Файл: Шпаргалка Органическая химия.pdf

35.  химические свОйства алканОв
Предельные  углеводороды  или  парафины  (от  лат. 

parum affinis — «не имеющий родства») в обычных ус­

ловиях  являются  химически  инертными  веществами. 

Причина:  в  алканах  имеются  только  простые  у-связи 

C—C и C—H с высокой энергией. Для алканов наи­

более характерны реакции замещения, протекающие 

по радикальному механизму. При высоких температу­

рах алканы могут окисляться и разлагаться.

химические свойства:

1. галогенирование. хлорирование — хлор взаи­

модействует  с  метаном  при  действии  ультрафиоле­

тового света или при высоких (400 °С) температурах.

По реакционной способности в реакциях галогени­

рования  галогены  располагаются  в  следующей  по­

следовательности: F

2

 > С1

2

 > Вг

2

 > I

2

.

2. нитрование (впервые осуществлено М.И. Конова-

ловым в конце XIX в.). Алкан нагревают с разбавлен­

ной азотной кислотой при 130–140 °С под давлением; 

в  результате  образуются  нитропроизводные;  если 

происходит  разрыв  углеродной  цепи,  образуется 

смесь продуктов реакции.

3.  сульфохлорирование:  действие  смеси  диокси­

да серы и хлора на алканы, содержащие 10—18 ато­

мов  углерода,  и  при  действии  ультрафиолетовым 

светом  образуются  хлорангидриды  алкансульфокис­

лот (сульфохлориды):

CH

3

—(CH

2

)

10

—CH

3

 + SO

2

 + Cl

2

 → CH

3

—(CH

2

)

10

—

      додекан 

            додекансульфохлорид

—CH

2

—SO

2

Cl + HCl

4.  Окисление.  При  комнатной  температуре  даже 

сильные окислители KMnO

4

, K

2

CrO

7

 не реагируют с ал­

канами.

а) При высоких температурах в присутствии избытка 

кислорода алканы претерпевают полное окисление: 

С

n

H

2n + 2

 + (3n+1)/2O

2

 → nCO

2

 + (n+1)H

2

O.

б)  Окисление  алканов  при  недостатке  окислителя 

протекает  с  расщеплением  углерод­углеродных  свя­

зей, с образованием смеси карбоновых кислот:

5. дегидрирование (отщепление водорода) — об­

ратимый  высокотемпературный  каталитический  про­

цесс (катализаторы — оксиды металлов (Cr

2

O

3

, Fe

2

O

3

, 

ZnO) и металлы (Ni, Pt, Pd, Fe)).

а) СН

4

 → C + 2Н

2

↑, t° = 1000 °C;

б) 2CH

4 

→ C

2

H

2

 + 3H

2

↑, t° = 1500 °C.

Дегидрирование  алканов  происходит  и  при  кре-

кинге.  При  температурах  600—700  °С  (термический 

крекинг) или в присутствии некоторых катализаторов 

при  350—500  °С  (каталитический  крекинг)  в  алканах 

происходит  расщепление  С—С  связей  с  образова­

нием низкомолекулярных алканов и алкенов:

C

4

H

10

 → C

2

H

6

 + C

2

H

4

, t° = 575 °C.

6. конверсия метана.

Каталитическое разложение метана водяным паром 

при высоких температурах с образованием смеси во­

дорода  и  оксида  углерода  (II),  так  называемого  син­

тез­газа

CH

3

—CH

2

—CH

2

—CH

3

CH

3

CООH + H

2

О

O

2

, 150–200 °C, 30–90 атм

(окисление по цепному радикальному механизму)

2CH

4

 + 2H

2

O

2CO  + 6H

2

Ni, 800 °C

36.  Общая характеристика, изОмерия, 

нОменклатура, физические свОйства 

циклОалканОв

циклоалканы  —  предельные  углеводороды,  со­

держащие замкнутые цепи (циклы) из атомов углеро­

да.  Имеют  общую  формулу  С

n

H

2n

.  Атомы  углерода 

находятся в sp

3

­гибридизации и связаны между собой 

одной  у-связью.  В  природе  находятся  в  составе  не­

фти, эфирных масел.

Для  циклоалканов  характерны  три  типа  изоме-

рии:

а) изомерия углеродного скелета;

б) изомерия классов соединения С

4

Н

8

;

в) пространственная изомерия (для малых циклов).

номенклатура. Названия насыщенных моноцикли­

ческих  углеводородов  образуют  добавлением  пре­

фикса -цикло к названию ациклического насыщенно­

го неразветвленного углеводорода (алкана) с тем же 

числом  углеродных  атомов.  При  наличии  в  цикле  за­

местителей  нумерацию  атомов  углерода  в  кольце 

проводят так, чтобы ответвления получили возможно 

меньшие номера.

физические свойства. С

3

Н

8

 и С

4

Н

8

 — газы, с С

5

Н

10

до С

10

Н

20

 — жидкости, с С

11

Н

22

 — твердые, плохо рас­

творимые  в  воде,  легко  —  в  органических  раствори­

телях. Температуры кипения и плавления выше, чем у 

соответствующих алканов. Циклопропан — бесцветный 

газ,  обладает  сильным  обезболивающим  действием, 

нетоксичен, но огнеопасен.

37.  спОсОбы пОлучения циклОалканОв. 

химические свОйства циклОалканОв

1. реакция вюрца:

2. дегидрирование алканов:

3.  гидрированием  бензола  или  его  производных 

получают циклогексановые углеводороды:

4.  выделение  из  природных  источников.  При 

переработке  нефти  выделяют  главным  образом  цик­

лоалканы с С

5

—С

7

.

Химические свойства подобны алканам, только ре-

акции присоединения для малых неустойчивых цик­

лов (С = 3,4) происходят с разрывом цикла; у больших 

циклов (С = 5,6) идет реакция замещения в цикле.

реакция дегидрогенизации циклогексана с обра­

зованием бензола.

Реакция окисления:

C

4

H

8

 + 6O

2

 → 4CO

2

 + 4H

2

O

+ 2NaCl

      |        |

Н

2

С

—CH

2

H

2

C—CH

2

ClCH

2

—CH

2

—CH

2

—CH

2

Cl + 2Na

+ H

2

      |        |

Н

2

С

—CH

2

H

2

C—CH

2

CH

3

—CH

2

—CH

2

—CH

3

Ni, 180 °C, давление

С

6

Н

6

 + 3Н

2

С

6

Н

12

38.  Общая характеристика, изОмерия, 

нОменклатура, стрОение  

и физические свОйства алкенОв

Этиленовые  углеводороды  (алкены,  олефи-

ны)  —  углеводороды,  в  молекулах  которых  имеется 

одна двойная связь C=С. Общая формула C

n

H

2n

.

изомерия алкенов:

а) изомерия углеродного скелета;

б) изомерия положения кратной связи;

в) пространственная изомерия (обусловлена различ­

ным  расположением  заместителей  относительно 

плоскости р­связи).

номенклатура.  Названия  образуются  заменой 

суффикса  ациклического  насыщенного  неразветв­

ленного  углеводорода  -ан  на  -ен.  Двойная  связь  вхо­

дит в родоначальную структуру, цепь нумеруют со сто­

роны двойной связи.

строение.  Атом  углерода  в  этиленовых  углеводо­

родах  находится  в  sp

2

­гибридизированном  состоя­

нии.  Три  гибридные  sp

2

­орбитали  каждого  атома  уг­

лерода  (состоящие  из  одной  s-  и  двух  p-орбиталей) 

участвуют  в  образовании  трех  у-связей:  одной  с  со­

седним атомом углерода и двух с атомами водорода. 

Все  у-связи  расположены  в  одной  плоскости  под  уг­

лом 120° по отношению друг к другу. При этом у каж­

дого атома углерода остается по одному свободному 

негибридному 

p-электрону. 

Негибридизованные 

p-орбитали перекрываются в плоскости, перпендику­

лярной  плоскости  у-связи.  Связь,  образованную  за 

счет такого перекрывания, называют р-связью.

физические свойства. Первые три члена гомоло­

гического  ряда  алкенов  —  газы,  углеводороды  от  C

4

до  C

16

  —  жидкости,  высшие  алкены  —  твердые  ве­

щества.