Concetti fondamentali sui tipi di dieni: Cumulati, Coniugati e Isolati
I dieni sono composti organici caratterizzati dalla presenza di due doppi legami carbonio-carbonio. A seconda di come sono posizionati reciprocamente i doppi legami, si distinguono tre tipi di dieni.
Dieni cumulati
Tra i dieni cumulati, il composto più semplice è l’1,2-propadiene CH2=C=CH2. Gli atomi di carbonio terminali sono legati a due atomi di idrogeno e all’atomo di carbonio centrale. Quest’ultimo è legato con doppi legami agli altri due atomi di carbonio e forma due legami σ utilizzando orbitali ibridi sp disposti secondo angoli di 180°.
Se l’allene presenta due gruppi diversi, come nel caso del 2,3-propadiene, esso è chirale e presenta due enantiomeri.
Dieni coniugati
I dieni coniugati sono più reattivi delle olefine isolate, ma stabili rispetto agli altri dieni. La maggiore stabilità, suffragata da calori di idrogenazione e di combustione minori, suggerisce che una sola struttura di legame di valenza non rappresenta da sola la reale distribuzione degli elettroni. Pertanto, i dieni coniugati sono stabilizzati per risonanza.
Consideriamo il legame C2-C3 presente nell’1,3-butadiene: esso è un legame di tipo σ che dovrebbe consentire una libertà di rotazione intorno ad esso. Sperimentalmente si è trovato che vi è un impedimento alla rotazione intorno al legame C2-C3 e che il legame tra questi due atomi è più corto rispetto a quello che presentano due atomi di carbonio legati tramite legame σ.
Teoria dell’orbitale molecolare
La teoria degli orbitali molecolari giustifica tali evidenze sperimentali con il concetto di delocalizzazione dei legami π. I quattro orbitali 2p_z si combinano per dare quattro orbitali molecolari π.
L’orbitale molecolare a più bassa energia Ψ1 è di legame e così pure l’orbitale a cui compete energia Ψ2. I due orbitali molecolari a energia superiore, ovvero Ψ3* e Ψ4*, sono antileganti. Ciò porta a due diverse conformazioni cis e trans in cui la conformazione cis è meno stabile a causa dell’interazione sterica tra gli atomi di idrogeno.
Dieni isolati
I dieni isolati non mostrano una stabilità particolare in quanto i loro legami π interagiscono in modo indipendente tra loro. Spesso, questi tipi di dieni possono essere trattati semplicemente come alcheni più complessi e mostrano una reattività più alta di quelli coniugati.