обслуживать

В диенах представляют собой группу органических химических соединений , два углеродных -Kohlenstoff- двойных связей ( короткую содержат C = C двойные связи). Следовательно, диены относятся к алкенам или полиенам . Простейшими диенами являются углеводороды пропадиен , 1,3-бутадиен и изопрен .

Классификация и номенклатура

Изомерные пентадиены
сопряженный диен 1,3-пентадиен
изолированный диен 1,4-пентадиен
совокупный диен 1,2-пентадиен

Службы различаются расположением двойных связей, то есть строением молекулы:

• Разделены ли двойные углеродные связи в углеродной цепи только одной одинарной углеродной связью, например. Б. В случае 1,3-пентадиена говорят о сопряженных двойных связях (лат. Conugare : соединяться с парой). Между двойными связями могут происходить взаимодействия (конъюгация), благодаря которым одинарная связь между ними может приобретать «характер частичной двойной связи». Однако необходимо учитывать, что длина связи = C - C = меньше, чем у алканов (связь sp ² -sp ² ) даже без «сопряжения» . Такие соединения иногда называют конъюгатами .

• В случае изолированных двойных связей двойные связи отделены друг от друга по крайней мере двумя одинарными связями CC , например Б. у 1,4-пентадиена . Как правило, двойные связи не взаимодействуют друг с другом.

• С кумулятивными двойными связями (лат. Cumulatus : с горкой, cumulus : куча) две двойные углеродные связи не прерываются другими связями, такими как Б. с 1,2-пентадиеном . Атомы углерода расположены линейно вдоль кумулятивных двойных связей, поскольку центральные атомы углерода находятся в sp- гибридизации . Соединения с двумя накопленными двойными связями называются алленами .

Название диена, как и название алкена, происходит от названия соответствующего алкана , причем окончание -an заменено греческой цифрой ( di для двух ), представляющей количество двойных связей, и окончанием -en, характеризующим алкены . Положения двойных связей обозначаются арабскими цифрами с префиксом, разделенными запятыми. Нумерация связей сделана таким образом, чтобы в названии алкена можно было использовать наименьшие возможные числа. Цифры связаны с именем через дефис.

Пример: бутан (алкан) → 1,2-бутадиен (алкен / диен, две двойные связи в положении 1 и 2 в углеродной цепи)

Те диены, которые не содержат других гетероатомов и представляют собой только углеводороды, называются алкадиенами .

характеристики

структура

Длина связи одиночных и двойных связей в диенах отличаются от тех , в алканах или алкенах , такие как этно . Одинарные связи CC обычно имеют длину 0,154 нм . Двойные связи CC имеют длину 0,134 нм. Однако одинарные связи CC, следующие за двойной связью CC, короче 0,1526 нм.

Это связано с тем, что из-за sp2- гибридизации атома углерода, участвующего в одинарной и двойной связи, связывающие молекулярные орбитали не имеют такой же пространственной протяженности, как при sp3-гибридизации, например, в случае алканов.

Конформация

Цизоидные и трансоидные двойные связи в 2,4-гексадиене

Диены имеют одинарные связи CC, вокруг которых могут вращаться части молекулы. Это позволяет иметь разные, энергетически разные состояния ( конформации ) молекулы.

Вращение вокруг одинарных связей приводит к образованию конформаций, в которых две двойные связи находятся на одной стороне, как видно из одинарной связи, или на противоположных сторонах. Затем говорят о цисоидных или трансоидных двойных связях.

конфигурация

Из-за двойных связей CC, встречающихся в молекуле, в полиенах возникает феномен цис-транс-изомерии . Две разные пространственные ориентации ( конфигурации ) углеродной цепи возможны по обеим двойным связям . Поскольку эти конфигурации могут быть преобразованы друг в друга только путем разрыва и восстановления связей , в данном случае двойной связи, это приводит, по крайней мере, к физически различным соединениям.

Мезомерия

В случае сопряженных диенов мезомерия также влияет на длину связей и отношения.

Мезомерия в 1,3-бутадиене . Электронная плотность показана (слева направо):
1. Двойные связи CC между атомами углерода 1 и 2 или 3 и 4;
2. Двойная связь CC между атомами углерода 2 и 3;
3. Резонансная гибридная орбиталь из состояний 1 и 2.

Есть две мезомерные граничные структуры 1,3-бутадиена, которые характеризуются различным распределением электронов ( см. Рисунок выше). Все атомы углерода sp² гибридизованы . А именно, каждый атом углерода в перпендикулярной плоскости молекулы, стоящей p. _Z - атомной орбитали , получил в результате перекрытия с p _z орбитали соседнего атома углерода в форме двойной связи (более конкретно, канальной связи). Но это также возможно с более удаленными атомами углерода, но менее вероятно. ${\ displaystyle \ pi}$

Следовательно, для 1,3-бутадиена можно сформулировать две структуры:

1. Перекрытие p _z -орбиталей атомов углерода 1 и 2 или 3 и 4 и образование соответствующих двойных связей.
2. Центральная двойная связь образована перекрытием p _z -орбиталей атомов углерода 2 и 3. Орбитали p _z атомов углерода 1 и 4 также могут взаимодействовать друг с другом. Однако с пространственной точки зрения это очень маловероятно, так как 1,3-бутадиен присутствует в этой мезомерной структуре только в небольших количествах.

Ни структура 1, ни структура 2 не могут сами по себе отражать реальные связывающие отношения. Путем наложения этих двух структур получается так называемый резонансный гибрид для 1,3-бутадиена, гибрид двух мезомерных ограничивающих форм 1 и 2. Это показывает ( делокализованную ) электронную плотность, распределенную по всей молекуле . ${\ displaystyle \ pi}$

На основании этих соображений можно резюмировать, что двойные связи в 1,3-бутадиене в определенной степени обладают свойствами одинарных связей и, наоборот, одинарные связи также имеют небольшой характер двойной связи.

стабильность

Так называемая теплота гидрирования является относительной мерой стабильности углеводородов с множественными связями, таких как диены . Это энергия, которая выделяется при добавлении водорода к двойным связям ( гидрирование ). Наблюдается, что гидрирование сопряженных диенов выделяет меньше энергии, чем несопряженные диены.

Реакции

Сервировки доступны для дополнений. В частности, они входят в реакции Дильса-Альдера .

Производство

Крекинг алканов

Простейшим сопряженного диена 1,3-бутадиен получают путем каталитического крекинга в п -бутан . В результате обезвоживания в качестве побочных продуктов образуются бутен , пропен и метан .

Обезвоживание диолов

Кислотно-катализируемая дегидратация из диолов может быть использована для получения сопряженных диенов.

Димеризация алкинов

Этин вступает в реакцию в присутствии хлорида аммония и хлорида меди (I) с димеризацией с образованием винилового ацетилена . Затем путем гидрирования получают 1,3-бутадиен.

Индивидуальные доказательства

1. ↑ Зигфрид Гауптманн : Organische Chemie , 2-е издание, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindindustrie, Лейпциг 1985, ISBN 3-342-00280-8 , стр. 245.
2. ↑ ^{а б} Иоахим Буддрус: Основы органической химии . Вальтер де Грюйтер , 2011 г., ISBN 3-11-024894-8 , стр. 368 ( ограниченный просмотр в поиске Google Книг).