4. Загальна характеристика та класифікація дієнів

Алкадієновими вуглеводнями (дієнами, діолефінами) називаються ненасичені вуглеводні, які мають два подвійні зв’язки. Склад їх виражається формулою С_nН_2n-2.

Системи з двома подвійними зв’язками можуть бути трьох видів:

1) кумулени, або алени, в молекулах яких два подвійні зв’язки розміщені біля одного атома карбону. Наприклад, пропадієн-1,2; 2) спряжені (кон’юговані) дієни містять подвійні зв’язки через один атом карбону. Наприклад, бутадієн-1,3; 3) дієни з ізольованими подвійними зв’язками, коли подвійні зв’язки розміщені через два і більше атомів Карбону. Наприклад, пентадієн-1,4:

пропадієн-1,2	бутадієн-1,3	пентадієн-1,4

Серед вуглеводнів з двома кратними зв’язками найбільше значення мають вуглеводні з спряженими подвійними зв’язками:

бутадієн-1,3 або дивініл	2-метилбутадієн-1,3 або ізопрен	2,3-диметилбутадієн-1,3

Дивініл, або бутадієн-1,3 – найпростіший дієновий вуглеводень зі спряженою системою двох подвійних зв’язків. Він являє собою газ з температурою кипіння – 4,5°C. Дивініл є основною сировиною каучуку.

Назви дієнам дають за тривіальною номенклатурою та номенклатурою IUPAC. За номенклатурою IUPAC дієни називають як алкени, замінюють суфікс –ен на -дієн, місця подвійних зв’язків позначають номерами тих карбонових атомів, від яких починаються ці подвійні зв’язки, наприклад:

2-метилбутадієн-1,3	3-метилпентадієн-1,4

Деякі сполуки називають за тривіальною номенклатурою, напириклад дивініл, ізопрен: СН₃

СН₂=СН–СН=СН₂ СН₂=С–СН=СН₂

1,3-бутадієн (дивініл) 2-метил-1,3-бутадієн (ізопрен)

5. Способи добування дієнових вуглеводнів

Існує декілька способів одержання дивінілу. Одним з основних технічних способів виробництва бутадієну-1,3 є дегідрування n-бутану або n-бутилену. Велика кількість бутану, який добувають при прямій перегонці і крекінгові нафти, а також при стабілізації газового бензину, являє собою практично необмежені ресурси сировини для промисловості синтетичного каучуку.

Процес добування бутадієну дегідруванням вуглеводнів здійснюється в промисловому масштабі у трьох варіантах:

1. Дегідрування n-бутану в два ступеня:

а)

Як каталізатор застосовують оксид алюмінію, на який осаджений оксид хрому або інші оксиди металів IV, V і VI груп періодичної системи:

б)

Як каталізатор застосовують суміш оксидів металів, наприклад суміш 72,4% MgO, 18,6% Fе₂O₃, 4,2% К₂О (активатор) і 4,8% CuO (стабілізатор).

2. Дегідрування n-бутену (див. 1.б)

3. Дегідрування n-бутану в один ступінь

Одноступінчасте дегідрування бутану в бутадієн провадять при температурі близько 600°С і під пониженим тиском (порядку 0,2 ат.). Як каталізатор застосовують оксид хрому, нанесений на оксид алюмінію.

4. Синтез Лебедєва. У промисловості дивініл одержують також каталітичним розкладанням етилового спирту за способом С.В. Лебедєва. Перетворення етилового спирту на бутадієн відбувається при температурі 400 – 500 ^оС за наявності дегідрогенізуючих та дегідратуючих каталізаторів (MgO + ZnO):

Реакція включає в себе такі стадії: дегідрування спирту до альдегіду, альдольну конденсацію альдегіду, відновлення альдолю до 1,3-бутандіолу і дегідратацію 1,3-бутандіолу.

5. Можливе також одержання бутадієну-1,3 з ацетилену через вінілацетилен:

Поряд з утворенням бутадієну-1,3 відбувається багато інших побічних реакцій, внаслідок яких утворюються різні сполуки: вуглеводні, спирти, альдегіди, ефіри, оксиди вуглеводнів та ін. Ці побічні продукти використовуються в хімічній промисловості, що значно знижує собівартість дивінілу.

6. Дегідратація 1,2-, 1,3- або 1,4-діолів (двоатомних спиртів):

СН₂–СН₂– СН₂– СН₂ → СН₂=СН–СН=СН₂ + Н₂О

ОН ОН

Ця реакція відбувається при нагріванні та кислому середовищі.