2n-2.

Посистематической номенклатуре диеновые углеводороды называют также какэтиленовые, заменяя суффикс –ен на –диен (две двойные связи). Положение каждойдвойной связи обозначается цифрой. Нумерологию производят так, чтобы эти цифрыимели меньший порядковый номер:

Довольночасто применяют рациональные и тривиальные названия (дивинил, изопрен и т.д.). Свойствадиеновых углеводородов определяются их строением и, в первую очередь, взаимнымрасположением двух двойных связей в молекуле. Если эти связи расположены рядом,то они называются кумулированными или алленовыми: СН2=С=СН2 (пропадиен (аллен)).Две двойные связи могут быть разделены одной простой связью. Такие связиназывают сопряженными или конъюктивированными: СН2=СН-СН=СН2 (бутадиен-1,3(дивинил)). Диены, в молекулах которых двойные связи разделены двумя илинесколькими простыми связями, называют диенам с изолированными илинесопряженными связями:

СН2=СН-СН2-СН2-СН2-СН=СН2(гептадиен – 1,6).

Изэтих трех видов диеновых углеводородов наибольшее значение имеют диены ссопряженными двойными связями. Они способны полимеризоваться и образовыватьцепные полимерные материалы.

II. Способы получения

Рассмотримнекоторые способы получения наиболее важных представителей диеновыхуглеводородов – производных алкадиенов – 1,3.

1.Дивинил и изопрен могут быть выделены из продуктов пиролиза нефти.

Пиролиз:парофазный крекинг при более высоких температурах (650-9000С) и атмосферномдавлении.

Термическийкрекинг: жидкофазный процесс, переработка тяжелых фракций и остатков отпереработки нефти, а также легких фракций — керосина, газойля при 470-5400С идавлении 3,9-5,9 МПа; и парофазный процесс, переработка гудрона, битумов икрекинг-остатков при 550-6000С и нормальном давлении.

2.Основной промышленный способ получения бутадиена – 1,3 (дивинила) состоит вдегидрировании н-бутана или н-бутилена над хромо-алюминиевым катализатором(оксид хрома на оксиде алюминия)

Дегидрированиемизопентана или изоалленов (пентан-пентеновой фракции газов крекинга нефти) получаютизопрен:

Процессполучения изопрена сложнее чем получение бутадиена-1,3, так как в условияхдегидрирования могут получаться разные изомеры.

3.Дивинил и изопрен получают также дегидратацией гликолей:

4.Впервые в нашей стране дивинил был получен методом каталитического превращенияэтилового спирта по Лебедеву (1931г). Этот метод был затем положен в основупромышленного синтеза дивинила. Процесс протекает с применениемдегидратирующе-дегидрирующих катализаторов (Al2O3 – ZnO) при4500С:

Однаков настоящее время этот метод уже не находит широкого применения.

5.Изопрен можно получать из ацетона и ацетилена по методу А.Е. Фаворского:

III. Химические свойства

1.Реакции присоединения.

Диены,соединение несопряженные двойные связи, ведут себя как обычные алкены. Присоединениеидет независимо к каждой из этих связей.

Приэтом, может затрачиваться две молекулы реагента (галогена, галогеноводорода и др.):

/>СH2=CH–CH2–CH2–CH–CH2 +2HBr CH2Br–CHBr–CH2–CH2–CHBr–CH2Br

1,2,5,6– тетрабромгексан

Вто же время диеновые углеводороды с сопряженными двойными связями обладаютсвоеобразными свойствами. Они присоединяют реагент не только по одной или двумотдельным двойным связям (1,2 – присоединение), но и к противоположным концаммолекулы (1,4 – присоединение).

Выходпродуктов 1,4 – или 1,2 — присоединения определяются характером реагента иусловиями проведения реакции. Например, присоединение бромоводорода вприсутствии пероксидных соединений идет в 1,4 – положения, а в отсутствие – вположение 1,2.

Гипогалогенныекислоты присоединяются к диенам преимущественно в 1,2 – положение:

/>CH2=CH-CH=CH2 + HOBr CH2Br-CHOH-CH=CH2

1-бромбутен-3-ол-2

Присоединениегалогеноводородов:

/>CH2=CH-CH=CH2 +HBr CH2Н-CH=CH=CH2Br

1-бромбутен-2

Диеновыесинтезы: Одной из наиболее важных реакций, применяемых для получения многихциклических органических соединений, является диеновый синтез. Этот вид реакциисостоит в 1,4 – присоединении алкена или алкина к диену с сопряженными двойнымисвязями. Такие реакции известны как синтез Дильса-Альдера. Простейшим примеромдиенового синтеза служит реакция присоединения этилена к бутадиену:

Молекулабутадиена — 1,3, представляющая собой сопряженную систему π-электронов,нет «чистых» двойных и одинарных связей, а наблюдается довольно равномерноераспределение π — электронной плотности по всей молекуле с образованиемединой молекулярной орбитали. Система …-СН=СН-СН=СН-. -. ведет себя не каксумма изолированных двойных связей, а как единое целое эффективно передающеевзаимное влияние атомов. Схематично это выглядит следующим образом:

/> или

/>

Взаимодействиедвух или нескольких соседних пи-связей с образованием единого облака π-енов,в результате чего может легко происходить передача взаимовлияния атомов этойсистемы, называющейся эффектом сопряжения. Этот эффект способствует понижениюобщей энергии молекулы. Поэтому диены с сопряженными двойными связями –довольно устойчивые силы. Если же диен вступает во взаимодействие с реагентом,то под его влиянием происходит перераспределение электронной плотности вмолекуле (динамический эффект сопряжения).

2.Реакции полимеризации – эти реакции имеют особое значение, так как приводят кобразованию каучукоподобных материалов – эластомеров. Причиной таких свойств полимеровявляется присутствие в полимерной молекуле двойных связей, которых нет вполимерах, полученных из алкенов. Полимеры, напоминающие по свойствам каучук,образуются при полимеризации 1,3 – бутадиена.

IV. Отдельные представители. Каучуки

Дивинил(бутадиен — 1,3)

/>

Бесцветныйгаз с характерным неприятным запахом, сжигающийся при температуре — 50С. Являетсяодним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков илатексов, пластмасс и других органических соединений.

Изопрен(2-метилбутадиен-1,3)

/>

Бесцветнаяжидкость с температурой кипения =340С. Является основной структурной единицейприродного (натурального) каучука и других соединений. Служит мономером дляполучения синтетического каучука.

Хлоропрен(2-хлорбутадиен-1,3)

/>

Бесцветнаятоксичная жидкость, кипящая при температуре 59,40С. Применяют в производствехлоропренового каучука, клеев.

2,3-диметилбутадиен-1,3

/>

Жидкость,кипящая при температуре 69,60С. Легко полимеризуется с образованием такназываемого метилкаучука. При полимеризации этих диенов образуются различныекаучуки.

Каучук– высокомолекулярное соединение, имеет огромное техническое значение, служитосновой для производства разнообразных резиновых изделий. Делится на два класса:натуральные каучуки и синтетические.

Натуральныйкаучук – природный непредельный полимер (С5Н8) n с молекулярноймассой от 15000 до 500000, содержащийся в млечном соке некоторых тропическихдеревьев (гевеи бразильской и др.) и растениях (кос-сагыз, тау-сагыз, гваюла). Млечныйсок (латекс), полученный подсечкой каучуконосных деревьев, коагулируютразличными способами (например, действием кислот и т.д.)

Былоустановлено, что структурной единицей натурального каучука является изопреноваягруппа:

/>

Соединения,связанные между собой в 1,4-положение, такие группы образуют макромолекулукаучука, и имеют цис-строение:

/>

Натуральныекаучуки обладают высокой эластичностью. Он растворяется в алифатических иароматических углеводородах, образуя вязкие растворы. Подобно диеновымуглеводородам, каучук склонен к реакциям присоединения (например, с бромом, HBr идр.). Разновидностью каучука является гутаперча (менее эластичная), имеющаятранс-1,4-строение.

Синтетическиекаучуки – аналоги натурального каучука, полученные синтетическим путем измономеров (каучукогенов) – бутадиена-1,3, изопрена, хлоропрена и др. Основнойметод их получения – цепная полимеризация.

Дляулучшения свойств каучука полимеризацию каучукогенов проводят совместно сдругими непредельными мономерами (стиролом, акрилонитрилом, изобутиленом и др.).

Основныетипы синтетических каучуков.

Бутадиеновыекаучуки – наиболее распространенный тип СК. Их получают полимеризациейбутадиена-1,3 (дивинила). Они обладают высокой износо — и морозостойкостью. Находятприменение для изготовления уплотнителей и герметизирующих составов прикрупнопанельном строительстве.

Изопреновыйкаучук – применяют в производстве шин, резинотехнических изделий, для изоляциикабелей и др.

Будатиен– стирольный каучук – при содержании 40-50% связанного стирола каучукиспользуют для изготовления плиток, для полов.

Бутадиен– нитрильный каучук — получают совместной полимеризацией бутадиена-1,3 иакрилонитрила H2C=CH-CN. Его отличают высокое масло — и бензостойкость. Устойчивк нагреванию и износу. В виде латекса применяется в производстве бумаги инетканых текстильных изделий.

Хлоропреновыйкаучук (наирит, неопрен) – получают полимеризацией хлоропрена:

/>

Такжеприменяется в производстве резинотехнических изделий, клеев, для изоляциипроводов и кабелей. Особый интерес представляют фторкаучуки, обладающие высокоймасло — и термостойкостью, а также стойкостью к химическим реагентам. Ихполучают из фторированных алкенов или их производных (например, трифторхлорэтилена,винилиденфторида и др.).

Особенновысокой термической устойчивостью и рядом других особенностей отличаютсякремнийорганические (силиконовые) каучуки. Обладают высокой свето-, озоно — итеплостойкостью. Устойчивы к различным маслам и нефтепродуктам, ко многиморганическим растворителям. Отличаются высокой износостойкостью и негорючестью.Применяют в качестве изоляции проводов и кабелей, обкладки химической аппаратурыи валов. Служат в производстве резинотехнических изделий и клеев.

Всвязи с высокой пластичностью, термической неустойчивостью натуральные исинтетические каучуки нельзя использовать непосредственно. Для приданиякаучукам прочностных свойств, эластичности и термостойкости их подвергаютобработке серой или ее соединениями (например, S2Cl2 –хлорид серы) – вулканизируют. Этот процесс заключается в образовании новыхпоперечных (мостиковых) связей между полимерными цепями. В результате такойобработки каучук превращается в технический продукт – резину, которая содержитдо 5% серы. Кроме серы в резину входят различные наполнители, пластификаторы,красители, антиоксиданты и др. Вулканизированный каучук, содержащий по массесвыше 30% серы, называется эбонитом.

V. Применение каучуков в строительстве

Особенношироко используется в строительстве резина. Она может входить в элементыстроительных конструкций, начиная с фундамента и заканчивая деталями отделки. Встроительных конструкциях, которые работают в условиях ударных нагрузок ивибрации, упругость, присущая резине, является важным качеством. Каучук можетулучшить и свойства обычного бетона. Если к цементной массе вместо водыдобавить суспензию синтетического каучука, то бетон приобретает повышеннуюводонепроницаемость, устойчивость против масел и агрессивных жидкостей. Крометого, он не растрескивается при резких колебаниях температуры.

Изрезины создано много различных тепло — и звукоизоляционных материалов для полов.Например, широкое распространение получил резиновый линолеум – релин,применяемый в жилищном строительстве. Релин применяется и в виде плиток –резиновый паркет. Каучуки часто вводят в асфальт для повышения егоизносостойкости и безопасности движения на дорогах.

Прикрупнопанельном строительстве нельзя обойтись без герметиков – материалов,которые изолируют внутренние помещения от «улицы». Главное из свойств –эластичность, которое позволяет повторять за панелью (при температурныхколебаниях) каждое движение без потери герметизирующих свойств. В качестветаких герметиков используют тиокоп, полиизобутилен и другие каучуковыекомпозиции.

Гибкий,прочный, водостойкий и морозоустойчивый кровельный материал для крыш можнополучать из отходов невулканизированной резины и древесных опилок.

ОРГАНИЧЕСКИЕ ГАЛОГЕНИДЫ

План:

Классификациягалогенидов

Номенклатура

Методыполучения органических галогенидов

Физическиесвойства

Химическиесвойства

Применениеорганических галогенидов

I. Классификация галогенидов

Органическиегалогениды – это производные углеводородов разных классов, из которых один иболее атомов водорода замещен на атомы галогенов. Галогениды делятся преждевсего на группы по типу атома углерода, с которым связан атом галогена.

1.Производные с галогеном при насыщенном атоме углерода:

Алкилгалогениды– СН3Сl, Br-CH2-CH2-Br

Циклоалкилгалогениды–

/>

Соединенияс атомом галогена в α-положении к кратной связи алкилгалогениды – CH2=CH-CH2X, пропаргилгалогениды.. HC=C-CH2X и бензилгалогениды Ar-CH2X

2.Галогенпроизводные с галогеном при ненасыщенном атоме углерода C(sp2, sp)

Алкенил-,алкинилгалогениды с галогеном у кратной связи CH2=CHX, HC=CX.

Арилгалогенидыс галогеном в ароматическом ядре.

Похарактеру галогена различают фториды, хлориды, бромиды, йодиды (например CH3F, CH3Cl, CH3Br, CH3J)

Почислу галогенов: моно-, ди-, три — и полигалогенпроизводные (например CH3Cl, Br-CH2-CH2-Br)

Поположению галогена в углеродном скелете в зависимости от характера атома углерода,с которым связан галоген, алкилгалогениды делятся на

II. Номенклатура

1.Тривиальная

СH3Br –бромоформ; СН3J – йодоформ; Н2С=ССl-СН-СН=СН2 — хлоропрен

2.Рациональная – название по углеводородному радикалу, с которым связан галоген(по типу неорганических солей)

NaCl – хлориднатрия

CH3CH2Cl –этилхлорид (хлористый этил)

CH2=CH-Cl –винилхлорид (хлористый винил)

CH2=Cl2 –метиленхлорид

C6H5CH2Cl –бензилхлорид (хлористый бензил)

/>

C6H5CH=Cl2 –бензилиденхлорид

3.По номенклатуре ИЮПАК нумеруют углеводород и к его названию прибавляют названиегалогена с указанием его положения

/> />

2-хлор-2-метилпропан2-метил-4-хлор-2-пентен

Порядокнумерации определяет кратная связь. Галоген и алкилы при нумерации равны позначимости.

III. Методы полученияIV.Физические свойства

Галогенпроизводныеуглеводороды являются бесцветными газами или жидкостями со своеобразнымзапахом, в воде практически нерастворимы и в большинстве случаев тяжелее ее. Привведении в молекулу углеводорода атомов галогена вместе с увеличениеммолекулярного веса увеличиваются температура кипения и температура плавления,плотность. При переходе к полигалогенидам, снижаются горючесть,воспламеняемость органических галогенидов. Например, CCl4 –применяется для тушения пожаров.

V. Химические свойстваVI. Применение органических галогенидов

Отметимважнейшие области использования органических галогенидов:

1.Растворители – все жидкие галогениды и дигалогениды (CHCl3, CCl4,дихлорэтан, хлорбензол и др.)

2.Органический синтез