В органическом синтезе широко применяется реакция присоединения к сопряженным диенам соединений, содержащих кратные связи (так называемых диенофилов). Реакция идет как 1,4-присоединение и приводит к образованию циклических продуктов:
бутадиен – 1,3 этен циклогексен
4. Окисление. В кислой среде алкадиены расщепляются перманганатом до карбоновых кислот и/или кетонов. Все зависит от структуры. В общем случае в продуктах реакции всегда будет присутствовать такой набор: дикарбоновая кислота, или кетокислота или дикетон или СО2 + карбоновые кислоты (одна или две) или карбоновая кислота и кетон или кетон (один или два). В качестве карбоновой кислоты может фигурировать угольная в виде CO2+ H2O. Впрочем, в некоторых случаях дикарбонильные соединения могут и отсутствовать. Вообщем - всё зависит от структуры диена, общего правила нет!
Например, если окисляется в кислой среде 2-метилбутадиен 1,3, то в результате реакции образуется уксусная кислота и углекислый газ:
CH2=C(CH3)-CH=CH2 (KMnO4, H3O+) → CH3-COOH + 3CO2.
Натуральный и синтетический каучуки. Резина
До конца 1930-х гг. в промышленности использовали натуральный каучук, выделяемый из млечного сока (латекса) некоторых растений-каучуконосов. Наиболее ценным каучуконосом является гевея, растущая в Латинской Америке. Исследования показали, что натуральный каучук представляет собой цис-полиизопрен, то есть полимер, элементарные звенья которого соответствуют изопрену (2-метилбутадиену-1,3) и находятся в цис-конфигурации.
Каучук, в котором все элементарные звенья находятся или в цис-, или в транс-конфигурации, называется стереорегулярным.
В середине прошлого века (Гудьир, 1839 г.) было обнаружено, что при нагревании каучука с серой (до 8%) образуется резина — эластичный материал, технические свойства которого гораздо лучше, чем у каучука. При нагревании с серой (вулканизации) происходит сшивание полимерных цепей за счет сульфидных мостиков, что приводит к увеличению прочности, устойчивости к истиранию, к действию органических растворителей и других веществ.
Продукт частичной вулканизации каучука называют резиной (не более 5% серы ). Такой полимер имеет разветвлённую пространственную структуру и менее эластичен, чем каучук, но обладает большей прочностью. При увеличении количества серы продукт вулканизации приобретает сетчатую структуру и полностью теряет эластичность. Он называется эбонитом. Эбонит является хорошим диэлектриком, из него изготавливают детали электрической арматуры.
В связи с бурным ростом промышленного производства в начале XX в. возросла потребность в каучуке. И это заставило химиков искать пути получения синтетического каучука. Первые попытки были неудачными, так как при полимеризации диенов образовывались нестереорегулярные цепи (то есть цепи, в которых элементарные звенья находились как в цис-, так и в транс-конфигурации). Получаемый каучук был похож на смолу, вулканизация его давала резину очень плохого качества.
Впервые технологически удобный способ синтеза полибутадиенового каучука был разработан русским химиком С. В. Лебедевым. В его основе лежала полимеризация бутадиена-1,3 с использованием катализатора — металлического натрия.
Это позволило получить полибутадиен с хорошими технологическими свойствами. Однако этот полимер был нестереорегулярным, и поэтому резина, полученная на его основе, была менее эластичной, чем резина природного каучука. Стереорегулярные полимеры (в том числе и изопреновые) научились получать лишь в 50-е г.г. XX в.
Современная химическая промышленность вырабатывает несколько видов синтетического каучука. В качестве мономеров используют изопрен, бутадиен, хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3), стирол (винилбензол) и т. д. Большое распространение получили резины, произведенные на основе сополимеров алкадиенов с сопряженными двойными связями и производных алкенов.
Такие резины характеризуются высокой морозоустойчивостью, прочностью и эластичностью (бутадиен-стирольный), масло-бензостойкостью (бутадиен-нитрильный (нитрил — СН2=СН—СH)), пониженной газопроницаемостью, устойчивостью к действию ультрафиолетового излучения, окислителей (бутилкаучук — сополимер изопрена и изобутилена).
