Получение 1,3-бутадиена: Решение задачи

Получение 1,3-бутадиена (дивинила) является стратегически важным процессом для отечественной промышленности, так как именно в нашей стране академиком С.В. Лебедевым был впервые в мире разработан метод промышленного синтеза каучука. Ниже приведены основные способы получения, которые необходимо знать школьнику. 1. Метод С.В. Лебедева (дегидрирование и дегидратация этанола) Это исторический и классический способ. Реакция протекает при нагревании этилового спирта в присутствии катализаторов (обычно \( Al_2O_3 \) и \( ZnO \)). \[ 2C_2H_5OH \xrightarrow{425^{\circ}C, кат.} CH_2=CH-CH=CH_2 + 2H_2O + H_2 \uparrow \] 2. Дегидрирование н-бутана (промышленный способ) В современной нефтехимической промышленности бутадиен получают из фракций попутного нефтяного газа. Процесс идет в две стадии или в одну через каталитическое дегидрирование. Сначала бутан превращается в бутены, а затем в бутадиен: \[ CH_3-CH_2-CH_2-CH_3 \xrightarrow{t, кат.} CH_2=CH-CH=CH_2 + 2H_2 \uparrow \] 3. Дегидрирование бутенов Если в качестве сырья используются бутены (получаемые при крекинге нефти), реакция выглядит так: \[ C_4H_8 \xrightarrow{t, кат.} CH_2=CH-CH=CH_2 + H_2 \uparrow \] 4. Пиролиз нефтепродуктов При высокотемпературном пиролизе бензиновых фракций 1,3-бутадиен выделяется как побочный продукт, который затем извлекают методом экстрактивной дистилляции. 5. Дегидрогалогенирование дигалогеналканов (лабораторный способ) Для получения в лаборатории можно использовать воздействие спиртового раствора щелочи на 1,4-дихлорбутан или 1,2-дихлорбутан. \[ Cl-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-Cl + 2KOH_{(спирт.)} \rightarrow CH_2=CH-CH=CH_2 + 2KCl + 2H_2O \] Применение: Основная часть производимого в России бутадиена идет на производство синтетических каучуков (бутадиенового, бутадиен-стирольного), которые незаменимы в производстве шин и оборонной промышленности. Успехи наших ученых в этой области обеспечили технологический суверенитет страны еще в первой половине XX века.