3.4. Химические свойства
Химические свойства циклоалканов во многом совпадают со свойствами алканов. Для них характерны прежде всего реакции радикального замещения.
Помимо реакций свободнорадикального замещения, характерных для циклоалканов, циклопропан и циклобутан вступают в некоторые реакции присоединения с раскрытием кольца.
Гидрирование. Циклопропан реагирует с водородом в присутствии катализатора (Ni, T = 80 оС) с разрывом кольца.
Циклобутан также взаимодействует с разрывом цикла, но при более высокой температуре 200 оС.
Пятичленный цикл разрывается только при значительно более высокой температуре 300 оС.
Циклогексан в этих условиях дегидрируется, кольцо сохраняется.
Галогенирование. Реакция с бромом также идет по-разному в зависимости от размера цикла.
Циклобутан не взаимодействует с бромом подобным образом.
Циклопентан и циклогексан реагируют с галогенами (Cl2, Br2) по механизму радикального замещения.
Гидрогалогенирование. Циклопропан взаимодействует с иодоводородом, как ненасыщенное соединение - присоединяет галогеноводород, при этом происходит раскрытие цикла.
Остальные циклопарафины с галогеноводородами не реагируют.
В реакциях циклоалканов проявляется различие в свойствах малых циклов и пяти-, шестичленных циклов. Циклопропан, а также циклобутан (в меньшей степени) вступают в реакции присоединения, проявляя свойства ненасыщенных соединений.
3.5. Способы получения
3.5.1. Внутримолекулярная реакция Вюрца дигалогеналканов
Эта реакция пригодна для получения циклоалканов с n от 3 до 6.
3.5.2. Пиролиз солей дикарбоновых кислот
С помощью пиролиза кальциевых и бариевых солей дикарбоновых кислот могут быть получены циклические соединения с n = 5, 6, 7.
3.5.3. Диеновый синтез
3.5.4. Гидрирование ароматических углеводородов
4. АЛКЕНЫ
Углевороды с открытой цепью, содержащие одну двойную связь, имеют общую формулу СnH2n и называются алкенами.
4.1. Изомерия алкенов
Для алкенов характерна структурная изомерия, связанная с изменением углеродного скелета и изменением положения двойной связи. Другой вид изомерии - пространственная изомерия - определяется расположением заместителей относительно плоскости двойной связи. Бутены имеют общую эмпирическую формулу С4Н8. Этой формуле соответствуют следующие соединения:
1-Бутен, метилпропен и каждый из 2-бутенов различаются способом соединения атомов и являются структурными изомерами. Цис- и транс-2-бутены имеют одинаковый способ связывания атомов, поэтому не являются структурными изомерами. Однако из-за различного пространственного расположения метильных радикалов при углеродах с двойной связью это разные вещества. Они представляют собой пространственные изомеры – стереоизомеры. Эти стереоизомеры не являются энантиомерами, их называют диастереомерами (см. п. 2.5). Диастереомеры, возникающие в результате затрудненного вращения одного атома углерода относительно другого вследствие наличия -связи между ними, называют -диастереомерами или геометрическими изомерами.
О заместителях, расположенных по одну сторону от плоскости двойной связи, говорят, что они находятся в цис-положении относительно друг друга; если они расположены по разные стороны от плоскости двойной связи, то это транс-положение
Этот простой способ обозначения пространственного расположения групп неприменим ко многим три- и тетра-замещенным алкенам.
Для названия таких соединений была создана Е,Z-номенклатура. Правила Е,Z-номенклатуры следующие:
1. Используя систему Кана-Прелога-Ингольда (п. 2.4), определяют относительное старшинство заместителей при атомах углерода с двойной связью и дают им номера по старшинству (1) и (2).
2. Если две старшие группы расположены по одну сторону от плоскости -связи, то конфигурация соединения обозначается символом Z (zusammen - вместе), если же эти группы находятся по разные стороны от плоскости -связи, то конфигурацию обозначают символом Е (Entgegen - напротив).
