Алкадиены, диены или диеновые углеводороды представляют собой класс линейных ненасыщенных углеводородов, которые содержат в молекуле две двойные связи. Химические и физические свойства алкадиенов определяются наличием кратных связей и существенно отличаются от свойств предельных углеводородов.

Гомологи

Для образования двух двойных связей в молекуле необходимо минимум три атома углерода. Следовательно, пропадиен является простейшим представителем класса алкадиенов. Это бесцветный газ, образующий гомологический ряд диенов с общей формулой CnH2n-2. Названия гомологов образуются с помощью суффикса «-диен».

Представители гомологического ряда:

  • С3Н4 – пропадиен;
  • С4Н6 – бутадиен;
  • С5Н8 – пентадиен;
  • С6Н10 – гексадиен;
  • С7Н12 – гептадиен;
  • С8Н14 – октадиен;
  • С9Н16 – нонадиен;
  • С10Н18 – десятилетие.

Физические свойства алкадиенов

Рис. 1. Структурные формулы диенов.

Алкадиены получают из нефтепродуктов, галогеналканов, спиртов с помощью дегидрирования.

Виды

Диенам, начиная с пентадиена, свойственна изомерия:

  • структурные – основаны на углеродном скелете и расположении двойных связей.
  • пространственная – цис-транс-изомерия.

Физические свойства алкадиенов

Рис. 2. Изомерия в углеродном скелете.

Алкадиены классифицируются на основе структурной изомерии в зависимости от расположения кратных связей. В зависимости от положения двойной связи в молекуле по отношению друг к другу различают три типа диенов:

  • кумулятивный – три соседних атома углерода соединены двойными связями (характерны для бутадиена и выше): СН2=С=СН-СН3 – бутадиен-1,2;
  • сопряженные – атомы углерода с двойными связями разделены одинарной связью: СН2=СН-СН=СН2 – бутадиен-1,3;
  • изолированные – атомы углерода с двойными связями разделены несколькими одинарными связями (характерно для пентадиена и выше): СН2=СН-СН2-СН=СН2 – пентадиен-1,4.

Отсчёт атомов углерода в молекуле изомера начинается с разветвлённого края или с того края, к которому ближе всего расположены двойные связи. При зеркальном расположении разветвлений и двойных связей выбирается любой край для начала отсчёта. Положение заместителей указывается в начале названия, двойных связей – в конце.

Свойства

По общим физическим свойствам алкадиены аналогичны алкенам:

  • пропадиен и бутадиен — легко сжижаемые газы;
  • гомологи изомеров С5-С17 представляют собой жидкости;
  • высшие диены с 18 и более атомами углерода являются твердыми веществами.

Физические свойства алкадиенов

Рис. 3. Искусственный каучук – твердый алькадиан.

Плотность, температура плавления и кипения увеличиваются с увеличением молекулярной массы. Структурные изомеры имеют более низкие температуры плавления и кипения по сравнению с линейными молекулами.

Благодаря двойным связям диены могут вступать в реакции присоединения. Радикалы присоединяются к местам, где связи разорваны. В зависимости от положения двойных связей в одних и тех же реакциях образуются разные вещества.

В таблице описаны химические свойства алкадиенов.

Реакция

Описание

Уравнение

Гидрирование

Реакция в присутствии никеля

СН2=СН-СН=СН2 + 2H2 → СН3-СН2-СН2-СН3

Галогенирование

При добавлении брома или хлора образуются тетрагалогеналканы. В зависимости от положения двойных связей образуются 1,2- и 1,4-соединения. Их соотношение зависит от условий реакции

CH2=CH-CH=CH2 + Br2 → CH2(Br)-CH(Br)-CH=CH2 + CH2(Br)-CH=CH-CH2-Br

Гидрогалогенирование

Похоже на галогенирование. Реакция протекает в спиртовой или водной среде в присутствии хлорида лития

СН2=СН-СН=СН2 + HBr → СН3-СН(Br)-СН=СН2 + СН3-СН=СН-СН2-Br

Полимеризация

Образование десен

nCH2=CH-CH=CH2 -> (-CH2-CH=CH-CH2-)n

Что мы узнали?

Диены или алкадиены – это ненасыщенные углеводороды с двумя двойными связями. Гомологический ряд образует пропадиены. Гомологам, начиная с пентадиена, свойственна структурная и пространственная изомерия. Структурная изомерия возникает в положении заместителя или в положении двойной связи. В зависимости от числа атомов углерода алкадиены могут находиться в газах (С3-С4), жидкостях (С5-С17) или твердых веществах (начиная с С18). Диены участвуют в дополнительных реакциях: гидрировании, галогенировании, гидрогалогенировании, полимеризации.