Файл: ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ.pdf

61 

Рациональная номенклатура 
Исторически  первой  возникла  рациональная  номенклатура.  Для 

алканов  её  называют  метановой.  За  основу  названия  любого  алкана 
принимают  метан,  в  котором  один  или  несколько  атомов  углерода  за-
мещены алкильными группами (разд. 1.2). 

Название алкана начинается с перечисления алкильных групп в по-

рядке  усложнения  структуры;  если  имеется  несколько  одинаковых  ра-
дикалов,  то  число  их  указывается  с  помощью  приставок  –  числитель-
ных: ди (две)-, три (три)-, тетра (четыре)-; заканчивается название сло-
вом «метан». Например: 

 
 
Номенклатура IUPAC 
Сложные  молекулы  алканов  называть по рациональной  номенкла-

туре трудно, а иногда и невозможно. Поэтому их называют по система-
тической номенклатуре (IUPAC номенклатуре).   

Правила  номенклатуры  IUPAC  одинаковы  для  всех  классов  орга-

нических соединений и рассмотрены в гл. 1. 

Для составления названий разветвленных алканов по ИЮПАК по-

ступают следующим образом:  

а) в качестве основы выбирают самую длинную цепь атомов угле-

рода и считают, что соединение образуется из данной структуры путем 
замены атомов водорода алкильными группами; 

б)  атомы  углерода  главной  цепи  нумеруют  таким  образом,  чтобы 

сумма цифр, указывающая положение заместителей, была наименьшей: 

 
в)  если  одна  и  та  же  алкильная  группа  встречается  более  одного 

раза, то перед её названием ставят приставку, соответствующую числу 
групп ди-, три-, тетра-, пента- и т.д., цифрами обозначают положение 
групп в основной цепи; 

62 

г)  при  построении  названия  вначале  перечисляют  заместители 

в алфавитном  порядке  с  указанием  номеров  углеродных  атомов,  при 
которых  они  стоят;  в  конце  называют  алкан,  соответствующий  самой 
длинной цепи; 

д) цифры, указывающие положение заместителей отделяют друг от 

друга запятыми, буквы от цифр – дефисом, название пишут без пробе-
лов. Если при одном атоме углерода находятся два заместителя, его но-
мер повторяют дважды (например, 2,2-диметилбутан): 

CH

3

C

CH

2

CH

3

2,2-диметилбутан

CH

3

CH

3

1

2

3

4

Примеры названий алканов по IUPAC-номенклатуре: 

CH

3

CH CH

2

CH CH

2

CH

3

CH

2

CH

CH CH

2

CH

2

CH

3

CH

CH

3

CH

3

CH

3

1

2

3

4

5

6

7

4-изопропил-3-метилгептан

C

CH

2

CH

CH

3

CH

3

CH

3

H

3

C

CH

3

CH

2

CH

3

5-трет-бутил-2,7-диметилнонан

1

2

3

4

5

6

7

8

9

5.7. Физические свойства 

Первые  четыре  члена  гомологического  ряда  алканов  при  обычных 

условиях – газообразные вещества, соединения от С

5

 до С

16

 – жидкости, 

от С

17

  и  выше  –  твердые  вещества.  В  гомологическом  ряду  алканов  по-

степенно повышаются температуры кипения, плавления, а также относи-
тельная плотность. Это позволяет предвидеть свойства неизвестного чле-
на  ряда,  основываясь  на  свойствах  его  соседа.  Например,  температура 
кипения гексана – 68,8 °С, гептана – 98,4 °С. Разница в составе на одну 
группу  СН

2

  приводит  к  повышению  температуры  кипения  на  29,6 °С 

(гомологическая разность температур кипения). Для октана на основании 
этого можно рассчитать температуру кипения: 98,4 + 29,6 = 128 °С; это 
всего  на  2 °С  отличается  от  экспериментально  найденной.  Алканы 
с разветвленной цепью кипят при более низкой температуре, чем изоме-
ры с нормальной цепью. Так, например,  

63 

 
Плотность  алканов  меньше  единицы.  Они  практически  нераство-

римы в воде, однако растворимы в эфире и других неполярных раство-
рителях. Метан, этан, пропан и бутан – газы, не имеющие цвета и запа-
ха,  углеводороды  С

5

–С

17

  –  бесцветные  жидкости,  имеющие  запах  бен-

зина или керосина; высшие члены ряда (с С

18

) – твердые вещества бело-

го цвета, лишенные запаха из-за их малой летучести. 

5.8. Нахождение в природе 

Основными и наиболее важными источниками различных предель-

ных углеводородов состава от С

1 

до С

30-40

 являются нефть и природный 

газ. В состав нефти наряду с алканами входят циклоалканы и аромати-
ческие  углеводороды.  Различные  сорта  нефти  содержат  от  30  до  90  % 
алканов. 

Метан является основным компонентом (от 75 до 99 %) природно-

го  газа,  оставшаяся  часть  приходится  на  этан  и  пропан.  Тот  же  метан 
с примесью  углекислого  газа,  водорода  и  азота  в небольших количест-
вах выделяется в виде «болотного газа» при анаэробном брожении, вы-
зываемом жизнедеятельностью некоторых микроорганизмов. 

Твердые,  относительно  высокоплавкие  парафины  встречаются 

в виде залежей озокерита (горного воска). Очищенный озокерит – цере-
зин применяется в тех же областях, что и воск. 

5.9. Способы получения 

Различные  способы  получения  алканов  можно  разделить  на  три 

группы. 

1.  Реакции,  не  сопровождающиеся  изменением  числа  углерод-

ных атомов в молекуле. 

Гидрирование непредельных углеводородов (разд. 5.9.1):  

1-бутен

CH

2

H

3

C

CH CH

2

H

2

, Ni

t 

o

C

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

3

64 

Восстановление алкилгалогенидов (разд. 5.9.2): 

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

2

I

[H]

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

3

Гидролиз металлорганических соединений (разд. 5.9.3): 

CH

3

CH

2

MgCl + H

2

O

   CH

3

CH

3

  + Mg(OH)Cl

Al

4

C

3

 + 12 H

2

O

       3 CH

4

 + 4 Al(OH)

3

Восстановление кетонов (разд. 5.9.4): 
а) по Кижнеру 

C

H

3

C

CH

2

CH

3

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

3

O

+ NH

2

NH

2

KOH

б) по Клемменсену  

Zn(Hg), HCl

CH

3

CH

2

-C-CH

2

CH

3

O

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

2.  Реакции,  сопровождающиеся  уменьшением  числа  углерод-

ных атомов в молекуле. 

Крекинг нефти (разд. 5.9.5): 

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

3

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

t 

o

C

Pt

+ CH

2

CH

2

Сплавление солей одноосновных карбоновых кислот со щелочами 

(разд. 5.9.6): 

 
3. Реакции, сопровождающиеся удлинением углеродного скелета. 
Синтез из оксида углерода (метод Фишера – Тропша (разд. 5.9.7)): 

Реакция Вюрца – Шорыгина – действие металлического натрия на 

алкилгалогениды (разд. 5.9.8): 

CH

3

CH

2

Cl

2

+ 2 Na

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

3

+ 2 NaCl  

65 

Получение  из  алкилгалогенидов  и  диалкилкупратов  лития  R

2

CuLi 

(разд. 5.9.9): 

Li(CH

3

)

2

Cu   +   CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

I

CH

3

CH

2

CH

2

CH

2

CH

3

диметил-
купрат лития

1-иодбутан

пентан

Прямой синтез из элементов (разд. 5.9.10): 

C  +  2 H

2

CH

4

Электролиз солей карбоновых кислот (разд. 5.9.11): 

CH

3

CH

2

C

O

ONa

натриевая соль
пропановой кислоты

электролиз

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

3

+ 2 СО

2

бутан

2

+ H

2

+  NaOH

5.9.1. Гидрирование алкенов  

Гидрирование алкенов – один из наиболее важных методов синтеза 

алканов.  В  присутствии  таких  катализаторов,  как  никель,  платина  или 
палладий  алкены  под  небольшим  давлением  присоединяют  водород 
и количественно  превращаются  в  алканы  с  тем  же  строением  углерод-
ного  скелета.  Метод  ограничен  только  доступностью  алкенов.  Это 
не очень  серьезное  ограничение,  т.к.  алкены  можно  получать  из  соот-
ветствующих спиртов:  

1-бутен

CH

2

H

3

C

CH CH

2

H

2

, Ni

t 

o

C

CH

2

H

3

C

CH

2

CH

3

5.9.2. Восстановление алкилгалогенидов  

Алкилгалогениды  можно  восстанавливать  каталитическими  или 

химическими методами. 

Каталитическое  восстановление  осуществляют  водородом  в  при-

сутствии металлического палладия: 

H

3

C CH

2

Cl 

  + H

2

H

3

C CH

3

H

Cl

Pd

Чем  слабее  связь  C–Hal,  тем  легче  осуществить  каталитическое 

восстановление. Каталитическое восстановление замедляется в ряду 

алкилиодиды > алкилбромиды > алкилфториды.