Винилгалогениды. Соединения с пониженной подвижностью атома галогена: винилхлорид и хлоропрен. Способы получения, химические свойства и применение

Винилхлори́д - бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, имеющий формулу C₂H₃Cl и представляющий собой простейшее хлорпроизводное этилена.

Строение молекулы. В молекуле винилхлорида связь C-Cl более короткая и более прочная, чем аналогичная связь в молекуле хлорэтана.

В таблице представлены сравнительные значения длин и энергии связей, а также дипольных моментов в молекуле винилхлорида и хлорэтана:

Укорочение длины связи обусловлено p,π-сопряжением π-орбиталей кратной связи с неподелённой электронной парой атома хлора и образованием единой делокализованной системы π-электронов:

Рис. 19.19. Электронная формула винилхлорида

Способы получения. В настоящее время существуют три основных способа получения винилхлорида, реализованные в промышленных масштабах:

1. Метод каталитического гидрохлорирования ацетилена:

2. Комбинированный метод на основе этилена и ацетилена. Метод включает:

а) реакцию хлорирования этилена до дихлорэтана;

б) термическое разложение дихлорэтана с образованием винилхлорида;

в) реакцию гидрохлорирования ацетилена до винилхлорида с использованием хлороводорода со стадии термического разложения дихлорэтана:

Метод позволил:

- заменить половину ацетилена на более дешёвый этилен;

Рис. 19.19. Схема реакции полимеризации винилхлорида

Механизм полимеризации носит радикальный характер и схематично может быть представлен следующим образом:

Хлоропрен (2-хлор-1,3-бутадиен), СН₂=ССl-СН=СН₂ - бесцветная жидкость,
t_кип 59,4 °C.

Рис.19.20. Структурная формула хлоропрена

Способоы получения.Из многочисленныхспособовполученияхлоропрена только два доступны для промышленности: ацетиленовый и бутадиеновый.

1. Ацетиленовый. Получение хлоропрена из ацетилена протекает в две стадии:

1-я стадия - димеризация ацетилена в винилацетилен в присутствии катализатора — водного раствора CuCl₂, NH₄C1 и HCl при 80–90°С:

2-я стадия - гидрохлорирование винилацетилена в хлоропрен осуществляют в присутствии водного раствора CuCl₂, HC1 и FеС1₂ при 45°С:

2. Бутадиеновый. Экономически более выгодным и эффективным является метод синтеза на основе бутадиена. Синтез хлоропрена протекает через промежуточное образование 3,4-дихлор-1-бутена и 1,4-дихлор-2-бутена:

Рис. 19.20. Бутадиеновый метод синтеза хлоропрена

Химические свойства. Хлоропрен обладает химическими свойствами диеновых углеводородов.

1. Наличие атома хлора (С1) и системы сопряженных двойных связей значительно повышает активность хлоропрена в радикальных реакциях.

2. Атом хлора (С1) химически мало активен.

Полимеризация хлоропрена протекает по радикальному механизму. При комнатной температуре хлоропрен полимеризуется спонтанно с образованием каучукоподобного и губчатого полимеров.

Полихлоропреновые каучуки (наирит, неопрен) –

один из наиболее давно известных видов синтетических каучуков – разработаны компанией «Дюпон» в 1930-х. Обладают высокой масло-, бензо-, озоностойкостью.

Полихлоропреновый каучук Байпрен применяется в производстве конвеерных лент, приводных ремней, рукавов, шлангов, водолазных костюмов, электроизоляционных материалов, технических пластин. Из полихлоропренового каучука производят также оболочки проводов и кабелей, защитные покрытия.