Электролиз солей карбоновых кислот

Электролиз водных растворов карбоновых кислот (анодный синтез) приводит к образованию алканов:

Первой стадией процесса является анодное окисление анионов кислот до радикалов:

На катоде образуется водород и гидроксид соответствующего металла. Реакция Кольбе применима для получения как не разветвленных так и разветвленных алканов.

Упр.4. Напишите уравнения реакций получения по способу Кольбе: (а) 2,5-диметилгексана и (б) 3,4-диметилгексана.

Сочетание галогенуглеводородов (реакция Вюрца)

При взаимодействии галогеноалканов с металлическим натрием образуются алканы:

2СH₃-I + 2Na CH₃-CH₃ + 2NaI

метилиодид этан

При этом реакционная способность алкилгалогенидов падает в ряду: R-I > R-Br > R-Cl > R-F.

Упр. 5.Напишите уравнения реакций получения по способу Вюрца следующих алканов: (а) н-бутана, (б) н-гексана, (в) н-октана.

Ответ.Для выбора исходного алкилгалогенида для получения целевого алканапо способу Вюрца его молекулу мысленно разъединяют на две части и к каждой части по месту разрыва присоединяют галоген.

(a)

этилбромид бутан

Реакция Вюрца пригодна, прежде всего, для получения неразветвленных алканов с четным числом атомов углерода, т. к. при получении алканов с нечетным числом атомов углерода образуются сложные смеси продуктов:

метилиодид этилиодид пропан этан бутан

Реакции алканов

По сравнению с другими классами органических соединений алканы мало реакционноспособны. Химическая инертность алканов объясняет их название “парафины”. Причиной химической устойчивости алканов является высокая прочность не полярных σ-связей С—С и С—Н. Кроме того, связи С—С и С—Н характеризуются очень низкой поляризуемостью.

В силу этого связи в алканах не проявляют склонность к гетеролитическому разрыву. На алканы не действуют концентрированные кислоты и щелочи и они не окисляются даже сильными окислителями. В то же время неполярные связи алканов способны к гомолитическому распаду.

Несмотря на то, что связь С—С менее прочная, чем связь С—Н (энергия связи С—С составляет около 88 ккал/моль, а С—Н - 98 ккал/моль), последняя разрывается с большей легкостью, так как находится на поверхности молекулы и более доступна для атаки реагентом.

Химические превращения алканов обычно проходят в результате гомолитического разрыва связи С—Н с последующим замещением атомов водорода другими атомами. Для алканов, таким образом, характерны реакции замещения.

Галогенирование

Метан, этан и другие алканы реагируют с фтором, хлором и бромом, но практически не реагируют с йодом. Реакцию между алканом и галогеном называют галогенированием.

А. Хлорирование метана

Практическое значение имеет хлорирование метана. Эта реакция проводится под действием освещения или при нагревании до 300^оС. В результате реакции образуется смесь всех четырех возможных продуктов замещения атомов водорода на атомы хлора:

Соотношение между различными продуктами хлорирования зависит от соотношения метана и хлора. При необходимости получать метилхлорид следует брать избыток метана, а четыреххлористого углерода - хлора.

Рассмотрим механизм этой реакции на примере образования метилхлорида. Под механизмом подразумевается подробное описание процесса превращения реагентов в продукты. Установлено, что хлорирование метана проходит по радикальному цепному механизму S_R.

Под действием света или тепла молекула хлора распадается на два атома хлора - два свободных радикала.

Радикал хлора, взаимодействуя с молекулой метана, отщепляет от последнего атом водорода с образованием молекулы HCl и свободного радикала метила:

СН₄ + Cl^. ® CH₃^. + HCl продолжение цепи

Свободный радикал метил далее отщепляет атом хлора от молекулы хлора, в результате чего образуется молекула метилхлорида и атом хлора - новый свободный радикал:

СН₃^. + Сl-Cl ® CH₃-Cl + Cl^. продолжение цепи

Атом хлора далее будет реагировать с молекулой метана и т. д. Теоретически единственный атом хлора может вызвать хлорирование бесконечного множества молекул метана, и поэтому процесс называют цепным. Цепи могут обрываться при взаимодействии радикалов друг с другом:

CH₃^. + Cl^. ® CH₃-Cl

CH₃^. + CH₃^. ® CH₃-CH₃ Oбрыв цепи

Cl^. + Cl^. ® Cl-Cl

или со стенкой сосуда

Формально свободный метильный радикал имеет тетраэдрическое строение:

Однако, вследствие малой величины барьера инверсии (переход одной формы молекулы в другую), статистически наиболее вероятным его состоянием является плоское.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: