I. ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI
1. Định nghĩa
- Ankađien là hiđrocacbon mạch hở chứa 2 liên kết đôi C=C trong phân tử.
- Công thức phân tử tổng quát: CnH2n-2 (n ≥ 3).
2. Phân loại
+ Ankađien có 2 liên kết đôi cạnh nhau.
Ví dụ: CH2=C=CH2 : propađien
+ Ankađien có 2 liên kết đôi cách nhau 1 liên kết đơn (ankađien liên hợp).
Ví dụ: CH2=CH-CH=CH2 : buta-1,3-đien
+ Ankađien có 2 liên kết đôi cách nhau từ 2 liên kết đơn trở lên.
Ví dụ: CH2=CH-CH2-CH=CH2 : penta-1,4-đien
Quan trọng nhất là các ankađien liên hợp như buta-1,3- đien CH2 = CH - CH = CH2, isopren CH2=C(CH3)–CH=CH2 vì chúng có nhiều ứng dụng thực tế.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ
Butađien là chất khí, isopren là chất lỏng (nhiệt độ sôi = 34oC). Cả 2 chất đều không tan trong nước, nhưng tan trong một số dung môi hữu cơ như: rượu, ete.
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Phản ứng cộng H2, cộng dung dịch Br2và cộng HX
Do mang liên kết đôi C=C trong phân tử nên ankađien cũng có phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng. Vì có chứa 2 liên kêt đôi C=C nên ankađien có thể tham gia phản ứng cộng theo tỉ lệ mol 1 : 1 hoặc 1 : 2.
a. Cộng tỉ lệ mol 1:1
- Cộng kiểu 1,2 (ở nhiệt độ thấp khoảng -800C): phản ứng này chỉ tác động đến 1 liên kết đôi C=C, liên kết còn lại giữ nguyên.
CH2=CH-CH=CH2 + H2 $\xrightarrow{Ni,\text{ }{{t}^{0}}}$ CH3-CH2-CH=CH2
- Cộng kiểu 1,4 (ở nhiệt độ cao hơn khoảng 400C): phản ứng này tác động đến cả 2 liên kết đôi và tạo ra 1 liên kết đôi C=C mới nằm giữa 2 liên kết đôi ban đầu.
CH2=CH-CH=CH2 + H2 $\xrightarrow{Ni,\text{ }{{t}^{0}}}$ CH3-CH=CH-CH3
- 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
Ví dụ: isopren phản ứng với brom theo tỉ lệ 1 : 1
- Ở 40oC:
b. Cộng tỉ lệ mol 1:2
CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 CH3-CH2-CH2-CH3
CH2=CH-CH=CH2 + 2Br2 → CH2Br-CHBr-CHBr-CH2Br
CH2=CH-CH=CH2 + HBr → hh sp: CH3-CHBr-CHBr-CH3 + CH3-CHBr-CH2-CH2Br + CH2Br-CH2-CH2-CH2Br
2. Phản ứng trùng hợp
Các phản ứng trùng hợp chủ yếu xảy ra theo kiểu 1,4.
nCH2=CH-CH=CH2 $\xrightarrow{Na,{{t}^{o}}}$ (-CH2-CH=CH-CH2-)n
(Cao su buna)
nCH2=C(CH3)-CH=CH2 $\xrightarrow{xt,{{t}^{o}},p}$ (-CH2-C(CH3)=CH-CH2-)n
(Cao su isopren)
3. Phản ứng oxi hóa
a. Oxi hóa hoàn toàn
${{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}~+\text{ }\frac{3n-1}{2}{{O}_{2}}~\to ~nC{{O}_{2}}~+\text{ }\left( n-1 \right){{H}_{2}}O$
Đặc điểm của phản ứng đốt cháy ankađien: nCO2 > nH2O và nCO2 – nH2O = nankađien
b. Oxi hóa không hoàn toàn: Ankađien cũng làm mất màu dung dịch thuốc tím ở ngay nhiệt độ thường.
III. ĐIỀU CHẾ
1. Tách hiđro khỏi hiđrocacbon no
Phản ứng xảy ra ở 600oC, xúc tác Cr2O3 + Al2O3, áp suất thấp.
2. Điều chế từ rượu etylic hoặc axetilen
2CH3 – CH2 – OH $\xrightarrow[{{500}^{o}}C]{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}$ CH2 = CH – CH = CH2 + 2H2O + H2 ↑
2CH≡CH $\xrightarrow[{{80}^{o}}C]{CuC{{l}_{2}}}$ CH≡C–CH=CH2
CH≡C–CH=CH2 + H2 $\xrightarrow{Pd,\text{ }{{\text{t}}^{\text{o}}}}$ CH2=CH–CH=CH2
IV. ỨNG DỤNG
Buta-1,3-đien hoặc isopren điều chế polibutađien hoặc poliisopren là những chất đàn hồi cao được dùng để sản xuất cao su (cao su buna, cao su isopren,…). Cao su buna được dùng làm lốp xe, nhựa trám thuyền,…
