Номенклатура алканов и их производных

Названия первых десяти членов ряда предельных углеводоро­дов уже даны. Чтобы подчеркнуть, что алкан имеет неразветвлен­ную углеродную цепь, часто к названию добавляют слово нормаль­ный (н-), например:

СНз — СН₂ — СНд — СН₂—СНд — СН₂ —

н-гептан (нормальный гептан)

При отрыве атома водорода от молекулы алкана образуются одновалентные частицы, называемые углеводородными радикалами (сокращенно обозначают буквой R). Названия одновалентных ради­калов производятся от названий соответствующих углеводородов с заменой окончания -ан на -ил.

Радикалы образуются не только органическими, но и неоргани­ческими соединениями. Так, если от азотной кислоты отнять груп­пу ОН, то получится одновалентный радикал — NO₂, называемый нитрогруппой и т. д.

При отнятии от молекулы углеводорода двух атомов водорода получаются двухвалентные радикалы. Их названия также произво­дятся из названий соответствующих предельных углеводородов с заменой окончания -ан на -илиден (если атомы водорода оторваны от одного атома углерода) или -илен (если атомы водорода оторваны от двух соседних атомов углерода). Радикал СН₂= имеет название метилен.

Названия радикалов используют в номенклатуре многих произ­водных углеводородов. Например: СН₃1 — йодистый метил, С₄Н₉С1 — хлористый бутил, СН₂С1₂ — хлористый метилен, С₂Н₄Вг₂ — бромистый этилен (если атомы брома связаны с раз­ными атомами углерода) или бромистый этилиден (если атомы брома связаны с одним атомом углерода).

Химические свойства алканов

Химические превращения алканов могут происходить либо за счет разрыва цепи углеродных атомов, либо за счет отрыва атомов водорода с последующим замещением их другими атомами или группами. Поэтому для предельных углеводородов характерны реакции замещения и расщепления.

Хлорирование

Хлорирование метана обычно идет с образованием смеси продуктов:

hv

СН₄ + Cl₂ ® СН₃Cl + HCl

hv

СН₃Cl + Cl₂ ® СН₂Cl₂ + HCl

hv

СН₂Cl₂ + Cl₂ ® СНCl₃ + HCl

hv

СН₃Cl + Cl₂ ® СCl₄ + HCl

Соотношение скоростей замещения хлором водорода при первичном, вторичном, третичном углероде при температуре ниже 100° С — примерно 1,0 : 3,8 : 5,0.

Бромирование алканов протекает значительно хуже, чем хло рирование, но по тому же радикально-цепному механизму. Соотношение ско­ростей реакции бромирования при 127 °С по третичному, вторичному, первичному атомам углерода равно 1600 : 82 : 1. Можно утверждать, что бромирование алканов практически нацело идет по третичному атому углерода.

Фторированиеалканов осуществить прямым действ невозможно, так как процесс идет со взрывом, его невозможно регулировать. Обычно фторирование алканов осуществляют более мягкими фторирующими агентами, такими, как смесь CoF₂ и F₂.

Моно- и полизамещенные галогеналканы широко используют в качестве растворителей (хлороформ, дихлорэтан, четыреххлористый углерод и др.) в органических синтезах.

Нитрование

Важной реакцией, имеющей промышленное применение, явля­ется нитрование алканов. Реакцию проводят или в жидкой, или в газовой фазе. В первом случае в качестве нитрующего агента ис­пользуют разбавленную азотная кислота (способ М. И. Коновало­ва) при температуре 140-150 °С и давлении (автоклавирование). В то время как концентрированная HNO₃ в нормальных условиях не действует на алканы, а при нагревании обычно действует как окислитель. Газофазное нитрование (по X. Хассу, 1930 г.) в про­мышленности осуществляют тетраоксидом азота или парами аз ной кислоты при 450—475 °С непрерывным методом в аппарате трубчатого типа. В результате образуется смесь нитроалканов, как при высоких температурах одновременно идет разрыв С – связей. Разделение осуществляют фракционной перегонкой.

Нитроалканы используют в качестве растворителей и органических синтезов.

Показано, что реакция нитрования алканов является цепной и идет по схеме:

СН₃– СН₂– СН₂– СН₂– СН₃ + НNO₃ ® СН₃– СН₂– СН₂– СН– СН₃ + H₂O

NO₂