Циклоалканы
Циклоалканы, также полиметиленовые углеводороды[1], нафтены, цикланы, или циклопарафины — циклические насыщенные углеводороды, по химическим свойствам близки к предельным углеводородам. Входят в состав нефти. Открыты В. В. Марковниковым в 1883 году из бакинской нефти[2]
В нефтехимической промышленности нафтены являются источником получения ароматических углеводородов путём каталитического риформинга. Наибольшее практическое значение приобрёл циклогексан, применяемый для синтеза капролактама, адипиновой кислоты и других соединений, используемых в производстве синтетического волокна.
К циклоалканам относят предельные углеводороды с общей формулой CnH2n, имеющие циклическое строение. Названия циклоалканов строятся из названий соответствующих алканов с добавлением приставки цикло- (циклопропан, 1,3-диметилциклогексан).
Для циклоалканов характерны следующие виды изомерии:
- Изомерия углеродного скелета;
- Пространственная;
- Межклассовая изомерия с алкенами.
Все атомы углерода в молекулах циклоалканов имеют sp³-гибридизацию. Однако величины углов между гибридными орбиталями в циклобутане и особенно в циклопропане не 109°28', а меньше из-за геометрии, что создаёт в молекулах напряжение, поэтому малые циклы очень реакционноспособны. Циклопропан применяют для наркоза, но его применение ограничено из-за взрывоопасности.
Физические свойстваПравить
При обычных условиях первые два члена ряда (C3 — C4) — газы, (C5 — C11) — жидкости, начиная с C12 — твёрдые вещества. Температуры кипения и плавления циклоалканов выше, чем у соответствующих алканов. Циклоалканы в воде практически не растворяются. При увеличении числа атомов углерода возрастает молярная масса, следовательно, увеличивается температура плавления.
Температуры плавления и кипения некоторых циклоалканов:
Циклоалкан | Т. пл., °C | Т. кип., °C |
---|---|---|
циклопропан C3H6 | −126,9 | −32,7 |
циклобутан C4H8 | −50 | 12 |
циклопентан C5H10 | −93,9 | 49,3 |
циклогексан C6H12 | 6,5 | 80 |
циклогептан C7H14 | −12 | 118,5 |
циклооктан C8H16 | 14,3 | 63 при 45 мм рт. ст. |
циклононан C9H18 | 9,7 | 69 при 14 мм рт. ст. |
циклодекан C10H20 | 10,8 | 201 |
циклоундекан C11H22 | −7,2 | 91 при 12 мм рт. ст. |
циклододекан C12H24 | 61,6 | 243 |
циклотридекан C13H26 | 23,5 | 128 при 20 мм рт. ст. |
циклотетрадекан C14H28 | 54 | 131 при 11 мм рт. ст. |
циклопентадекан C15H30 | 62,1 | 147 при 12 мм рт. ст. |
Получение циклоалкановПравить
- Дегалогенирование дигалогенпроизводных:
- Br-CH2-CH2-CH2-Br + Mg или Zn = циклопропан + MgBr2 или ZnBr2
- Гидрирование бензола и его гомологов (образуются циклогексан или его производные):
- C6H6 +3H2 = C6H12
Химические свойстваПравить
По химическим свойствам малые и обычные циклы существенно различаются между собой. Циклопропан и циклобутан склонны к реакциям присоединения, то есть сходны в этом отношении с алкенами. Циклопентан и циклогексан по своему химическому поведению близки к алканам, так как вступают в реакции замещения.
- Циклопропан и циклобутан способны присоединять бром:
- C3H6 + Br2 → BrCH2—CH2—CH2Br
- Также циклопропан и циклобутан могут присоединять галогеноводороды, присоединение происходит с раскрытием цикла, по правилу Марковникова[источник не указан 740 дней].
- Циклопропан, циклобутан и циклопентан могут присоединять водород, давая соответствующие нормальные алканы. Присоединение происходит при нагревании в присутствии никелевого катализатора:
- C4H8 + H2 → CH3—CH2—CH2—CH3
ПримечанияПравить
- ↑ Полиметиленовые углеводороды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- ↑ Владимир Васильевич Марковников (1838-1904) [1948 - - Люди русской науки. Том 1] . nplit.ru. Дата обращения: 21 ноября 2015.
ЛитератураПравить
- Кузьменко Н. Е., Еремин В. В., Попков В. А. Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы.. — М.: Экзамен, 2002.
В этой статье не хватает ссылок на источники информации. |