|
|
ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ АЛКАНОВМетансодержится в растворенном состоянии в нефти, в попутных газах нефтяных месторождений. Является основным компонентом (97%) природного газа. Газ без цвета и запаха, мало растворим в воде, несколько больше - в диэтиловом эфире. Горит бледным синеватым пламенем. Служит важным промышленным сырьем для получения ацетилена, галогенометанов, формальдегида, метанола, нитрометана, сероуглерода, циановодорода, а также сажи для резинотехнической промышленности. Широко используется в качестве топлива, поскольку имеет большую теплотворность (-50 000 кДж/кг). Этансодержится в растворенном состоянии в нефти, попутных газах нефтяных месторождений, газообразных продуктах крекинга и пиролиза нефти. Газ без цвета и запаха, почти нерастворим в воде, но растворяется в этаноле. Горит слабо светящимся пламенем. Температура самовоспламенения - 472°С. При 600-650°С в отсутствие катализатора подвергается крекингу с образованием этилена и водорода, которые широко используются в промышленном органическом синтезе. Обладает слабым наркотическим действием. Пропансодержится в попутных газах нефтяных месторождений и в природном газе, образуется при крекинге нефти. Газ без цвета и запаха, мало растворим в воде и этаноле, но растворим в диэтиловом эфире. Горит слабо светящимся пламенем. Применяется как газообразное и сжиженное горючее. Т.воспл. 466 °С. Применяется в производстве этилена, пропилена, нитрометана и технического углерода. Служит хладоагентом и пропеллентом для аэрозольных упаковок. 5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХИМИИ АЛКАНОВ
Согласно одной из теорий, жизнь на Земле возникла, когда в атмосфере планеты преобладали метан, вода, аммиак и водород, т.е. планета имела восстановительную атмосферу. Под действием УФ-излучения, электрических разрядов происходило образование свободных радикалов, результатом взаимодействия которых друг с другом стало возникновение органических молекул. Химические реакции этих молекул привели к образованию макромолекул, из которых построены все живые организмы. Данная теория была подтверждена в 1963 году лауреатом Нобелевской премии Гарольдом Ури и его студентом Стенли Миллером в Чикагском университете. Они показали, что под действием электрического разряда смесь метана, воды, аммиака и водорода превращается в большое число органических соединений, включая аминокислоты - мономеры белков. Значительные количества метана содержатся в восстановительной атмосфере тяжелых планет (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун). Содержание метана на этих планетах так велико, что были предложены фантастические проекты его транспортировки в далеком будущем на Землю. Несмотря на то, что Земля имеет окислительную атмосферу, на нейесть (и ежегодно образуется ~2 млрд т) значительное количество метана благодаря метанообразующим бактериям, которые участвуют в анаэробном разложении растительных и животных остатков. Метан образуется в анаэробных зонах водоемов, почве тундр, на рисовых полях, в рубце жвачных животных, а также на свалках и в метантенках – очистных сооружениях. Попадая в атмосферу, метан окисляется там ОН-радикалами через СО до СО2. В аэробных зонах почвы и водоемов метан может окисляться метилотрофными бактериями до СО2 и Н2О. Другие алканы образуются при неполной минерализации органических веществ и недостатке кислорода, повышенной влажности и повышенной кислотности и консервируются наряду с метаном в виде нефти и газа, в составе бурого, каменного угля. Это составляет миллиарды тонн углерода, изъятого из круговорота веществ.
Процессы естественного (биогенного) образования алканов и их поступления в водоемы до вмешательства человека уравновешивались естественным потреблением. Хозяйственная деятельность человека резко увеличила загрязнение окружающей среды алканами. Среди антропогенных источников поступления углеводородов в окружающую среду - выбросы химических предприятий, потери при добыче и транспортировке газа и нефти, выделение алканов с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания, образование метана при гниении продуктов растительного происхождения на свалках. В окружающей среде алканы подвергаются воздействию ряда физико-химических факторов, которые способствуют самоочищению воды, почвы и воздуха. К таким процессам относят адсорбцию, химическое окисление, разрушение под действием УФ излучения. Полная деструкция углеводородов происходит при участии микроорганизмов, обитающих в воде и почве, которые способны усваивать углерод алканов. К таким микроорганизмам относятся бактерии и грибы. Возможны три пути окисления алканов: 1) окисление концевого (терминального) атома углерода с образованием первичного спирта, альдегида, а затем соответствующей карбоновой кислоты, которая в дальнейшем подвергается b-окислению; 2) окисление второго атома углерода с образованием вторичного спирта, а затем метилкетона; 3) одновременное окисление двух концевых атомов углерода с образованием дикарбоновых кислот. В настоящее время бактерии, окисляющие алканы, используются для очистки почвы и водоемов от нефтяных загрязнений. На человека алканы оказывают сильное наркотизирующее действие. Они малорастворимы в воде, поэтому для достижения токсических концентраций в крови требуется высокое содержание этих веществ в воздухе. Низшие алканы в обычных условиях физиологически малоактивны. Они, являясь продуктами жизнедеятельности человека и животных, не подвергаются биотрансформации и выделяются из организма в неизменном виде. Углеводороды с пятью и шестью атомами углерода оказывают раздражающее действие на дыхательные пути. Высшие предельные углеводороды более опасны при попадании на кожные покровы. Проницаемость тканей для нормальных алканов выше, чем дляразветвленных, причем с увеличением молекулярной массы возрастает. Алканы с разветвленной цепью в организме не задерживаются, а нормальные подвергаются терминальному окислениюс образованием соответствующих кислот. Ткани животных и человека способны вовлекать в метаболизм гексан, гептан, октан, октадекан и др. В печени алканы подвергаются окислению до соответствующих карбоновых кислот, которые в виде конъюгатов выводятся из организма или подвергаются дальнейшему окислению до воды и СО2. В окислении принимают участие ферменты: цитохром-с-редуктазы, цитохромы В5, Р-450 и др. Максимальная разовая концентрация в атмосферном воздухе для гексана — 60 мг/м3, для пентана — 100 мг/м3, бутана — 200 мг/м3
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ «АЛКАНЫ» 1) Напишите структурные формулы следующих углеводородов: а) метилбутилизобутилметана; б) триметил-втор-бутилметана; в) 2,5-диметилгексана; г) 4-изопропил-3-этилгептана; д) 5-(2-метилбутил)-4-этилдекана. 2) Назовите следующие углеводороды по систематической и рациональной номенклатуре:
3) Отметьте первичные, вторичные и третичные атомы углерода. Напишите структурные формулы изомерных углеводородов состава C6H14. Укажите изомеры, содержащие третичные атомы углерода, назовите их по радикальной номенклатуре. 4) Напишите структурные формулы изомерных углеводородов состава С7Н16, главная цепь которых состоит из пяти углеродных атомов, и назовите их по систематической номенклатуре. 5) Напишите структурные формулы одновалентных радикалов: а) состава - C3H7 , - C4H9 ; б) соответствующих метилбутану; в) только третичных, соответствующих 2-метилпентану и 3-метилпентану. Все радикалы назовите. 6) Сформулируйте понятие конформации. Изобразите возможные конформации в проекциях Ньюмана для этана, пропана и бутана (по связям С1-С2 и С2-С3). 7) Какие углеводороды получаются при действии металлического натрия на смесь: а) йодистого этила и йодистого изопропила; б) бромистого пропила и бромистого втор-бутила; в) бромистого этила и бромистого изопентила. 8) Какие первичные галогеналкилы при взаимодействии с металлическим натрием могут образовывать только углеводороды следующего строения: а) 2,5-диметилгексан; б) 2,7-диметилоктан; в) 3,8-диметилдекан. 9) Напишите реакции получения гексана из следующих соединений: а) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2Br; б) CH3-CH2-CH2-CH2-CH=CH2; в) CH3-CH2- CH2Br. 10) Какие углеводороды получатся при взаимодействии с водой: а) бромистого этилмагния; б) бромистого изопропилмагния; в) бромистого изобутилмагния. 11) Образование каких монохлорпроизводных возможно при хлорировании 2,2,3-триметилпентана. Рассмотрите механизм реакции. 12) Сравните радикалы в порядке увеличения их устойчивости: а) метил; б) изопропил; в) трет-пентил; г) неопентил. 13) Напишите реакции сульфохлорирования, сульфоокисления и нитрования (по Коновалову) 2-метилпентана. 14) Напишите промежуточные и конечные продукты и назовите их по систематической литературе:
Литература 1. Нейланд О.Я. Органическая химия / О.Я. Нейланд. -М.:Высшая школа, 1990. –751с. 2. Терней А. Современная органическая химия / А.Терней. -М.: Мир, 1981. -Т.1.–650 с. 3. Робертс Дж. Основы органической химии / Дж. Робертс, М. Касерио. -М.:Мир, 1978. -Т. 1. – 842 с. 4. Несмеянов А.Н. Начала органической химии / А.Н. Несмеянов, Н.А. Несмеянов. -М.: Химия, 1969. –Т.1. –663 с. 5. Иванов В.Г. Органическая химия / В.Г. Иванов, В.А. Горленко, О.Н. Гева. -М.: Мастерство, 2003. –560 с. 6. Травень В.Ф. Органическая химия / В.Ф. Травень. -М.:ИКЦ «Академкнига», 2006. –Т.1. –727 с.
АЛКАНЫ
Методические указания для подготовки к занятиям по дисциплине органическая химия
Составили: РОГАЧЕВА Светлана Михайловна ГУБИНА Тамара Ивановна Рецензент Л.А. Сафронова
Редактор Л.А. Скворцова
Подписано в печать 11.05.07 Формат 60х84 1/16 Бум.офсет. Усл. печ.л. 1,36 (1,5) Уч.-издл.л. 0,9 Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно Саратовский государственный технический университет 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
Алканы являются естественными метаболитами для многих организмов. Так, морская биота за счет фотосинтеза продуцирует около 12 млн. тонн алканов, которые после гибели гидробионтов поступают в окружающую среду.
