Алкадієни. Реакція полімеризації. Полімери. Одержання, властивості і застосування пластмас.
Реакцією ПОЛІМЕРИЗАЦІЇ називається процес утворення високомолекулярної сполуки (полімеру) шляхом з'єднання один з одним молекул початкової низькомолекулярної сполуки (мономера). При полімеризації подвійні зв'язки в молекулах початкової ненасиченої сполуки "розкриваються", і за рахунок вільних валентностей, що утворюються, ці молекули з'єднуються одна з одною. |
Полімеризація олефінів викликається нагріванням, тиском, опроміненням, дією вільних радикалів або каталізаторів. В спрощеному вигляді таку реакцію на прикладі етилену можна представити таким чином:
етилен поліетилен
Застосування
Етилен СН2=СН2 – безбарвний газ з дуже слабким запахом, малорозчинний у воді, з повітрям утворює вибухові суміші, горить кіптявим полум’ям. Служить сировиною в промисловості для добування етанолу, етиленгліколю, оцтового альдегіду, поліетилену та ін.
Пропілен СН2=СН-СН3 – безбарвний газ зі слабким запахом. Широко використовується в промисловому органічному синтезу для добування ізопропілового спирту, гліцерину, ацетону, поліпропілену, та інших цінних органічних продуктів.
Дієнові вуглеводні (алкадієни). Типи алкадієнів.
ДІЄНОВІ ВУГЛЕВОДНІ або АЛКАДІЄНИ – це ненасичені вуглеводні, що містять два подвійних вуглець - вуглецеві зв'язки. |
Загальна формула алкадієнів CnH2n-2. Назви алкадієнів утворені від грецьких і латинських числівників з додаванням суфікса – дієн.
Залежно від взаємного розташування подвійних зв'язків дієни поділяються на три типи:
1) вуглеводні з кумульованими подвійними зв'язками, тобто примикаючими до одного атома вуглецю. Наприклад, пропадієн CH2=C=CH2;
2) вуглеводні з ізольованими подвійними зв'язками, тобто розділеними двома і більш простими зв'язками. Наприклад, пентадієн -1,4 CH2=CH–CH2–CH=CH2;
3) вуглеводні із зв'язаними (спряженими)подвійними зв'язками, тобто розділеними одним простим зв'язком. Наприклад, бутадієн -1,3 CH2=CH–CH=CH2
Найбільший інтерес представляють вуглеводні із зв'язаними подвійними зв'язками.
Одержання алкадієнів
Вуглеводні із зв'язаними подвійними зв'язками одержують:
1) дегідруванням алканів, що містяться в природному газі і газах нафтопереробки, при пропусканні їх над нагрітим каталізатором:
CH3–CH2–CH2–CH3 ––600С;Cr2O3,Al2O3 CH2=CH–CH=CH2 + 2H2
бутан бутадієн-1,3
Хімічні властивості алкадієнів
Атоми вуглецю в молекулі бутадієну знаходяться в sp2 - гібридному стані, що означає розташування цих атомів в одній площині і наявність біля кожного з них однією p-орбіталі, зайнятою одним електроном і розташованої перпендикулярно до згаданої площини.
p- Орбіталі всіх атомів вуглецю перекриваються один з одним, тобто не тільки між першим і другим, третім і четвертим атомами, але і також між другим і третім. Звідси видно, що зв'язок між другим і третім атомами вуглецю не є простим зв'язком, а володіє деякою густиною електронів, тобто слабким характером подвійного зв'язку. Це означає, що електрони не належать строго певним парам атомів вуглецю. В молекулі відсутні в класичному розумінні одинарні і подвійні зв'язки, а спостерігається делокализація електронів, тобто рівномірний розподіл електронної густини по всій молекулі з утворенням єдиної електронної хмари.
Таким чином, молекула бутадiєну-1,3 характеризується системою зв'язаних подвійних зв'язків. Така особливість в будові дієнових вуглеводнів робить їх здатними приєднувати різні реагенти не тільки до сусідніх вуглецевих атомів (1,2- приєднання), але і до двох кінців зв'язаної системи (1,4- приєднання) з утворенням подвійного зв'язку між другим і третім вуглецевими атомами. Відзначимо, що дуже часто продукт 1,4- приєднання є основним.
Розглянемо реакції галогенування і гідрогалогенування зв'язаних дієнів.
Як видно, реакції бромування і гідрохлорування призводять до продуктів 1,2- і 1,4- приєднання, причому кількість останніх залежить, зокрема, від природи реагенту і умов проведення реакції.
Важливою особливістю зв'язаних дієнових вуглеводнів є, крім того, їх здатність вступати в реакцію полімеризації. Полімеризація, як і у олефінів, здійснюється під впливом каталізаторів або ініціаторів. Вона може протікати по схемах 1,2- і 1,4- приєднання.
