Циклоалканы (нафтены)


 

Циклоалканы – это предельные циклические углеводороды. Общая формула гомологического ряда циклоалканов СnH2n. Каждому циклоалкану изомерен соответствующий алкен , то есть имеет место межклассовая изомерия.

Строение. Каждый атом углерода в циклоалканах находится в состоянии sp3 – гибридизации.

Изомерия и номенклатура. 1. Для циклоалканов характерна изомерия углеродного скелета (структурная изомерия). Структурная изомерия, во-первых, обусловлена размером цикла. Например, существуют два циклоалкана с формулой С4Н8:

 

СН3

| СН3

Н2С СН2 СН

 

Н2С СН2 Н2С СН2

циклобутан метилциклопропан

Во-вторых, такая изомерия обусловлена положением заместителей в цикле, например:

Н3С СН3 СН3

 

СН3

1,1 – диметилциклопропан 1,2 – диметилциклопропан

2. Отсутствие свободного вращения вокруг связей С―С в цикле создает предпосылки для существования пространственных изомеров у некоторых замещенных циклоалканов, например в молекуле 1,2 – диметилциклопропана:

Н Н

       
   
 


СН3 СН3 СН3 Н

Н Н

       
   
 
 

 


Н Н Н СН3

цис-форма транс-форма

tкип. = 37 ºС, ρ = 0,693 г/см3 tкип .= 29 ºС, ρ = 0,677 г/см3

По размеру цикла циклоалканы можно разделить на малые34) и обычные56)циклы.

Названия циклоалканов строятся путем добавления приставки цикло- к названию алкана с соответствующим числом атомов углерода. Нумерацию в цикле производят таким образом, что бы заместители получили наименьшие номера.

Способы получения.Циклопентан и циклогексан содержатсяв нефти (Марковников выделил их из Бакинской нефти).

1. В промышленностициклоалканы получают гидрированием бензола на никелевом катализаторе:

С6Н6 + 3Н2 С6Н12.

2. В лабораторных условиях циклоалканы получают:

а) циклизацией дигалогеналканов;

2―Вr CН2

(СН2)n +Mg(Zn) (СН2)n + MgBr2(ZnBr2);

2―Вr CН2

б) дегидроциклизацией алканов.

Физические свойства.При обычных условиях первые два члена ряда (С34) – газы, (С516) – жидкости, начиная с С17 – твердые вещества. Температуры кипения и плавления циклоалканов выше, чем у соответствующих алканов.

Химические свойства.По химическим свойствам малые и обычные циклы существенно различаются между собой. Циклопропан и циклобутан склонны к реакциям присоединения, то есть сходны с алкенами. Циклопентан и циклогексан по своему химическому поведению близки к алканам, так как вступают в реакции замещения.

1. Бромирование (идет с разрывом цикла).

СН2

 
 


+Вr2 → Br―CH2― CH2― CH2― Br.

Н2С СН2

2. Гидрирование.

а)

CH3― CH2― CH3;

б)

CH3― CH2―CH2― CH3;

 

в)

CH3―CH2―CH2―CH2―CH3.

 

С увеличением цикла возрастают трудности разрыва кольца, что наглядно видно из приведенных выше схем.

3. В реакцию присоединения галогеноводородов вступают только малые циклы. Присоединение к гомологам циклопропана происходит по правилу Марковникова.

Н3С―СН

 
 


+ НВr → CH3― CH―CH2― CH2.

| |

Н2С СН2 Br H

4. Реакции замещения. Обычные циклы (С6 и выше) устойчивы и вступают только в реакции радикального замещения подобно алканам:

С6Н12 + Вr2 С6Н11Br + HBr;

С6Н12 + CI2 С6Н11CI + HCI.

5. Дегидрирование циклогексана в присутствии никелевого катализатора приводит к образованию бензола:

С6Н12 С6Н6 + 3Н2.

6. Окисление. При действии 50 %- ной НNO3 на циклогексан в присутствии катализатора образуется адипиновая (гександионовая) кислота.

СН2

СН2―СООН

Н2С СН2 Н2С

Н2С СН2 Н2С

СН2―СООН

СН2

Применение.

Циклопропан3Н6) – бесцветный газ, tкип= - 34,5 ºС, плохо растворим в воде, хорошо - в органических растворителях, легко воспламеняется, смесь с О2 взрывоопасна.

Применяется в медицине для общей анестезии вместо хлороформа.

Циклопентан 5Н10) – бесцветная жидкость,tкип = 49,3 ºС, не растворим в Н2О, растворяется в органических растворителях. Используется в органическом синтезе, входит в состав моторных топлив и смазочных масел; циклопентановое кольцо входит в состав важных биологически активных соединений – простогландидов.

Циклогексан 6Н12) – бесцветная жидкость, tкип = 80,7 °С, не растворим в Н2О, растворяется в органических растворителях. Применяется как растворитель и как сырье для получения капролактама и адипиновой кислоты.

 



Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 766;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.011 сек.