고립된 이중결합. 알카디엔의 물리적, 화학적 특성. 공액 이중 결합을 가진 탄화수소는

알카디엔의 구조

디엔 탄화수소 또는 알카디엔은 두 개의 이중 탄소-탄소 결합을 포함하는 불포화 탄화수소입니다. 알카디엔의 일반식 기음N시간2n-2.

이중 결합의 상대적 배열에 따라 디엔은 세 가지 유형으로 나뉩니다.

1) 탄화수소 누적된 이중 결합, 즉 하나의 탄소 원자에 인접해 있습니다. 예를 들어, 프로파디엔 또는 알렌(CH 2 =C=CH 2);

2) 탄화수소 외딴이중 결합, 즉 두 개 이상의 단순 결합으로 분리됩니다. 예를 들어, 펜타디엔 -1,4(CH 2 =CH–CH 2 –CH=CH 2);

3) 탄화수소 공액 이중 결합, 즉 하나의 간단한 연결로 구분됩니다. 예를 들어 부타디엔 -1,3 또는 디비닐(CH 2 =CH–CH=CH 2), 2-메틸부타디엔 -1,3 또는 이소프렌

공액 이중 결합을 가진 탄화수소가 가장 큰 관심 대상입니다.

구조적 이성질체

1. 공액 이중 결합 위치의 이성질체:

2. 탄소골격 이성질체:

3. 알킨과 사이클로알켄의 클래스간 이성질체.

예를 들어, 수식 와 함께 4 N 6 다음 연결이 해당됩니다.

공간 이성질체

알켄과 같이 이중 결합의 탄소 원자에 다른 치환기를 갖는 디엔은 시스-트랜스- 이성질체.

시스-이성체(왼쪽), 황홀-이성질체 (오른쪽)

알카디엔의 물리적 특성

부타디엔-1,3– 불쾌한 냄새가 나는 쉽게 액화되는 가스, 녹는점 = -108.9°C, 끓는점 = -4.5°C; 에테르, 벤젠에 용해되고 물에 용해되지 않습니다.

2-메틸부타디엔-1,3 – 휘발성 액체, 녹는점 = -146°C, 끓는점 = 34.1°C; 대부분의 탄화수소 용매, 에테르, 알코올에 용해되며 물에는 용해되지 않습니다.

1,3 부타디엔 분자의 탄소 원자는 다음 위치에 있습니다. sp 2 - 하이브리드 상태, 이는 동일한 평면에 있는 이들 원자의 위치와 하나의 전자가 차지하고 언급된 평면에 수직으로 위치하는 하나의 p-오비탈이 각각 존재함을 의미합니다.

디디비닐 분자 구조의 도식적 표현(왼쪽)과 모델의 평면도(오른쪽).

C1-C2와 C3-C4 사이의 전자 구름 중첩은 C2-C3 사이의 전자 구름 중첩보다 큽니다.

모든 탄소 원자의 p-오비탈은 서로 겹칩니다. 첫 번째와 두 번째, 세 번째와 네 번째 원자 사이뿐만 아니라 두 번째와 세 번째 원자 사이도 마찬가지입니다. 이는 두 번째와 세 번째 탄소 원자 사이의 결합이 단순한 s-결합이 아니라 일정한 p-전자 밀도를 가지고 있음을 보여줍니다. 이중결합의 약한 성격. 이는 s-전자가 엄격하게 정의된 탄소 원자 쌍에 속하지 않음을 의미합니다. 분자에는 고전적인 의미에서 단일 결합과 이중 결합이 부족하지만 p-전자의 비편재화가 관찰됩니다. 단일 p-전자 구름의 형성으로 분자 전체에 p-전자 밀도가 균일하게 분포됩니다.

두 개 이상의 인접한 p-결합과 단일 p-전자 구름의 형성으로 인한 상호 작용으로 인해 이 시스템에서 원자의 상호 영향이 전달되는 것을 다음과 같이 부릅니다. 결합 효과.

따라서 1,3 부타디엔 분자는 공액 이중 결합 시스템이 특징입니다.

디엔 탄화수소 구조의 이러한 특징은 인접한 탄소 원자(1,2-첨가)뿐만 아니라 공액 시스템의 두 끝(1,4-첨가)에 다양한 시약을 첨가할 수 있게 해줍니다 두 번째와 세 번째 탄소 원자 사이의 이중 결합. 1,4-첨가 생성물이 주요 생성물인 경우가 매우 많다는 점에 유의하십시오.

공액 디엔의 할로겐화 반응과 할로겐화수소화 반응을 고려해 보겠습니다.

볼 수 있듯이 브롬화 및 염화수소화 반응은 생성물을 생성합니다. 1,2- 및 1,4- 연결, 후자의 양은 특히 시약의 성질과 반응 조건에 따라 달라집니다. 할로겐화 중에 1,2- 및 1,4- 첨가가 가능할 뿐만 아니라 할로겐화 중에도 가능합니다. 과잉 할로겐두 이중 결합이 모두 끊어져 단일 결합을 형성하고 이전 이중 결합의 4개 탄소 원자에 할로겐이 추가됩니다.

공액 디엔 탄화수소의 중요한 특징은 또한 중합 반응에 참여할 수 있는 능력입니다. 올레핀과 마찬가지로 중합도 촉매나 개시제의 영향을 받아 수행됩니다.

1,2- 및 1,4-첨가 방식에 따라 진행할 수 있습니다.

단순화된 형태로, 첨가 반응식 1,4에 따른 1,3 부타디엔의 중합 반응은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다:

디엔의 이중 결합은 모두 중합에 참여합니다. 반응 중에 끊어지고 s- 결합을 형성하는 전자 쌍이 분리 된 후 짝을 이루지 않은 각 전자가 새로운 결합 형성에 참여합니다. 일반화의 결과로 두 번째 및 세 번째 탄소 원자의 전자는 이중을 제공합니다 결합, 그리고 사슬의 가장 바깥쪽 탄소 원자의 전자는 전자로 일반화될 때 다른 단량체 분자의 해당 원자가 단량체를 중합체 사슬로 연결합니다.

폴리부타디엔의 요소 셀은 다음과 같이 표현됩니다.

볼 수 있듯이, 생성된 폴리머는 다음과 같은 특징을 갖습니다. 황홀- 폴리머의 요소 셀 구성. 그러나 가장 실용적으로 가치 있는 생성물은 다음과 같은 1,4-첨가 방식에 따라 디엔 탄화수소의 입체 규칙적(즉, 공간적으로 정렬된) 중합을 통해 얻어집니다. 시스-폴리머 사슬의 구성. 예를 들어, 시스-

천연 및 합성 고무

천연 고무는 브라질의 열대 우림에서 자라는 고무 함유 헤베아 나무의 우유빛 수액(라텍스)에서 얻습니다. 공기에 접근하지 않고 가열하면 고무가 분해되어 디엔 탄화수소(2-메틸부타디엔-1,3 또는 이소프렌)를 형성합니다. 고무는 이소프렌 분자가 1,4-첨가 구조에 따라 서로 연결된 입체규칙적 고분자입니다. 시스-폴리머 사슬 구성:

시스-폴리이소프렌(고무)

천연고무의 분자량은 7~7입니다. . 10 4 ~ 2.5 . 10 6 . 황홀-이소프렌 중합체는 구타페르카로도 자연에서 발생합니다.

황홀-폴리이소프렌(구타페르카)

천연고무는 높은 유동성, 내마모성, 접착성, 물 및 가스 불투과성 등 독특한 특성을 가지고 있습니다. 고무에 필요한 물리적 및 기계적 특성(강도, 탄성, 용제에 대한 저항성 및 공격적인 화학적 환경)을 부여하려면 - 고무는 황과 함께 130-140°C로 가열하여 가황 처리됩니다.단순화된 형태로 고무 가황 공정은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

일부 이중 결합이 끊어지고 선형 고무 분자가 더 큰 3차원 분자로 "꿰매어지는" 부위에 황 원자가 추가됩니다. 그 결과 가황되지 않은 고무보다 훨씬 강한 고무가 탄생합니다. 활성탄소블랙을 채운 고무 형태의 고무는 자동차 타이어 및 기타 고무 제품 제조에 사용됩니다.

1932년 S.V. Lebedev는 알코올에서 얻은 부타디엔을 기반으로 합성 고무를 합성하는 방법을 개발했습니다. 그리고 50년대에만 국내 과학자들이 디엔 탄화수소의 촉매적 입체중합을 수행하여 천연 고무와 특성이 유사한 입체 규칙적인 고무를 얻었습니다. 현재 산업계에서는 고무를 생산하고 있으며,

1,4번 위치에 연결된 이소프렌 단위의 함량이 99%에 달하는 반면, 천연고무에서는 98%입니다. 또한 업계는 다른 단량체를 기반으로 합성 고무를 생산합니다. 예를 들어 이소부틸렌, 클로로프렌 및 천연 고무는 독점 위치를 잃었습니다.

반응 Diels-Alder 반응(디엔 합성)

Diels-Alder 반응은 공동 반응입니다. -친친유체의 고리첨가및 공액 디엔을 사용하여 6원 고리를 형성합니다.

치환된 디엔 및 친디엔체의 경우:

-고리 첨가 반응에 참여하기 위해 디엔은 평면형을 채택합니다. s-cis-두 이중 결합이 C-C 단일 결합의 같은 쪽에 있는 형태입니다.

반응에는 고리형 및 비고리형 공액 디엔, 에인 -C=C-C=C- 또는 이들의 헤테로 유사체(-C=C-C=O, -C=C-C=N 단편이 있는 화합물)가 포함됩니다. 친유성애자일반적으로 이들은 전자를 끄는 치환기에 의해 활성화되는 다중 결합을 갖는 알켄 및 알킨입니다. 헤테로원자와 이중 결합을 포함하는 화합물(예: >C=O, >C=N-, -CN, -N=O, -S=O, -N=N-)도 친친체로 작용할 수 있습니다.

시험 응시를 위한 참고 자료:

주기율표

용해도 표

알카디엔- 두 개의 이중 결합을 포함하는 불포화 탄화수소. 알카디엔의 일반식은 다음과 같다. CnH2n-2.

두 개 이상의 탄소 원자 사이의 탄소 사슬에서 이중 결합이 발견되면 이러한 결합을 호출합니다. 외딴. 이러한 디엔의 화학적 특성은 알켄과 다르지 않으며 단지 하나가 아닌 2개의 결합만 반응에 참여합니다.

이중결합이 하나만 분리된 경우 σ - 연결이면 이는 공액 연결입니다.

만약에 디엔다음과 같습니다: C=C=C, 그러한 결합이 누적되고 디엔이 호출됩니다. 알렌.

알카디엔의 구조.

π -이중결합의 전자구름이 서로 겹쳐서 단일결합을 형성 π -구름. 공액 시스템에서 전자는 모든 탄소 원자에 걸쳐 비편재화됩니다.

분자가 길수록 더 안정적입니다.

알카디엔의 이성질체 현상.

을 위한 디엔탄소 골격의 이성질체, 이중 결합 위치의 이성질체 및 공간 이성질체가 특징입니다.

알카디엔의 물리적 특성.

부타디엔-1,3은 불쾌한 냄새가 나는 쉽게 액화되는 가스입니다. 그리고 이소프렌은 액체입니다.

디엔의 제조.

1. 알칸의 탈수소화:

2. 레베데프의 반응(동시 탈수소화 및 탈수화):

알카디엔의 화학적 성질.

알카디엔의 화학적 성질은 이중 결합의 존재로 인해 발생합니다. 첨가 반응은 1,4 및 1,2 - 첨가의 두 가지 방향으로 발생할 수 있습니다. 예를 들어,

디엔 탄화수소(디올레핀, 알카디엔, 디엔)는 구조에 두 개의 이중 결합이 있는 포화 탄화수소입니다. 화학 구조를 고려하여 알카디엔은 세 가지 유형으로 나뉩니다. 유형 I - 누적 결합이 있는 디올레핀(CH2CH2); 유형 II - 공액(공액) 결합을 갖는 알카디엔; 디엔 구조의 이중 결합은 단일 결합(H2CHCHCH2)으로 분리됩니다. 유형 III - 고립된 결합을 가진 디엔(H2CH2CH2CHCH2).

디엔 탄화수소: 일반적인 특성

세 가지 유형의 디엔 중에서 유형 II 알카디엔이 화학 산업에서 가장 큰 관심을 끌고 있습니다. 전자 회절을 사용하여 C1과 C4 사이의 부타디엔 분자의 이중 결합이 에틸렌 분자보다 길다는 것이 확인되었습니다.

디엔 탄화수소: 이성질체

데이터는 공간적(입체이성질체)과 구조적이라는 두 가지 유형의 이성질체로 특징지어집니다. 첫 번째 유형은 직선형 또는 분지형일 수 있는 탄화수소 사슬 구조의 이성질체입니다. 두 번째 유형의 이성질체는 이중 결합 근처의 원자 및 원자 그룹의 공간적 위치에 기인합니다. 따라서 디엔의 트랜스 및 시스 이성질체가 형성됩니다. 예를 들어, 분자식 C5H8을 갖는 디엔의 경우 세 가지 구조 이성질체가 있습니다.

CH2CHCH2CHCH2; CH2C(CH3)CHCH2; CH3SNSNCH2.

디엔 탄화수소: 명명법

디엔의 이름을 지정하기 위해 역사적(예: divini, alene) 및 IUPAC(국제 순수 및 응용 화학 연합)의 두 가지 명명법이 사용됩니다. IUPAC 명명법에 따르면 디엔에 해당하는 알칸이 먼저 명명되고 이름에서 접미사 "ane"이 "diene"으로 대체되고 그 후에 탄화수소 사슬의 이중 결합 위치가 숫자로 표시됩니다. 탄화수소 사슬의 넘버링은 숫자가 가장 작은 의미를 갖도록 수행됩니다. IUPAC 명명법에 따른 위의 디엔 공식은 다음과 같습니다: 1,4-펜타디엔; 2-메틸-1,3-부타디엔; 1,3-펜타디엔.

디엔 합성에는 산업적, 실험실적 방법이 많이 있습니다. 주요한 것은 천연 고무의 해중합 (건식 증류), 알칸의 촉매 탈수 방법, 1가 포화 알코올의 탈수 방법입니다.

부타디엔은 (부타디엔-니트릴, 부타디엔, 스티렌) 및 퍼클로로비닐 생산에 귀중한 원료입니다. 이소프렌은 독특한 냄새가 나는 물질입니다. 처음으로 건식 증류를 통해 천연고무로부터 이소프렌을 얻었습니다. 이소프렌은 이소펜탄을 탈수시켜도 얻습니다. 합성 고무, 의약 및 방향족 물질을 생산하는 데 사용됩니다.

고무는 천연 원료와 합성 방법(합성)을 통해 얻은 탄력 있고 매우 강한 유기 유래 소재입니다. 고무의 기본은 공액 이중 결합을 가진 디엔 분자입니다. 이 물질을 유황으로 처리하고 가열(가황)시키면 고무가 형성됩니다. 고무는 타이어 및 튜브, 절연 스트립, 고무 장갑, 신발 및 기타 산업, 가정, 일상 생활, 의약품 및 수의학에 사용되는 품목의 생산에 매우 중요한 원자재입니다.

에틸렌 탄화수소는 구조상 하나의 이중 결합을 가지고 있습니다. 저급 기체 알켄이 염소 또는 브롬과 반응하여 물에 불용성인 유성 화합물을 형성하기 때문에 때때로 이러한 화합물을 올레핀이라고 합니다.

아세틸렌 탄화수소(알킨)는 하나의 삼중 결합을 포함하는 화합물입니다. 모든 알킨 중에서 가장 중요한 것은 물과 반응하여 얻어지는 아세틸렌입니다. 이 가스는 금속의 자생 용접 및 절단에 사용됩니다. 아세틸렌은 에틸알코올, 아세트알데히드, 비닐아세틸렌, 아세트산, 벤젠, 트리클로로에탄, 아크릴로니트릴의 귀중한 원료입니다.

14강

· 알카디엔.분류, 명명법, 디엔 유형. 1,3-디엔의 구조: p-결합의 접합, 비편재화된 결합의 개념, 부타디엔의 구조를 설명하기 위한 제한 구조의 사용, 상대적 기여도에 대한 정성적 기준, 접합 에너지. 공액 알카디엔의 물리적 특성, 스펙트럼 특성 및 식별 방법.

· 공액 디엔을 얻는 방법: 오일의 부탄-부텐 분획으로부터 알코올을 탈수하는 Lebedev 방법.

디엔은 분자 내에 두 개의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 화합물입니다. 동종 계열의 일반식은 C n H 2 n-2입니다.

탄소-탄소 이중 결합의 배열에 따라 디엔은 세 그룹으로 나뉩니다.

1) 누적된(인접한) 이중 결합을 갖는 디엔, 예를 들어 CH 2 = C = CH 2 (프로파디엔, 알렌);

2) 공액 이중 결합을 갖는 디엔, 예를 들어 CH 2 =CH-CH=CH2(부타디엔-1,3);

3) 분리된 이중 결합을 갖는 디엔, 예를 들어 CH 2 =CH-CH2-CH=CH2(펜타디엔-1,4).

이중 결합이 누적된 디엔은 알킨의 이성질체(예: 프로핀 및 프로파디엔)이며, 알칼리 존재 하에서 가열하면 변환됩니다.

고립된 결합을 가진 디엔은 실질적으로 알켄과 구조 및 화학적 특성이 다르지 않습니다. 이는 단계적으로 발생할 수 있는 친전자성 첨가 반응이 특징입니다.

공액디엔은 이론적으로나 응용적으로 가장 중요합니다.

일반적으로 유기 화학에서 공액 결합이 있는 시스템은 다중 결합이 하나의 단순(s-) 결합으로 분리된 분자입니다. 가장 단순한 공액 시스템은 부타디엔-1,3 또는 C4H6입니다. 단일, 이중 및 삼중 결합의 구조에 대한 이전의 아이디어를 바탕으로 부타디엔의 구조는 복잡해 보이지 않습니다. 에는 4개의 탄소 원자가 있습니다. sp 2-혼성화된 상태이며 3개의 이웃 원자와 s-결합으로 연결되어 있습니다. 또한, 혼성화되지 않은 2의 중첩 아르 자형- C-1과 C-2 사이, 그리고 C-3과 C-4 탄소 원자 사이의 궤도는 두 개의 공액 p-결합을 형성합니다.

그러나 부타디엔 분자의 구조는 훨씬 더 복잡합니다. 모든 탄소와 수소 원자는 동일한 평면에 있으며 모든 s-결합도 위치한다는 것이 확립되었습니다. 혼성화되지 않은 p 오비탈은 이 평면에 수직입니다. C-1과 C-2 탄소 사이, C-3과 C-4 원자 사이의 거리는 0.134nm로 에틸렌의 이중 결합 길이(0.133nm)보다 약간 길며, C-2와 C- 원자 3 사이의 거리(0.147 nm)는 알칸의 s-결합(0.154 nm)보다 상당히 작습니다.

쌀. 14.1. 결합 길이(a), 중첩 아르 자형-1,3 부타디엔 분자의 궤도(b) 및 비편재화된 MO(c)

실험 데이터에 따르면 1,3-부타디엔은 예상보다 더 안정적인 것으로 나타났습니다. 불포화 화합물의 에너지는 종종 수소화열로부터 추정됩니다. 탄소-탄소 이중 결합에 수소 분자를 추가하는 것, 즉 불포화 화합물이 포화 화합물로 변환되면 열이 방출됩니다. 고립된 이중결합이 수소화되면 약 127 kJ/mol이 방출됩니다. 따라서 두 개의 이중결합이 수소화되면 254 kJ/mol이 방출될 것으로 예상됩니다. 이는 고립된 이중 결합을 가진 화합물인 1,4 펜타디엔의 수소화 중에 방출되는 열의 양입니다. 1,3부타디엔의 수소화는 예상치 못한 결과를 가져왔다. 수소화열은 예상보다 15kJ/mol 낮은 239kJ/mol에 불과한 것으로 나타났습니다. 이는 부타디엔이 예상보다 적은 에너지(더 안정적)를 함유하고 있음을 의미합니다.

실험적 사실은 부타디엔(및 일반적으로 공액 디엔)의 구조적 특징으로만 설명할 수 있습니다.

알칸, 알켄 및 알킨은 국지적 결합을 통해 만들어집니다. 이러한 결합은 두 개의 원자 궤도(AO)가 겹칠 때 형성되며, 결과적인 결합 분자 궤도(MO)는 2개의 중심을 가지며 두 개의 핵에 걸쳐 있습니다.

일부 물질에는 중복이 있습니다. 아르 자형- 여러 원자의 궤도는 두 개 이상의 원자에 걸쳐 있는 여러 MO를 형성합니다. 이번 경우에는 공액 시스템의 특징인 비국소화된 연결에 대해 이야기합니다.

1,3-부타디엔 분자의 증가된 안정성과 비표준 결합 길이를 설명하기 위해 네 가지 sp공액 디엔에는 2-혼성화된 탄소 원자가 존재합니다.

고전적인 화학식에서 각 대시는 국부적인 화학 결합을 의미합니다. 전자 몇 개. 첫 번째와 두 번째 탄소 원자, 세 번째와 네 번째 탄소 원자 사이의 결합은 이중으로 지정되고, 두 번째와 세 번째 탄소 사이의 결합은 단일(구조 A)로 지정됩니다. 겹치는 아르 자형-두 개의 p-결합을 형성하는 궤도가 그림 1에 나와 있습니다. 14.1.a.

그러한 고려는 다음 사실을 완전히 무시합니다. 아르 자형-C-2와 C-3 원자의 전자도 겹칠 수 있습니다. 이 상호 작용은 다음 공식 B를 사용하여 표시됩니다.

호는 디엔 잔기의 첫 번째 탄소와 네 번째 탄소 사이의 형식적 결합을 나타냅니다. 부타디엔 분자의 구조를 설명하기 위해 공식 B를 사용하면 C-2 – C-3 결합의 감소된 길이를 설명할 수 있습니다. 그러나 간단한 기하학적 계산에 따르면 첫 번째와 네 번째 탄소 원자 사이의 거리는 0.4nm로 단일 결합의 길이를 크게 초과합니다.

종이의 구조식에 대한 설명은 매우 제한적이므로 원자가 선은 국지적 결합만 표시합니다. L. Pauling은 공유 결합의 개념과 일반적인 분자 이미지를 보존하기 위해 소위 공명 이론(원가 체계 방법)을 사용하여 제안했습니다.

이 개념의 주요 원칙은 다음과 같습니다.

· 분자가 하나의 구조식으로 정확하게 표현될 수 없는 경우 일련의 경계(표준, 공명) 구조를 사용하여 이를 설명합니다.

· 실제 분자는 어떤 경계 구조로도 만족스럽게 표현될 수 없으며 경계 구조가 중첩된 것입니다(공명 하이브리드).

· 실제 분자(공명 하이브리드)는 어떤 공명 구조보다 더 안정적입니다. 실제 분자의 안정성 증가를 접합 에너지(비편재화, 공명)라고 합니다.

경계 구조를 작성할 때 다음 요구 사항을 충족해야 합니다.

· 경계구조의 핵 구성의 기하학적 구조는 동일해야 합니다. 이는 표준 구조를 작성할 때 p-결합의 전자 배열만 변경할 수 있고 s-결합은 변경할 수 없음을 의미합니다.

· 모든 표준 구조는 "루이스 구조"여야 합니다. 즉, 예를 들어 탄소는 5공유가 될 수 없습니다.

· 컨쥬게이션에 관여하는 모든 원자는 동일한 평면에 있거나 동일한 평면에 가까워야 합니다. 동일 평면성 조건은 최대 중첩이 필요하기 때문에 발생합니다. 피-궤도.

· 모든 경계 구조에는 짝을 이루지 않은 전자 수가 동일해야 합니다. 따라서 G 부타디엔의 2라디칼 공식은 정식이 아닙니다.

아래는 부타디엔(A와 B)의 경계구조와 그 중첩이다. 점선은 p-전자의 비편재화를 보여줍니다. 실제 분자에서 p-전자 밀도는 1과 2, 3과 4 탄소 원자 사이뿐만 아니라 2와 3 원자 사이에도 위치합니다.

표준 구조가 안정적일수록 실제 분자에 대한 기여도가 커집니다. 경계 구조는 허구이며, p-전자 배열이 가능하지만 실제로는 그렇지 않음을 반영합니다. 결과적으로 '경계구조의 안정성'은 허구의 안정성이지 현실에 존재하는 분자가 아니다.

경계 구조가 객관적인 현실을 반영하지 않는다는 사실에도 불구하고 이러한 접근 방식은 구조와 속성을 이해하는 데 매우 유용한 것으로 나타났습니다. p-전자의 실제 접합에 대한 경계 구조의 "기여"는 안정성에 비례합니다. 이 평가는 다음 규칙을 사용하여 촉진됩니다.

1) 전하가 더 많이 분리될수록 구조의 안정성이 떨어집니다.

2) 분리된 전하를 운반하는 구조는 중립 구조보다 덜 안정적입니다.

3) 2개 이상의 전하를 갖는 구조는 일반적으로 접합에 기여하지 않습니다.

4) 가장 비효율적인 구조는 인접한 원자에 동일한 전하를 전달하는 구조입니다.

5) 음전하를 띠는 원자의 전기음성도가 높을수록 구조가 더 안정적입니다.

6) 결합 길이 및 결합 각도를 위반하면 구조의 안정성이 감소합니다(위에 표시된 구조 B 참조).

7) 연결이 많은 경계 구조가 더 안정적입니다.

이러한 규칙을 사용하면 공식적으로 에틸렌 분자가 두 개의 경계 구조 M과 H(아래 참조)로 설명될 수 있지만 분리된 전하를 갖는 H 구조의 기여도가 너무 미미하여 고려 대상에서 제외될 수 있다고 말할 수 있습니다.

경계 구조 사이의 전환에 사용되는 소위 양날에 특별한주의를 기울여야합니다. "공명" 화살표. 이 표시는 묘사된 구조물이 허구임을 나타냅니다.

심각한 실수는 경계 구조를 설명할 때 서로 다른 방향의 단방향 두 개의 화살표를 사용하여 가역 반응의 발생을 나타내는 것입니다. 똑같이 심각한 실수는 평형 과정을 설명할 때 사용하는 것입니다. 실제 존재하는 분자, "공명" 화살표.

따라서 부타디엔 분자에서는 접합으로 인해 아르 자형-4개의 탄소 원자로 구성된 궤도에서는 두 번째와 세 번째 탄소 원자 사이에서 p-전자 밀도의 증가가 관찰됩니다. 이로 인해 C-2와 C-3의 일부 이중 결합이 발생하는데, 이는 단일 결합 길이 0.154nm에 비해 결합 길이가 0.147nm로 감소한 것으로 반영됩니다.

유기 화학에서 결합을 특성화하기 위해 원자 사이의 공유 결합 수로 정의되는 "결합 순서"라는 개념이 자주 사용됩니다. 결합 차수는 다양한 방법을 사용하여 계산할 수 있으며, 그 중 하나는 원자 사이의 거리를 결정하고 이를 에탄(탄소-탄소 결합 차수 1), 에틸렌(결합 차수 2) 및 아세틸렌(결합 차수 3)의 결합 길이와 비교하는 것입니다. ). 부타디엔-1,3에서 C 2 -C 3 결합은 1.2 차수를 갖는다. 이 값은 이 연결이 일반에 더 가깝지만 일부 이중성이 있음을 나타냅니다. 결합 C 1 -C 2 및 C 3 -C 4의 순서는 1.8입니다. 또한, 낮은 수소화열 값(15 kJ/mol의 차이 - 컨쥬게이션 에너지)으로 표현되는 부타디엔의 높은 안정성을 설명해야 하는 것은 컨쥬게이션입니다.

유기화학에서 접합(비편재화)은 항상 안정화되는 것으로 간주됩니다. 분자 에너지 감소 인자.

알카디엔은 탄화수소의 한 종류이며 두 개의 이중 결합을 가지고 있습니다. 알카디엔의 어떤 물리적, 화학적 특성이 알려져 있으며, 이들 화합물의 특징은 무엇입니까?

알카디엔의 일반적인 특성

알카디엔은 두 개의 탄소-탄소 이중 결합을 가진 불포화 탄화수소입니다. 알코덴의 이중 결합이 두 개 이상의 탄소 원자 사이에 있을 때 이러한 결합은 분리된 것으로 간주됩니다.

쌀. 1. 알카디엔 구조식.

분리된 알코덴은 화학적 성질에서 알켄과 동일한 방식으로 작용합니다. 단, 알켄과 달리 두 개의 결합이 반응에 들어가고 하나가 아닙니다.

디엔은 액체 또는 기체 상태일 수 있습니다. 저급 디엔은 무색 액체이고 부타디엔과 알렌은 기체입니다. 부타디엔은 고무 생산의 출발 물질입니다.

쌀. 2. 부타디엔.

디엔은 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

• 이중 결합이 단일 결합으로 분리되는 공액;
• 이중 결합을 갖는 알렌;
• 이중결합이 여러 개의 단일결합에 의해 분리되어 있는 고립결합을 갖는 디엔.

알카디엔의 화학적 성질

화합물의 화학적 성질은 이중 결합에 따라 달라집니다. 알카디엔은 첨가반응이 특징입니다. 디엔 탄화수소에서 두 개의 이중 결합이 하나의 단일 결합을 통해 위치하는 경우(공액 위치), 단일 결합을 통해 두 p-결합의 p-구름의 전자 밀도가 추가로 겹칩니다. 이 전자 효과를 접합 효과 또는 중간체 효과라고 합니다. 결과적으로 결합은 길이와 에너지가 정렬되고 n-결합의 비편재화로 단일 전자 시스템이 형성됩니다. 분자는 두 방향으로 반응할 수 있으며, 탄수화물의 안정성에 따라 생성물의 수율이 달라집니다.

알카디엔의 이중 결합 위치가 공액화되지 않은 경우 반응은 처음에 두 결합 중 하나를 따라 발생합니다. 시약이 첨가되면 또 다른 결합을 통해 순차적 첨가가 일어나 제한 화합물이 형성됩니다.

첨가 반응은 1,4 및 1,2 - 첨가의 두 가지 방향으로 발생할 수 있습니다. 예를 들어,

CH 2 =CH-CH=CH 2 +Br 2 =CH 2 =CH+CHBr=CH 2 Br

CH 2 =CH-CH=CH 2 +Br 2 =BrCH 2 -CH=CH-CH 2 Br

알카디엔은 또한 중합이 가능합니다.

nCH 2 =CH-CH=CH 2 = (-CH 2 -CH=CH-CH 2 -)n.

중합은 다중 결합을 갖는 많은 분자의 결합으로 인해 큰 분자량의 분자가 형성되는 것입니다.

쌀. 3. 알카디엔의 화학적 성질 표.

우리는 무엇을 배웠나요?

알카디엔의 화학적 성질은 알켄의 화학적 성질과 유사합니다. 알켄에서만 하나의 결합이 반응에 관여하고 알카디엔에서는 두 개가 반응합니다. 이들 물질의 주요 반응은 첨가 반응과 중합 반응입니다.