Алкадиены (диены, диеновые углеводороды) — ациклические углеводороды, в молекулах которых есть две двойные связи C=C. Общая формула алкадиенов — CnH2n−2, где n ≥ 3.
Каждая двойная связь «отнимает» два атома водорода от формулы алкана, поэтому у диенов на четыре атома водорода меньше. Формула совпадает с формулой алкинов — алкадиены и алкины являются межклассовыми изомерами.
Три типа диенов
Свойства диена зависят от того, как расположены двойные связи относительно друг друга.
| Тип | Расположение связей | Пример |
|---|---|---|
| кумулированные (аллены) | двойные связи у одного атома углерода: C=C=C | пропадиен CH2=C=CH2 |
| сопряжённые | двойные связи разделены одной одинарной: C=C–C=C | бутадиен-1,3 CH2=CH–CH=CH2 |
| изолированные | между двойными связями две и более одинарных | пентадиен-1,4 CH2=CH–CH2–CH=CH2 |
Изолированные двойные связи не влияют друг на друга: такие диены реагируют как алкены, только дважды. Самые важные на практике и в экзамене — сопряжённые диены.
Сопряжение в бутадиене-1,3
В молекуле бутадиена-1,3 все четыре атома углерода находятся в состоянии sp²-гибридизации, и все атомы молекулы лежат в одной плоскости. Негибридные p-орбитали четырёх атомов параллельны друг другу и перекрываются не только попарно (C1–C2 и C3–C4), но и между вторым и третьим атомами.
В результате π-электроны не закреплены за двумя отдельными двойными связями, а принадлежат всей цепи из четырёх атомов — они делокализованы. Такое взаимодействие двойных связей называют сопряжением.
| Связь в бутадиене | Длина, нм | Для сравнения |
|---|---|---|
| C1=C2 и C3=C4 | 0,134 | как двойная связь в этилене (0,134) |
| C2–C3 | 0,148 | заметно короче одинарной связи в этане (0,154) |
Одинарная связь между двойными заметно короче обычной: частично она приобретает характер двойной. Это прямое следствие делокализации π-электронов, и именно она объясняет особенность реакций сопряжённых диенов — присоединение в положения 1,4.
Важнейшие диены
| Название | Формула | Чем важен |
|---|---|---|
| бутадиен-1,3 (дивинил) | CH2=CH–CH=CH2 | мономер бутадиенового каучука |
| 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен) | CH2=C(CH3)–CH=CH2 | звено натурального каучука; мономер изопренового каучука |
| 2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен) | CH2=CCl–CH=CH2 | мономер хлоропренового каучука |
Бутадиен — газ (t кип. −4,5 °C), изопрен — летучая жидкость (t кип. 34 °C). Оба в воде не растворяются.
Главное в параграфе
- Алкадиены — углеводороды с двумя двойными связями, CnH2n−2; межклассовые изомеры алкинов.
- Двойные связи бывают кумулированными, сопряжёнными и изолированными.
- В бутадиене-1,3 все атомы C — sp², молекула плоская, π-электроны делокализованы по всей цепи; связь C2–C3 короче обычной одинарной.
- Главные диены: бутадиен-1,3, изопрен, хлоропрен — мономеры каучуков.
Проверь себя: строение алкадиенов
Задание 11 ЕГЭ — строение, гибридизация и изомерия, в том числе диеновых углеводородов.