Электронное строение бутадиена-1,3.

Химические свойства.

Способы получения.

1. Дегидрирование алканов (основной способ):

t, Cr2O3

СН3-СН2-СН2-СН3 ¾¾® СН2=СН-СН=СН2 + 2Н2

2. Дегидрирование и дегидратация первичных одноатомных спиртов (реакция Лебедева):

400-5000С

2С2Н5ОН ¾¾¾¾® СН2=СН-СН=СН2 + 2Н2O + H2

ZnO, Al2O3

3. Дегидратация двухатомных спиртов:

4000С, kt СН2¾¾СН2 5000С

СН2-СН2-СН2-СН2 ¾¾¾® ï ï ¾¾¾® СН2=СН-СН=СН2 + Н2

ï ï -Н2О СН2 СН2 -Н2О

ОН ОН О

Бутандиол-1,4 тетрагидрофуран бутадиен-1,3

 

Для сопряженных диенов характерны реакции, протекающие по механизмам электрофильного (АЕ) и радикального (АR) присоединения, а также реакции полимеризации. Наличие сопряженной системы p-электронов приводит к особенностям реакций присоединения.

Н Н

 
 

С С

Н Н

 
 

С С

Н Н

Методом электронографии установлено в молекуле бутадиена-1,3 укорочение одинарной связи между атомами углерода С2-С3, и в тоже время удлинение связи между С1-С2 и С3-С4 атомами. Т.е. простая s-связь между С2-С3 короче обычной s-связи в этане и по длине приближается к двойной. Таким образом, в этой системе наблюдается тенденция к выравниванию длин С-С связей.

В бутадиене-1,3 все 4 атома углерода находятся в sp2-гибридизации. Это означает, что каждый атом имеет три гибридизованные орбитали, расположенные под углом 1200С. Все s-связи молекулы лежат в одной плоскости. В другой же плоскости, перпендикулярной первой, расположены негибридизованные р-орбитали всех углеродных атомов. В результате идет перекрывание электронных облаков не только между С1 и С2, С3 и С4 атомами, но и между С2 и С3 атомами.

Таким образом, все четыре р-орбитали перекрываются, и в результате формируется общее p-электронное облако.

Такой вид взаимного влияния атомов в молекуле, когда перекрывание p-электронных облаков двойных связей приводит к образованию общего p-электронного облака, охватывающего всю систему сопряжения, называется мезомерным эффектом, или p,p-сопряжением.

Следовательно, в молекуле бутадиена-1,3 нет двойных и одинарных связей, идет равномерное распределение p-электронной плотности по всей молекуле. Поэтому было предложено изображать молекулу бутадиена-1,3 в виде мезоформы (резонансного гибрида):

СН2¾СН¾СН¾СН2

Такие особенности строения объясняют специфичность химических свойств диенов с сопряженными двойными связями.