丁二烯

1,3-丁二烯简称丁二烯，是分子式為C4H6的有機化合物，一種重要的化工原料，可作為單體用於製造合成橡膠（丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶）。當這個詞丁二烯被使用的情況下，大多數時候是指1,3 - 丁二烯。

這個名稱丁二烯還可以指同分異構體：1,2-丁二烯，它是一個累积二烯烃。然而，這种丁二烯難以製備，並且沒有工業價值。

历史
法国化学家E. Caventou于1863年从戊醇热分解的产物中分离丁二烯。它之后由亨利·爱德华·阿姆斯特朗在1886年从石油分离并确认。

结构
1,3-丁二烯分子中，碳原子都是以sp2方式杂化成键，每个碳原子还有一个垂直于分子平面的p轨道，相互平行重叠构成一个离域大π键。
1,3-丁二烯的最稳定构象是s-反式构象，两对双键分别处于C-C单键的两侧，此时空间效应最小，两种构象的能垒相差24.8 kJ/mol（5.9 kcal/mol）。

即使1,3-丁二烯的s-顺式构象有更高的能量，但仍会以此构象作为四电子组分参与协同的环加成反应，如Diels-Alder反应。

经过实验和计算，s-反-1,3-丁二烯的双键键长为133.8pm，而乙烯中的碳碳双键键长为133.0pm，这也被认为是π键被离域效应削弱和增长的证据，可见如图所示的共振结构式。

 性质 
丁二烯是無色有微弱芳香气味的无色易液化氣體，难溶于水，可溶于醇、醚、丙酮、苯等有机溶剂。在氧气存在下容易发生聚合。

1,3-丁二烯分子中的碳-碳单键可以自由旋转，故無顺式和反式异构体。丁二烯还有另一种异构体：1,2-丁二烯，它是一个累积二烯烃，与1,3-丁二烯相比非常不稳定。

丁二烯是狄尔斯-阿尔德反应常用的双烯体之一，它与缺电子亲双烯体发生狄尔斯-阿尔德反应，可以制取蒽醌、四氢苯酐、丁烷四羧酸、六氢苯二甲酸酐等很多化工产品。丁二烯也可以与二氧化硫发生螯变反应，然后加氢生成工业溶剂环丁砜。

当把丁二烯通入溴水，起加成反应时，除了生成溴直接和双键加成生成的1-二溴丁烯外，还生成2-二溴丁烯——在加成时，两个双键中比较活泼的键一起断裂，同时生成新的双键。如果丁二烯通入得较慢，而且溴水又多又浓，最后会生成1,1,3,3-四溴丁烷。

 生产 
丁二烯的工业生产方法有：

从C4烃提取
此法目前应用于美国、西欧和日本。乙烯装置副产C4抽提（脂肪烃于900°C以上发生水蒸气裂解制取乙烯和其他烯烃时的副产品）。此法正逐步替代其他方法，成为制取丁二烯的主要方法。生成的丁二烯可通过乙腈或二甲基甲酰胺等极性非质子溶剂萃取出来，并蒸馏提纯。Sun, H.P. Wristers, J.P. (1992). Butadiene. In J.I. Kroschwitz (Ed.), Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed., vol. 4, pp. 663–690. New York: John Wiley & Sons.

从正丁烷的脱氢
通过丁烷或丁烯催化脱氢生产。首个用此丁烷脱氢法生产丁二烯的工厂于1957年建于美国休斯顿，年产65000吨丁二烯。此法正被逐步淘汰。

从乙醇
400-450°C下，两分子乙醇在金属氧化物催化下生成丁二烯、氢气和水。Kirshenbaum, I. (1978). Butadiene. In M. Grayson (Ed.), Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., vol. 4, pp. 313–337. New York: John Wiley & Sons.此法多应用于东欧、中国和印度，目前正被乙烯法所替代。
2 CH3CH2OH → CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2O + H2
乙醇先被氧化为乙醛，然后乙醛和乙醇在325-350°C和催化下反应生成丁二烯和水。此法目前仍在中国和印度使用。
CH3CH2OH + CH3CHO → CH2=CH-CH=CH2 + 2 H2O

 参见 
环丁二烯
狄尔斯-阿尔德反应
顺丁橡胶
端羟基聚丁二烯 (HTPB)

 参考资料 

Category:共轭二烯烃
Category:空气污染物
Category:单体
Category:IARC第1类致癌物质
丁
Category:1860年代发现的物质