Лабораторные способы получения алкадиенов

Краткий ответ. В лаборатории алкадиены (главным образом сопряжённые — бутадиен-1,3 и изопрен) получают двумя основными способами:

1. Дегидрогалогенированием 1,4-дигалогеналканов спиртовым раствором щёлочи.
2. Дегидратацией 1,4-диолов (гликолей) при нагревании с кислотным катализатором.

1. Дегидрогалогенирование

Берут 1,4-дихлорбутан и нагревают со спиртовым раствором KOH:

\[ \mathrm{ClCH_2{-}CH_2{-}CH_2{-}CH_2Cl + 2KOH \xrightarrow{t,\ \text{спирт.}} CH_2{=}CH{-}CH{=}CH_2 + 2KCl + 2H_2O} \]

Продукт: бутадиен-1,3.

2. Дегидратация 1,4-диола

Нагревают бутандиол-1,4 с концентрированной серной кислотой:

\[ \mathrm{HOCH_2{-}CH_2{-}CH_2{-}CH_2OH \xrightarrow{H_2SO_4,\ t} CH_2{=}CH{-}CH{=}CH_2 + 2H_2O} \]

Снова получается бутадиен-1,3.

Почему образуется именно алкадиен

В обоих случаях происходит двойное отщепление:

• в первом способе щёлочь отнимает две молекулы HCl;
• во втором кислота помогает отщепить две молекулы воды.

После двух отщеплений возникают две двойные связи, разделённые одной одинарной:

\[ \mathrm{CH_2{=}CH{-}CH{=}CH_2} \]

Такое строение и называют сопряжённым диеном.

Важно: для отщепления HCl берут именно спиртовой раствор KOH, потому что водный раствор чаще даёт реакцию замещения, а не отщепления.

Для изопрена

Аналогично используют 1,4-дихлор-2-метилбутан или 2-метилбутан-1,4-диол. Продукт:

\[ \mathrm{CH_2{=}C(CH_3){-}CH{=}CH_2} \]

это 2-метилбутадиен-1,3, или изопрен.

Проверка

Для бутадиена-1,3 формула \(\mathrm{C_4H_6}\). При отщеплении двух молекул HCl из \(\mathrm{C_4H_8Cl_2}\) или двух молекул воды из \(\mathrm{C_4H_{10}O_2}\) получается именно \(\mathrm{C_4H_6}\). Атомы сходятся, значит уравнения записаны верно.

Не путать: дегидрирование бутана и реакция Лебедева из этанола — это преимущественно промышленные способы, хотя их иногда и показывают на уроках.