II. Лабораторные методы.

1) Разложение карбида алюминия (получение метана):

Al₄C₃ + 12H₂O  3CH₄ + 4Al(OH)₃

2) Восстановление галогенопроизводных:

3) Сплавление натриевых солей карбоновых кислот со щелочью:

4) Взаимодействие галогенопроизводных с металлическим натрием (реакция Вюрца):

Этот метод удобен для получения симметричных алканов, в противном случае образуется смесь продуктов.

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.

1) Галогенирование.

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

СН4 + Cl2		CH3Cl + HСl	хлорметан	(хлористый метил)
CH3Cl + Cl2		CH2Cl2 + HCl	дихлорметан	(хлористый метилен)
CH2Cl2 + Cl2		CHCl3 + HСl	трихлорметан	(хлороформ)
CHCl3 + Cl2		CCl4 + HСl	тетрахлорметан	(четыреххлористый углерод)

Каждая такая реакция протекает в соответствии с цепным свободнорадикальным механизмом.

1. ClCl 2Cl^. инициирование цепи

2. CH₄ + Cl^.  CH₃^. + HСl рост цепи

CH₃^. + Cl₂  CH₃Cl + Cl^. рост цепи

3. CH₃^. + Cl^.  CH₃Cl обрыв цепи

Если в реакцию галогенирования вступают гомологи метана, легче всего замещается атом водорода при третичном атоме углерода (соединенном с тремя другими), затем при вторичном и лишь потом при первичном.

2) Нитрование (реакция Коновалова).

Взаимодействие алканов с разбавленной азотной кислотой при повышенных температуре и давлении.

СН₃СН₃ + HONO₂ CH₃CH₂NO₂ + H₂О

нитроэтан

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, например:

C₅H₁₂ + 8O₂  5CO₂ + 6H₂O

4) Крекинг.

Процесс, проходящий при высокой температуре, давлении и обычно в присутствии катализаторов. Результатом крекинга является смесь алканов и алкенов с меньшей длиной цепи, чем у исходного алкана.

Каталитический крекинг сопровождается изомеризацией, приводя к разветвленным углеводородам.

24.2. Циклоалканы

Общая формула класса С_nH_2n, т.е. циклоалканы изомерны алкенам. Названия образуют прибавлением приставки цикло- к названию соответствующего алкана.

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

Получение

1) Действие металлического цинка на дигалогенпроизводные.

2) Гидрирование ароматических углеводородов.

Химические свойства

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