Isopreen

Isopreen ehk 2-metüül-1,3-butadieen on orgaaniline ühend, mis kuulub konjugeeritud dieenide klassi. Isopreeni keemiline valem on СН2=С(СН3)–СН=СН2 ehk C5H8. Ta on loodusliku kautšuki monomeer ning terpenoidide ehk isoprenoidide struktuuriühik. CAS-i number on 78-79-5. Isopreen on normaaltingimustes värvitu vänge lõhnaga vedelik. Keemistemperatuur on madal (34,067 °C), sulamistemperatuur on −145,95 °C. Molaarmass on 68,12 g/mol. Tihedus on 0,681 g/cm³. Isopreen lahustub etanoolis. Ta polümeriseerub kergesti, moodustades isopreenkautšukid. Seismisel tekivad iseeneslikult dimeerid ja oligomeerid; inhibiitorina kasutatakse tõrva. Isomeer polümeriseerub ka vinüülidega. Looduslik kautšuk on isopreeni polümeer, kõige sagedamini cis-1,4-polüisopreen molekulmassiga 100 000 – 1 000 000. Looduslikus kautšukis on lisanditena mõni protsent teisi materjale (valgud, rasvhapped, vaigud ja anorgaanilised ained). Mõnikord on tegu struktuuriisomeeri gutapertšiga (trans-1,4-polüisopreen), millel on sarnased omadused. Isopreeni toodavad ja eritavad atmosfääri paljud puuliigid, millest peamine on tamm. Aastas toodavad taimed umbes 600 miljonit tonni isopreeni, kusjuures poole sellest toodavad troopilised laialehised puud, ülejäänu põõsad. Tööstuslikult saadakse isopreeni nafta termilise krakkimise saadustest. Tööstuses kasutatakse umbes 95% isopreenist sünteetilise kummi tootmiseks. Esmakordselt saadi isopreeni loodusliku kummi (kautšuki) destruktiivsel destillatsioonil. Enne kasutamist (kuivatamiseks) isopreeni destilleeritakse metalse naatriumi pealt. Isopreeni katioonse telomerisatsiooni uurimine ja rakenduste väljatöötamine sai Eestis alguse 1960. aastal, kui Eesti NSV TA Keemia Instituuti asus tööle Koit Lääts, kes oli selle valdkonnaga tegelenud Leningradis. Sünteesi lähteaine isopreen oli odav naftasaadus. Sünteesi võtmeprotsessiks oli isopreeni ja tema hüdrokloriidide telomerisatsioon katalüsaatori SnCl4 juuresolekul. Reaktsiooni tulemusel moodustub ühinemissaaduste komplitseeritud segu – isomeersetest C10-, C15-, C20- jne kloriididest. Üheetapilises telomerisatsiooni protsessis soovitud struktuuride saamise lihtsustatud skeem (isomeerseid saadusi näitamata) võiks olla järgmine: СН2=С(СН3)–СН=СН2 + CH3–С(СН3)=СН–СH2–Cl → СН3–С(СН3)=СН–СH2[–CH2–С(СН3)=СН–СH2]n–Cl, kus n = 1, 2, 3, jne Isopreeni telomerisatsioon on ülimalt keerukas protsess. Mõlemad lähteühendid ja saadused sisaldavad reaktsioonivõimelisi C=C kaksiksidemeid ja ka allüülseid C-Cl sidemeid. Seetõttu on sihtühendite saagised väikesed. Optimaalse saagise saamiseks tuli protsess katkestada lähteainete konversioonil juba 12–15% juures. Sel juhul arvestades lähteainete regenereerimisega saadi geranüülkloriidi (n = 1) kuni 33% ja farnesüülkloriidi (n = 2) kuni 12% reaktsioonisaadustest. Isopreeni telomerisatsiooni saaduste baasil töötati välja tootmistehnoloogiad mitmetele väärtuslikele terpenoidsetele saadustele, mida ka väikeses mastaabis või katsepartiidena toodeti TA Tehnilises Katsebaasis. Terpenoidid Telomerisatsioon Guenther, A.; T. Karl, P. Harley, C. Wiedinmyer, P. I. Palmer and C. Geron (2006). «Estimates of global terrestrial isoprene emissions using MEGAN (Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature)». Atmos. Chem. Phys. 6: 3181–3210.[1] Terpenoidide süntees TA Keemia Instituudis