В.В. Еремин, А.Я. Борщевский - Основы общей и физической химии (1113479), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Первый промышленный синтетический каучук был получен в России в 1931 г. радикальной полимеризацией бутадиена в присутствии металлического натрия: пСНз — СН вЂ” СН=СНз — ( — СНз — СН=СН вЂ” СНз — )„. Бутадиеновый каучук обладает хорошей водо- и газонепроницаемостью, однако менее эластичен, чем натуральный каучук, поскольку имеет нерегулярное строение. В его цепи иис- и транс-звенья распределены хаотично. Кроме того, полимеризация протекает не только как 1,4-, но и как 1,2-присоединение, при этом образуется полимер с разветвленной структурой. В 1950-х гг. была разработана технология Э 9.б.
Полимеры 287 производства синтетического бутадиенового каучука с линейной стереорегулярной структурой (такой каучук называют дивиниловым): — СН, СН,— С=С / Н Н Для этого используют металлоорганические катализаторы — алкилпроизводные алюминия с добавками солей титана, цнркония и других веществ. Аналогичным образом получают синтетический изопреновый каучук со стереорегулярной структурой. На бутадиене базируется производство подавляющего большинства синтетических каучуков: стереорегулярных 1,4-иис-бутадиеновых, бутадиен-стирольных, бутадиен-нитрильных н других.
Помимо бутадиена и изопрена, для производства синтетических каучуков и резины на их основе используют хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3). Полимеризацией хлоропрена на металлоорганических катализаторах получают стереорегулярный транс-полимер — неопрен: СН2 — — СН вЂ” СС!=СН2 хлоропрен неопрен Каучук, получаемый из хлоропрена, обладает рядом ценных свойств; негорючестью, масло- и бензостойкостью, устойчивостью к действию кислот и щелочей. Хлоропреновые каучуки используют в производстве шлангов, уплотнителей, прорезиненных тканей, защитных оболочек, кабелей.
Коротко о главном 1. Углеводороды состоят только из двух химических элементов — углерода и водорода. Все углеводороды — малополярные соединения, нерастворимые в воде. Углеводороды с числом атомов углерода не больше четырех при обычных условиях газообразны. 2. Алканы С„Нз„+з — предельные (насыщенные) углеводороды. Алканы — малореакционноспособные вещества.
Для них характерны радикальные реакции замещения Яп и окисления кислородом. Алканы имеют огромное практическое применение в качестве топлива и сырья для промышленного синтеза разнообразных органических соединений. 3. Основной природный источник углеводородов — нефть. Переработка нефти включает первичное разделение на фракции (перегонку) и химические реакции— крекинг (термический и каталитический), пиролиз, риформинг.
4. Алкены С„Нм — ненасыщенные углеводороды, содержащие двойную связь. Для ннх характерны реакции электрофильного присоединения Ав по двойной связи, окисления и полимеризации. Алкены используют, в первую очередь, для синтеза полимеров. 288 Гл. 9. Химия углеводородов 5. Алкадиены С„Нз„з — ненасыщенные углеводороды, содержащие две двойные связи.
Важнейшее свойство сопряженных диенов — способность вступать в реакцию полимеризации с образованием каучуков. 6. Алкины С„Нз„з — ненасыщенные углеводороды, содержащие тройную связь. Для алкинов характерны реакции электрофильного присоединения Ан по тройной связи. Алкины с концевой тройной связью обладают слабыми кислотными свойствами.
?. Ароматические углеводороды содержат циклическую сопряженную п-электронную систему, включающую (4п+2) и-электронов. Отличительной чертой ароматических систем является большая энергия стабилизации за счет сопряжения и связанная с этим химическая инертность. 8. Арены С„Нз„а — углеводороды ряда бензола. Их свойства обусловлены наличием в молекуле ароматической сопряженной и-электронной системы. Для бензола и его производных характерны реакции электрофильного замещения Вя. которые протекают только при участии катализаторов.
Арены — важнейшее сырье для производства разнообразных органических соединений. 9. Полимеры — высокомолекулярные вещества, содержащие повторяющийся фрагмент (мономерное звено). Их получают с помощью реакций полимеризации и поликонденсации. Полимеризуются вещества, содержащие двойную связь или напряженный цикл. В реакции поликонденсации вступают молекулы, содержащие две функциональные группы, способные реагировать друг с другом. Практически важные полимеры — пластмассы, синтетические волокна, каучуки. Каучуки — продукты полимеризации сопряженных диенов. Особенно ценными качествами обладают стереорегулярные полимеры.
ХИМИЯ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 10 й10.1. СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ СГ" СНз — ОН О © цнклическии спирт (цнклогексанол) ароматический спирт (бензнловый) фенол В зависимости от числа гидроксильных групп, различают одно-, двух- и трех- атомные спирты. Если групп ОН две или больше, такие соединения называют многоатомными спиртами. Замена атома Н на группу ОН приводит к добавлению одного атома кислорода, поэтому молекулярные формулы одноатомных спиртов отличаются от формул соответствующих углеводородов ровно на один атом кислорода; СНз — СНз СНз — СНз — ОН (СзНв) (СзНвО) СНз=СН вЂ” СНз (СзНв) СНз — — СН вЂ” СНз — ОН (СзНвО) СНз — ОН О (СгНв) (СзНвО) Спирты — это кислородсодержащие органические соединения, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных групп ОН, связанных с углеводородным радикалом.
Группу ОН называют гидроксилом или гидроксигруппой. Спирты можно рассматривать как производные углеводородов, в которых атом водорода (один или несколько) замешен на группу ОН. В зависимости от характера углеводородных радикалов, различают предельные, непредельные, циклические и ароматические спирты, причем у последних группа ОН не связана с бензольным кольцом. Соединения, у которых группа ОН непосредственно связана с бензольным кольцом, называют фенолами. СНз — СНз — ОН СНз=СН вЂ” СНз — ОН предельный спирт непредельный спирт (этанол) (пропев-2-ол-1) 290 Тл.
10. Химия нислородсодержаи!их органических соединений То же самое справедливо и для гомологических рядов: ° алканы — СлН2лн-2' ° предельные одноатомные спирты — С„Н2„.ь20; ° ароматические углеводороды ряда бензола — С„Н2, з: ° ароматические спирты и фенолы — СлН2л зО. В зависимости от того, с каким атомом углерода связана группа ОН, различают спирты первичные (ВСН2 — ОН), вторичные (Й2СН вЂ” ОН) и третичные (йзС вЂ” ОН). Простейшие одноатомные спирты: Первичные; СН,— ОН СН,— СН,— ОН СНз — СН2 — СН2 — ОН пропанол-1 метанол этанол Вторичные: СНз СН СНз ! ОН пропанол-2 СНз — СН вЂ” СН2 — СНз ! ОН бутанол-2 Третичный; СНз СНз — С вЂ” СНз ! ОН 2-метилпропаиол-2 Спирты можно рассматривать как родоначальники кислородсодержащих соедине- ний. Положение предельных спиртов в ряду кислородсодержащих соединений мож- но представить схемой: С Налн.20 СлН2лО СлН2л02 первичные ., гиды — л карбоновые вторичные 1о1 ~н кетоны спирты СлН2л.~.20 + [О] — н СлН2лО+ Н20, а альдегиды восстанавливаются обратно в первичные спирты по схеме: Сл Нзл 0 + 2 [Н) — н Сл Нза„.20.
В этой схеме слева направо идет процесс окисления (отмечен буквой [0)), справа налево — восстановления (2[Н]). Например, первичные спирты окисляются в альдегиды по общей схеме: Э!0.1. Спирты и феиолы 29! Спирты являются наиболее восстановленными кислородсодержащими соединениями, т. е. при заданном числе атомов углерода они содержат наибольшее возможное число атомов водорода. Изомерия одноатомных спиртов связана со строением углеродного скелета (например, бутанол-2 и 2-метилпропанол-2) и с положением группы ОН (пропанол-1 и пропанол-2). Межклассовыми нзомерами спиртов являются простые эфиры — соединения, в которых атом кислорода связан с двумя углеводородными радикалами: СзНзО СНз — СНз — ОН этанол СНз — 0 — СНз диметиловый эфир н«РО« СНз — — СНз + НзΠ— » СНз — СНз — ОН.
Из этилена получается этанол, из пропена — пропанол-2. Присоединение воды идет по правилу Марковникова, поэтому из первичных спиртов по данной реакции можно получить только этиловый спирт. 2. Другой общий способ получения спиртов — гидролиз алкилгалогенидов под действием водных растворов щелочей: ЙВг+ ХаОН вЂ” » ВОН + ХаВг. По этой реакции можно получать первичные и вторичные спирты. 3. Восстановление карбонильных соединений. При восстановлении альдегидов образуются первичные спирты, при восстановлении кетонов — вторичные:  — СН=О+ Нз — ».
 — СНз — ОН,  — СΠ— В'+ Н В вЂ” СН(ОН) — В' (В и В' — любые углеводородные радикалы). Реакцию проводят, пропуская смесь паров альдегнда или кетона и водорода над никелевым катализатором. Названия спиртов образуют, добавляя окончание «-ол» к названию углеводорода с самой длинной углеродной цепью, включающей группу ОН. Нумерацию цепи начинают с того края, ближе к которому расположена гидроксильная группа.
Кроме того, используют заместительную номенклатуру, по которой название спирта производится от названия соответствующего углеводородного радикала с добавлением слова «спирт», например: СзНзОН вЂ” этиловый спирт. Физические свойства спиртов. Низшие спирты (до Сдз) — жидкости, высшие— твердые вещества. Метанол, этанол и пропанол-2 смешиваются с водой в любых соотношениях.
С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде падает. По сравнению с соответствующими углеводородами, спирты (особенно низшие) имеют значительно более высокие температуры плавления и кипения, что объясняется сильной ассоциацией молекул спирта в жидком состоянии за счет образования водородных связей. Получение спиртов. 1. Общий способ получения спиртов, имеющий большое промышленное значение, — присоединение воды к алкенам.
Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над катализатором НзРО«. 292 Гл.!О. Химия кислородсодерзкащих органических соединений 4. Действие реактивов Гриньяра на карбонильные соединения (см. $10.2). 5. Этанол получают при спиртовом брожении глюкозы: СаНпОа — 2СзНзОН+ 2СОз).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
