24 Предельные ув: общая характеристика, строение.

Предельные углеводороды (алканы) – соединения углерода и водорода, в молекулах которых все валентности, оставшиеся после соединения атомов углерода между собой простой связью, насыщены атомами гидрогена. Все алканы можно рассматривать как производные или гомологи метана. Если от метана, который имеет молекулярную формулу СН4, отнять один атом водорода, образуется частица – радикал СН3. В связи с тем, что в молекуле органического вещества улерод, как правило, четырехвалентный, соединение двух таких радикалов обуславливает появление второго представителя гомологического ряда – этана (С2Н6). Если от этана отнять один атом гидрогена, образуется радикал этил, который после соединения с СН3 образует третий гомолог – пропан. Анализируя структурную формулу пропана, легко установить, что в состав его молекулы входят два вида атомов углерода – первичные и вторичные. Каждый первичный атом углерода связывается с одним атомом углерода одной своей валентностью, а вторичный – двумя валентностями с двумя атомами углерода. Если отнять от первичного атома углерода пропана атом гидрогена, образуется первичный пропил, от вторичного – вторичный пропил. Присоединение к первичному или вторичному пропилу метила вызывает образование структурных разновидностей четвертого гомолога. Образуются два соединения – нормальный бутан с прямой карбоновой цепью и изобутан с разветвленной углеродной цепью.

Предельные углеводороды: номенклатура и изомерия При выведении структурных формул гомологического ряда метана, начиная с бутана С4Н10, мы встречаемся с явлением изомерии. Например, молекулярной формуле С4Н10 отвечают два индивидуальных соединения, С5Н12 – три. В дальнейшем число изомеров с увеличением количества атомов углерода в молекуле алкана увеличивается. Например, молекулярной формуле С6Н14 отвечают пять структурных формул и соответственно индивидуальных веществ, С7Н16 – 9, С8Н18 – 18, C10H22 – 76, С12Н26 – 355. Первые четыре представителя алканов – газы, от пятого до двенадцатого – жидкости, начиная с шестнадцатого – твердые вещества.

25 Химические свойства предельных ув.

Химические свойства предельных углеводородов Все предельные углеводороды инертные вещества. Это объясняется тем, что в молекулах алканов атомы углерода и водорода связаны между собой сигма-связями, поэтому данные соединения не могут присоединять атомы водорода. Алканы вступают в реакции радикального галогенирования, нитрирования, расщепления. В процессе галогенирования атомы галогенов легко замещают атомы гидрогена в молекуле алкана. При нитрировании нитрогруппа легко замещает водород в третичных, труднее – во вторичных и первичных атомах углеродах. Предельные и непредельные углеводороды являются сырьем для получения разнообразных органических веществ. Отщепляя атомы водорода от предельных углеводородов, можно получить непредельные (алкены, алкины).

Химические свойства алканов

Благодаря своей предельной насыщенности и малой полярности связей С-Н алканы очень прочны, вступают только в реакции радикального замещения, инициируемого условиями проведения реакции.

Галогенирование - протекает на свету. Обычно не заканчивается замещением одного атома водорода, приводя к смеси моно-, ди-, три- и т.д. галогенпроизводных.

CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl (SR)

Каждая такая реакция протекает в соответствии с цепным свободно-радикальным механизмом:

Инициирование цепи:

Рост цепи:

Обрыв цепи:

2) Нитрование (реакция Коновалова).

Взаимодействие алканов с разбавленной азотной кислотой (12%) при повышенных температуре и давлении.

СНзСНз + HONO2 CH3CH2NO2 + Н2O

3) Окисление.

Мягкие окислители (бромная вода, перманганат калия) на алканы не действуют. Любые алканы сгорают до углекислого газа и воды с выделением большого количества тепла.

Сульфоокисление.

Крекинг - это и способ получения, и химическое свойство алканов и алкенов. Процесс проходит при высокой температуре, давлении и обычно в присутствии катализаторов.

Циклоалканы: общая формула класса CnH2n, т.е. циклоалканы изомерны алкенам. Названия образуются прибавлением приставки цикло- к названию соответвующего алкана.

Циклопропан оказывает сильное наркотическое действие, применяется при хирургических операциях. Циклопентатвые и циклогексановые кольца содержатся в некоторых природных веществах.

Получение

Действие металлического цинка на дигалогенпроизводные.

Гидрирование ароматических углеводородов.

Химические свойства

Химические свойства циклоалканов аналогичны реакциям алканов, но для малых циклов (циклопропан, циклобутан) характерны реакции присоединения с разрывом цикла.