Диеновые углеводороды (стр. 1 из 3)
Диеновые углеводороды
Введение
Дие́ны (диеновые углеводороды) — ненасыщенные углеводороды с открытой цепью, содержащие в молекуле две двойные связи и образующие гомологический ряд общей формулы CnH2n−2. Диены являются структурными изомерами алкинов.
Классификация
Диеновые углеводороды различаются расположением двойных связей, такое расположение вследствие эффектов сопряжения связей сказывается на их реакционной способности. Существуют три класса диенов:
1. Аллены — диены с кумулированными связями, замещённые производные пропадиена-1,2 H2C=C=CH2
2. Сопряжённые диены или 1,3-диены — замещённые производные бутадиена-1,3 CH2=CH–CH=CH2
3. Изолированные диены, в которых двойные связи располагаются через две и более простых связи С–С
Наибольшее значение имеют диеновые углеводороды с сопряжёнными двойными связями, в их молекулах двойные связи разделены одной одинарной связью. Например, дивинил СН2=СН–СН=СН2, изопрен СН2=С(СН3)–СН=СН2 и др.
Диеновые углеводороды,
диены, диолефины, непредельные углеводороды с двумя двойными связями. В зависимости от взаимного расположения двойных связей в молекуле различают:
1) Д. у. с изолированными двойными связями, например пентадиен-1,4
и др. диены типа
по химическим свойствам подобные олефинам;
Олефины, алкены, гомологический ряд ненасыщенных углеводородов общей формулы CnH2n с открытой цепью и одной двойной углерод-углеродной связью; относятся к ациклическим соединениям. Родоначальник ряда этилен CH2 = CH2, поэтому олефины называют также этиленовыми углеводородами.
Этилен и его ближайшие гомологи (пропилен CH2 = CH – CH3, бутены C4H8, амилены C5H10 и др.) часто называют алкиленами.
По Женевской номенклатуре название олефины производят от соответствующих названию насыщенных углеводородов, заменяя окончание "ан" на "ен" и цифрой указывая положение двойной связи, например: этан ® этен (этилен), пропан ® пропен (пропилен), бутан ® бутен-1 ( 
) и бутен-2 ( 
). Начиная с бутена, в ряду олефины появляются структурные изомеры; кроме того, вследствие наличия в молекуле двойной связи олефины могут существовать в виде геометрических изомеров.
По физическим свойствам от насыщенных углеводородов олефины отличаются мало.
Температуры кипения у них несколько ниже, а плотность несколько выше, чем у алканов с тем же числом атомов углерода в молекуле.
Низшие олефины. (от C2H4 до C4H8)— газы, до C18H36 — жидкости, далее — твёрдые вещества. Все О. бесцветны, практически не растворимы в воде, ограниченно растворяются в спиртах, хорошо — в углеводородах и эфирах.
По двойной связи к олефины легко присоединяются галогены (при этом образуются маслянистые жидкости; отсюда и назв.: франц. olefiant — маслородный), водород, галогеноводороды, вода; при взаимодействии с водными растворами хлора или брома образуются галогенгидрины, при окислении — гликоли, например этиленгликоль, пропиленгликоль, и окиси, например этилена окись, пропилена окись.
Олефины легко изомеризуются, а также полимеризуются и сополимеризуются с образованием ценных продуктов. Важное свойство олефинов. — высокая алкилирующая способность.
Полиолефины
Полиолефины, высокомолекулярные соединения общей формулы
образующиеся при полимеризации или сополимеризации ненасыщенных углеводородов — олефинов (R, R'=H, CH3, C2H5 и т.п.). Из полиолефины наиболее широко известны полиэтилен (R=R'=H) и полипропилен (R=H, R'=CH3).
П. характеризуются высокой степенью кристалличности, обусловливающей достаточную механическую прочность, высокими диэлектрическими показателями, устойчивостью к действию агрессивных веществ (кроме сильных окислителей, например HNO3). Однако полиолефины обладают низкой адгезией к металлическим и др. поверхностям. Для повышения адгезии в макромолекулы полиолефины (сополимеризацией или обработкой полимера) вводят полярные группы ( 
, —СООН и др.). Это даёт возможность существенно расширить области применения полиолефинов.
По масштабу промышленного производства и широте областей применения (плёнки и волокна, электроизоляционные покрытия, литьевые изделия и др.) Полиолефины не имеют себе равных среди термопластичных материалов. Из производимых промышленностью полиолефины наряду с полиэтиленом и полипропиленом большое значение имеют также их сополимеры — этилен-пропиленовые каучуки. Это обусловлено как ценными техническими свойствами указанных полиолефины., так и наличием для их производства дешёвого и доступного нефтехимического сырья — этилена и пропилена. В 1973 мировое производство полиэтилена составило около 10 млн. т, полипропилена — около 2,4 млн. т. Промышленное значение имеют полиизобутилен (R=R'=CH3), а также сополимеры изобутилена.
Этиленпропиленовые каучуки
Этиленпропиленовые каучуки, синтетические каучуки, продукты сополимеризации этилена с пропиленом или двух этих мономеров с диолефином, содержащим несопряженные двойные связи (например, с 1,4-гексадиеном CH2=CH— CH2— CH=CH— CH3). Молекулярная концентрация звеньев пропилена в макромолекуле Э.-п. к. 20—60%, звеньев диолефина—0,5—3,0%. Молекулярная масса каучуков 80 000—250 000, плотность 0,85—0,87 г/см2, температура стеклования от —55 до —70°С, удельное объемное электрическое сопротивление 5 × 1015 ом×см, электрическая прочность 28— 32 Мв/м, или кв/мм, тангенс угла диэлектрических потерь (1—2)×10—3.
Этиленпропиленовые получают координационной полимеризацией в среде углеводородных растворителей, например н-гексана. Каучуки, синтезируемые из смеси трех мономеров (отечественная марка СКЭПТ), содержат в макромолекуле ненасыщенные связи и поэтому способны к вулканизации обычными серосодержащими системами. Сополимеры этилена с пропиленом (СКЭП) вулканизуются органическими перекисями.
В резинах на основе Э.-п. к. хорошие прочностные и эластичные свойства сочетаются с высокой озоно-, тепло- и морозостойкостью, устойчивостью к действию многих органических растворителей, щелочей и кислот, а также с отличными диэлектрическими характеристиками. Э.-п. к. типа СКЭП применяют главным образом для изоляции проводов и кабелей; типа СКЭПТ — в производстве различных резинотехнических изделий, например шлангов, уплотнителей. В шинной промышленности эти каучуки используют ограниченно из-за низкой прочности связи резин на их основе с кордом.
В небольших масштабах в промышленности (США, ФРГ) получают полибутен-1, характеризующийся отсутствием ползучести; его применяют для изготовления труб. Производятся также П., обладающие повышенной теплостойкостью, например, в Великобритании и США — поли-4-метилпентен-1 (теплостойкость по Вика 180 °С); в СССР разработан метод получения поливинилциклогексана (теплостойкость по Вика 225 °С). П. такого типа перспективны для ряда областей применения в медицинской, радиоэлектронной и др. отраслях промышленности.
Основной источник получения в промышленности — продукты переработки нефти и природных газов. В лабораторных условиях получают дегидратацией спиртов:
CH3 – CH2OH ® CH2 = CH2 + H2O;
пиролизом сложных эфиров карбоновых кислот, Виттига реакцией и др.
Благодаря высокой реакционной способности, доступности и дешевизне широко используют в нефтехимическом синтезе, для получения пластических масс, некоторых каучуков синтетических, волокон химических и др. промышленно важных продуктов.
2) С кумулированными двойными связями
составляющие класс алленов;
3) С сопряжёнными (чередующимися) двойными связями, например бутадиен-1,3 (дивинил),
2-метилбутадиен-1,3 (изопрен),
CH2 = С (СН3) — CH = CH2,
2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен),
CH2 = CCl — CH = CH2,
циклопентадиен
и др. Обычно под термином диеновые подразумевают соединения с сопряжёнными двойными связями. В таких соединениях имеет место сопряжение p-связей и образование единого p-электронного облака, что обусловливает повышение энергии образования молекулы, некоторое усреднение расстояний между атомами углерода диеновой системы, высокую поляризуемость молекулы и способность её вступать, наряду с обычными реакциями присоединения по двойным связям (1,2-присоединение), в реакции присоединения по концам сопряжённой системы (1,4-присоединение). Так, бутадиен-1,3 присоединяет молекулу брома с образованием 3,4-дибромбутена-1 и 1,4-дибромбутена-2:
К типу 1,4-присоединения относится диеновый синтез. Сопряжённые диены (например, бутадиен, изопрен, хлоропрен) легко полимеризуются и сополимеризуются, образуя полимеры и сополимеры, обладающие высокоэластическими свойствами Каучуки синтетические). Стереоспецифической полимеризацией изопрена синтезирован каучук, по структуре идентичный натуральному
Каучуки синтетические
Каучуки синтетические, синтетические полимеры, которые, подобно каучуку натуральному, могут быть переработаны в резину.