Тема: Алкадиены (диолефины). 10 класс
Цели уроков:
- расширить знания учащихся об углеводородах - дать понятие о непредельных углеводородах, их классификации;
- познакомить учащихся с особенностями строения алкадиенов, способами образования δ- и π-связей;
- знать общую формулу алкадиенов, физические и химические свойства, способы получения и области применения алкадиенов;
- 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;
- 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;
Ход урока:
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: CnH2n-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 алкадиенов:
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
а) с изолированными связями
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
5 4 3 2 1
CH3 – CH2 – CH2 – CH = CH2 + H – H à CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
пентен-1 пентан
б) с сопряженными связями
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CH2 = CH – CH = CH – CH3 + H – H à CH3 – CH = CH – CH2 – CH3
пентадиен-1,3 пентен-2
1 2 3 4 5
CH3 – CH = CH – CH2 – CH3 + H – H à CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
пентен-2 пентан
I.
1. Галогенирование
II. а) с изолированными связями
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
5 4 3 2 1 5 4 3 2 1
CH2Br – CHBr – CH2 – CH = CH2 + Br – Br à CH2Br – CHBr – CH2 – CHBr – CH2Br
4,5-дибромпентен-1 1,2,4,5-тетрабромпентан
б) с сопряженными связями
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CH2 = CH – CH = CH – CH3 + Br – Br à CH2Br – CH = CH – CHBr – CH3
пентадиен-1,3 1.4-дибромпентен-2
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CH2Br – CH = CH – CHBr – CH3 + Br – Br à CH2Br – CHBr – CHBr – CHBr – CH3
1,4-дибромпентен-2 1,2,3,4-тетрабромпентан
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)
а) с изолированными связями
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
5 4 3 2 1 5 4 3 2 1
CH3 – CHBr – CH2 – CH = CH2 + H – Br à CH3 – CHBr – CH2 – CHBr – CH3
4-бромпентен-1 2,4-дибромпентан
б) с сопряженными связями
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CH2 = CH – CH = CH – CH3 + H – Br à CH3 – CH = CH – CHBr – CH3
пентадиен-1,3 4-бромпентен-2
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1
CH3 – CH = CH – CHBr – CH3 + H – Br à CH3 – CH2 – CHBr – CHBr – CH3
4-бромпентен-2 2,3-дибромпентан
5 4 3 2 1
à CH3 – CHBr – CH2 – CHBr – CH3
2,4-дибромпентан
Гидратация (по правилу Марковникова).
а) с изолированными связями
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1
CH2=CH – CH2 – CH = CH2 + H – OH à CH3 – CH OH – CH2 – CH = CH2
пентадиен-1,4 пентен-1ол-4
5 4 3 2 1 5 4 3 2 1
CH3 – CH OH – CH2 – CH = CH2 + H – OH à CH3 – CH OH – CH2 – CH OH – CH3
пентен-1ол-4 пентандиол-2,4
б) с сопряженными связями
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
CH2 = CH – CH = CH – CH3 + H – OH à CH3 – CH = CH – CH OH – CH3
пентадиен-1,3 пентен-2ол-4
1 2 3 4 5 5 4 3 2 1
CH3 – CH = CH – CH OH – CH3 + H – OH à CH3 – CH2 – CH OH – CH OH – CH3
пентен-2ол-4 пентандиол-2,3
5 4 3 2 1
à CH3 – CH OH – CH2 – CH OH – CH3
пентандиол-2,4