Тема: Алкадиены (диолефины).
Цели уроков:
1. Расширить знания учащихся об углеводородах - дать понятие о непредельных углеводородах, их классификации. Познакомить учащихся с особенностями строения алкадиенов, способами образования δ- и π-связей.
2. Знать общую формулу алкадиенов, физические и химические свойства, способы получения и области применения алкадиенов.
3. Уметь записывать молекулярные, структурные и электронные формулы алкадиенов, обозначать распределение электронной плотности в молекуле. Уметь называть вещества класса алкадиенов по систематической номенклатуре и по названию записывать формулы.
4. Знать четыре вида изомерии для алкадиенов, уметь составлять формулы различных изомеров, называть их. Уметь доказывать химические свойства алкадиенов, записывать уравнения реакций, уметь их сравнивать со свойствами алканов и алкенов. Проводится демонстрация тех опытов, которые требуются по программе.
При объяснении материала по ходу лекции демонстрация опытов и лабораторных опытов, которые требуются по программе (есть в тематическом планировании в 10 классе по учебнику Габриелян О. С., Маскаев Ф. Н., Пономарев С. Ю., Теренин В. И. «Химия. 10 класс. Профильный уровень». Учебник для 10 класса).
I . Изучение нового материала.
Алкадиены – органические соединения, углеводороды алифатического (ациклического) непредельного характера, в молекуле которых между атомами углерода – две двойные связи, и которые соответствуют общей формуле CnH 2 n -2 , где n =3 или n >3.
1 2 3 4
CH2 == CH –––– CH == CH2
бутадиен-1,3
Для алкенов характерна sp2-гибридизация. У бутадиена-1,3 у четырех негибридных
p-электронов образуется общее π -электронное облако, в результате чего происходит делокализация двойных связей в молекуле, связи между молекулами C1 и C2, C3 и C4 удлиняются (по сравнению с двойной связью – 0,134 нм), а связь между C2 и C3 укорачивается (по сравнению с одинарной связью – 0,154 нм):
1 2 3 4
CH2 = = = CH = = = CH = = = CH2
0,136нм 0,146 нм 0,136 нм
Такая особенность строения называется эффектом сопряжения двойных связей и определяет реакционную способность алкадиенов.
В названии алкенов содержится суффикс –диен («две» «двойные связи»), обозначающий принадлежность соединения к данному классу.
Классификация
| Тип диена | Взаимное расположение двойных связей в молекулах | Примеры |
| 1. Диены с кумулированными связями | Две двойные связи находятся у одного атома углерода | CH2 = C = CH2 Пропадиен (аллен) |
| 2. Диены с сопряженными связями | Двойные связи разделены одной одинарной связью | CH2 = CH – CH = CH2 Бутадиен-1,3 (дивинил) |
| 3. Диены с изолированными связями | Двойные связи разделены двумя или более одинарными связями | CH2 = CH – CH2 – CH = CH2 Пентадиен-1,4 |
В определении названия алкадиена (как и у всех непредельных углеводородов) положение кратной связи имеет при нумерации преимущество перед остальными.
Для алкадиенов характерны следующие виды изомерии:
1. Структурная изомерия:
а) изомерия углеродного скелета
1 2 3 4 5 1 2 3 4
CH2=CH – CH = CH – CH3 CH2= C – CH = CH2
|
CH3
пентадиен-1,3 2-метилбутадиен-1,3 (изопрен)
б) изомерия положения кратной связи
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CH2=CH – CH = CH – CH3 CH3–CH = C = CH – CH3
пентадиен-1,3 пентадиен-2,3
в) изомерия положения заместителей (Hal, - NO2, SO2-OH и др.)
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CH2=CH – C = CH – CH3 CH2=CH – CH = C – CH3
| |
Cl Cl
3-хлорпентадиен-1,3 4-хлорпентадиен-1,3
2. Пространственная изомерия:
а) геометрическая изомерия
5 4 3 2 1
CH3 – CH = C – CH = CH2
|
CH3
3-метилпентадиен-1,3
CH3 CH3 H CH3
\ / \ /
C = C H C = C H
/ \ / / \ /
H C = C CH3 C = C
/ \ / \
H H H H
цис-изомер транс-изомер
3. Межклассовая изомерия (с циклоалкенами и алкинами)
1 2 3 4 5
CH2=CH – CH = CH – CH3 CH = CH
пентадиен-1,3 | |
CH2 CH2
CH ≡ C – CH2 – CH2 – CH3 \ /
CH2
пентин-1 циклопентен
Физические свойства.
Бутадиен-1,3 и пропадиен – газы; 2-метилбутадиен-1,3 - летучая жидкость; алкадиены с изолированными двойными связями – жидкости; высшие алкадиены – твердые вещества.
Химические свойства.
Химические свойства алкадиенов с изолированными связями протекают так же, как и у алкенов – только в два этапа, а у алкадиенов с сопряженными связями - с некоторыми особенностями: способность присоединять молекулы как в положения 1 и 2 (подобно алкадиенам с изолированными связями – 1,2-присоединение), так и в положении 1 и 4 (перераспределение двойной связи – 1,4-присоединение) – зависит от условий и способа проведения реакций.
I. Реакции присоединения
1. гидрирование
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1
CH2=CH – CH2 – CH = CH2 + H – H à CH3 – CH2 – CH2 – CH = CH2
пентадиен-1,4 пентен-1
2. галогенирование
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1
CH2=CH – CH2 – CH = CH2 + Br – Br à CH2Br – CHBr – CH2 – CH = CH2
пентадиен-1,4 4.5-дибромпентен-1
3. гидрогалогенирование (по правилу Марковникова: при присоединении веществ с полярной ковалентной связью типа HX (где X – это - Hal, - OH и т.д.) к несимметричным непредельным углеводородам по месту разрыва П-связи атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода, а X – к наименее гидрированному атому углерода)
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1
CH2=CH – CH2 – CH = CH2 + H – Br à CH3 – CHBr – CH2 – CH = CH2
пентадиен-1,4 4-бромпентен-1
II. Реакции окисления.
1. горение
t0
2C4H6 + 11 O2 (избыток) à 8 CO2 + 6 H2O
t0
2C4H6 + 7 O2 (недостаток) à 8 CO + 6 H2O
t0
2C4H6 + 3 O2 (сильный недостаток) à 8 C + 6 H2O
из KMnO4 4 3 2 1
2 окисление
CH2 –CH – CH = CH2 + [O] + H – OH ––––––––à CH2– CH – CH – CH2
| | | | | |
OH OH OH OH OH OH
(бутантетраол-1,2,3,4)