Класс органических соединений — алканы
Алканы – это простейший класс органических соединений, не содержащих какой-либо функциональной группы. Другое название этих соединений – предельные углеводороды – отражает другую особенность, заключающуюся в том, что все атомы углерода связаны между собой посредством одинарной связи. Общая формула алканов – CnH(2n+2); для неразветвленных алканов с длинной цепочкой углерод-углеродной связи она может быть выражена как H-(CH2)n-H. […]
Нормальные алканы имеют названия, происходящие от греческих числительных. Номенклатура алканов нужна, чтобы правильно называть данные соединения. Разветвленные алканы называют по систематической номенклатуре ИЮПАК. Подробное описание систематической номенклатуры ИЮПАК можно найти во всех вводных курсах органической химии для студентов первого года обучения этой дисциплины. Там же обсуждается явление изомерии органических соединений. В этом разделе будут приведены […]
При рассмотрении селективности галогенирования алканов в предыдущем разделе было установлено, что для всех галогенов скорость замещения водорода у углеродного атома понижается в ряду третичный > вторичный > первичный, который прямо противоположен ряду энергий C – H-связей в алканах. При сравнении энергий первичной и вторичной связей C – H в пропане видно, что они отличаются на […]
Если смесь метана с хлором нагреть до 200ºС или облучить УФ-светом подходящей длины волны, протекает сильно экзотермическая реакция: Тепловой эффект первой стадии хлорирования метана в газовой фазе до CH3Cl и HCl может быть рассчитан на основании закона Гесса. Суммарный тепловой эффект ΔHº = равен – 25 ккал/моль. Эти данные показывают, что хлорирование метана представляет собой […]
Механизм, который был рассмотрен для хлорирования метана, справедлив и для реакций с другими галогенами. Хлорирование, бромирование, йодирование, фторирование метана — это цепной радикальный процесс, инициируемый гомолизом молекулы галогена с образованием атома галогена. Как и следовало ожидать, реакционная способность уменьшается в ряду F2 > Cl2 > Br2 > I2. Энтальпии последовательных стадий галогенирования (хлорирование, бромирование, йодирование, […]
Галогенирование гомологов метана также является цепным радикальным и его механизм мало отличается от механизма галогенирования самого метана, однако при галогенировании пропана, бутана и других алканов всегда образуется смесь не только продуктов полигалогенирования, но и смесь изомерных продуктов замещения одного атома водорода на галоген. Самыми слабыми связями с наименьшей энергией являются в алканах связи C – C, […]
Двуокись азота NO2 представляет собой относительно стабильный неорганический свободный радикал, димеризующийся в тетраокись азота N2O4 только при температуре ниже 150ºС. Двуокись азота может играть ту же роль в радикальном замещении водорода в алканах, что и атом галогена. Более высокая стабильность радикала •NO2 по сравнению с атомарным галогеном определяет меньшую реакционную способность двуокиси азота в радикальных […]
При нагревании выше 500ºС алканы подвергаются пиролитическом разложению (крекинг алканов) с образованием сложной смеси продуктов, состав и соотношение которых зависят от температуры и времени реакции. При пиролизе происходит расщепление углерод-углеродных связей с образованием алкильных радикалов. Энергия углерод-углеродных связей в алканах близки по величине для первичных, вторичный, третичных и четвертичных атомов углерода (табл. 4.7) и в […]
Важной в практическом отношении реакцией является сульфохлорирование алканов. При взаимодействии алкана с хлором и сернистым ангидридом при облучении происходит замещение водорода на хлорсульфонильную группу: Эта реакция также протекает по цепному радикальному механизму: Легко заметить, что помимо RSO2Cl в этой реакции должны получаться и хлорпроизводные в результате цепного процесса хлорирования. Ключевой стадией для обоих конкурирующих процессов […]
В ограниченном масштабе в промышленности используют окисление высших парафинов кислородом воздуха (окислительная деструкция алканов) при 100 – 150ºС в присутствии ацетата марганца как катализатора. Окисление происходит при продувании тока воздуха через расплавленный парафин, содержащий соль марганца. В результате разрыва углерод-углеродной связи образуется сложная смесь кислот с нормальной цепью: Кислоты отделяют от непрореагировавшего парафина растворением в […]