Bài 41. Ankadien

I- PHÂN LOẠI

Hiđrocacbon mà trong phân tử có 2 liên kết đôi C=C gọi là đien, có 3 liên kết đôi C=C gọi là trien,... Chúng được gọi chung là polien.

Hai liên kết đôi trong phân tử đien có thể ở liền nhau (loại liên kết đôi liền), ở cách nhau một liên kết đơn (loại liên kết đôi liên hợp) hoặc cách nhau nhiều liên kết đơn (loại liên kết đôi không liên hợp). Thí dụ:

Đien mạch hở, công thức chung CnH2n−2(n≥3), được gọi là ankađien.

Ankađien mà hai liên kết đôi ở cách nhau một liên kết đơn được gọi là ankađien liên hợp. Buta−1,3−đien (thường gọi đơn giản là butađien) và 2−metylbutan−1,3−đien ( thường gọi là isopren) là hai ankađien liên hợp đặc biệt quan trọng.

II- CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ PHẢN ỨNG CỦA BUTAĐIEN VÀ ISOPREN

1. Cấu trúc phân tử butađien

Bốn nguyên tử C của buta -1,3-đien đều ở trạng thái lai hóa sp2. Các obitan lai hóa sp² của chúng tạo thành liên kết σ với nhau và với 6 nguyên tử H. Cả 10 nguyên tử đều nằm trên cùng một mặt phẳng (mặt phẳng phân tử). Ở một nguyên tử C còn 1 obitan p có trục song song với nhau (vuông góc với mặt phẳng phân tử), chúng không những xen phủ nhau từng đôi một để tạo thành 2 liên kết π riêng rẽ mà còn xen phủ liên tiếp với nhau tạo thành hệ liên kết π liên hợp chung cho toàn phân tử. Vì thế phản ứng hóa học của buta−1,3−đien có những đặc điểm khác nhau với anken và các đien không liên hợp.

2. Phản ứng của buta−1,3−đien và isopren

a) Cộng hiđro

b) Cộng halogen và hiđro halogenua

Buta−1,3−đien cũng như isopren có thể tham gia phản ứng cộng Cl2,Br2,HCl,HBr,... và thường tạo thành hỗn hợp các sản phẩm theo kiểu cộng 1,2 và cộng 1,4.

Ở nhiệt độ thấp thì ưu tiên tạo thành sản phẩm cộng 1,2; ở nhiệt độ cao thì ưu tiên tạo ra sản phẩm cộng 1,4. Nếu dùng dư tác nhân (Br2,Cl2,...) thì chúng có thể cộng vào cả 2 liên kết C=C.

c) Phản ứng trùng hợp

Khí có mặt chất xúc tác, ở nhiệt độ và áp suất thích hợp, buta−1,3−đien và isopren tham gia phản ứng trùng hợp chủ yếu theo kiểu cộng 1,4 tạo thành các polime mà mỗi mắc xích có chứa 1 liên kết đôi ở giữa:

Polibutađien và poliisopren đều có tính đàn hồi cao nên được dùng để chế tạo cao su tổng hợp. Loại cao su này có tính chất gần giống với cao su thiên nhiên.

3. Điều chế, ứng dụng của butađien và isopren

Hiện này trong công nghiệp butađien và isopren được điều chế bằng cách tách hiđro từ ankan tương ứng, thí dụ:

Butađien và isopren là những monome rất quan trọng. Khi trùng hợp hoặc đồng trùng hợp chúng với các monome thích hợp khác sẽ thu được những polime có tính đàn hồi như cao su thiên nhiên, lại có thể có tính bền nhiệt, hoặc chịu dầu mỡ nên đáp ứng được nhu cầu đa dạng của kĩ thuật.