Виды изомерии у алканов и галогеналканов.

1) Для алкановвозможна только структурная изомерия углеродного скелета (начиная с С₄)

2) Для галогеналканов, нитроалканов характерна также изомерия положения заместителей – галогенов, нитрогрупп (начиная с С₃)

СН₃-СН₂-СН₂-Сl 1-хлорпропан СН₃-СН-СН₃ 2-хлорпропан

׀

Cl

Получение алканов:

1) Реакция Вюрца: действие металлического натрия на моногалогенопроизводные углеводородов: 2CH3–CH2Br + 2Na® CH3–CH2–CH2–CH3 +2NaBr Происходит удвоение углеродного скелета. Реакция подходит для получения симметричных алканов. А для получения несимметричных алканов используем смесь галоген производных,например: CH3 CH3 ½ ½ CH3—CH—J + 2Na + J—CH2—CH3 ¾® CH3—CH—CH2—CH3 + 2NaJ иодистый изопропил иодистый этил 2-метилбутан Однако нетрудно понять, что когда в реакцию вводят смесь двух галогенпроизводных, эта реакция будет протекать еще по двум направлениям, т.к. молекулы каждого из галогенпроизводных могут реагировать попарно друг с другом, а именно: CH3 CH3 CH3 CH3 ½ ½ ½ ½ CH3—CH—J + 2Na + J—CH—CH3 ¾® CH3—CH—CH—CH3 + 2NaJ иодистый пропил иодистый пропил 2,3-диметилбутан CH3—CH2—J + 2Na + J—CH2—CH3 ¾® CH3—CH2—CH2—CH3 + 2NaJ иодистый этил иодитый этил бутан

2) Декарбоксилирование солей карбоновых кислот(реакция Дюма): сплавление со щелочами солей карбоновых кислот. Так получают метан при нагревании ацетата натрия с гидроксидом натрия. CH3COONa + NaOH -t®CH4 + Na2CO3

1) 3) Электролиз растворов солей карбоновых кислот(синтез Дюма): 2CH3COONa + 2H2O –(эл.ток)® 2СО2 + Н2 + С2Н6 + 2NaOH катод: идёт разрядка воды 2Н2О + 2е ® Н2 + 2ОН- 2) анод: разрядка аниона кислоты: 2СН3СОО- -2е ® 2СО2 + СН3-СН3 3)

4)Метан также можно получить гидролизом карбида алюминия. Al4C3 + 12H2O® 3CH4­ + 4Al(OH)3

5) Гидрирование непредельных или циклических углеводородов в присутствии катализаторов (платины, палладия, никеля). R–CH=CH–R' + H2 -kat® R–CH2–CH2–R' (циклопропан) + H2 -Pd® CH3 –CH2 –CH3(пропан)

6) Предельные углеводороды от C1 до C11 выделяют фракционной перегонкой нефти, природного газа или смесей углеводородов, получаемых гидрированием угля.

7) Гидрирование угля, оксида углерода в присутствии катализаторов (железо, кобальт, никель) при повышенной температуре: n C + (n+1) H2 –400°С,p® CnH2n+2 n CO + (2n+1) H2 –200°С,Ni® CnH2n+2+ n H2O

Химические свойства алканов.

Алканы не взаимодействуют с концентрированными кислотами, щелочами, перманганатом калия, бромной водой. Не вступают в реакции присоединения. Для них свойственны реакции замещения водородных атомов и расщепления. Эти реакции вследствие прочности связей C–C и C–H протекают или при нагревании, или на свету, или с применением катализаторов.

1)Галогенирова-ние: радикальное замещение. Газообразные хлор и бром на свету.	А) хлорирование: СН3-СН2-СН3 + Cl2–(свет)à CH3-CH-CH3 + HCl Б) бромирование: │ CH3 CH3 Cl │ │ СН3-СН-СН3 +Br2 –(свет)à СН3-С-СН3 + HBr │ Br
2) Нитрование (реакция М.И. Коновалова):	нагревание до 1400С с разбавленной (10%-ной) азотной кислотой: CH3 CH3 │ │ СН3-СН2-СН-СН3 + HNO3 à СН3-СН2-С-СН3 + H2O │ NO2
3) Крекинг	а) CH3–CH2–CH2–CH3 -500°Cà CH3-CH3 + CH2=CH2 б) длительное нагревание метана: CH4 -1500°Cà C+ 2H2 в) мгновенное нагревание (пиролиз метана) 2CH4 -1500°C(без воздуха)à H–C≡C–H + 3H2
4) Изомеризация:при нагревании с катализатором.	СН3-СН2-СН2-СН3 -(100о, AlCl3)à CH3-CH-CH3 │ CH3
5) Горение	CH4 + 2O2 à CO2 + 2H2O C5H12 + 8O2 à 5CO2 + 6H2O
6)Дегидриро-вание и циклизация.	СН3-СН3 –(кат, t)à CH2=CH2 + Н2   В присутствии катализатора гексан и гептан превращаются в бензол и толуол соответственно. СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН3 –(кат, t)à + 4 Н2
7) Окисление	2CH4 + O2 -t, катà 2СН3ОН CH4 + [O] -t, катà НСООН CH4 + [O] -t, катà НСНО 2С4Н10 + 5O2 -t, катà 2СН3СООН + 2Н2О

ЦИКЛОАЛКАНЫ (ЦИКЛОПАРАФИНЫ)

- предельные циклические углеводороды. Общая формула гомологического ряда C_nH_2n.

Циклопропан	Циклобутан	Циклопентан	Циклогексан
Малые циклы	Большие циклы

Строение циклоалканов.

Каждый атом углерода в циклоалканах находится в состоянии sp³-гибридизации и образует четыре σ-связи С-С и С-Н.

Углы между связями зависят от размера цикла. В малых циклах С₃ и С₄ углы между связями С-С сильно отличаются от тетраэдрического угла 109,5°, что создает в молекулах напряжение и обеспечивает их высокую реакционную способность.

σ-связи в циклопропане называют "банановыми".По свойствам они напоминают p-связи.

Поэтому циклопропан способен вступать в реакции присоединения (с разрывом цикла).

Большие циклы очень устойчивы и не склонны к разрыву. Так, молекула циклогексана не является плоским многоугольником и принимает различные конформации.

a б

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: