Циклононан

Циклононан

Свойства циклоалканов

Физические свойства циклоалканов закономерно изменяются с ростом их молекулярной массы. Пpи ноpмальных условиях циклопpопан и циклобутан – газы, циклоалканы С5 – С16 – жидкости, начиная с С17, – твердые вещества. Температуры кипения циклоалканов выше, чем у соответвующих алканов. Это связано с более плотной упаковкой и более сильными межмолекулярными взаимодействиями циклических структур. Циклоалканы практически не растворимы в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях. Химические свойства циклоалканов в основном сходны со свойствами алканов. Однако, для некоторых представителей есть существенные различия, которые обусловлены размерами цикла.

  • Трех- и четырехчленные циклы (малые циклы), являясь насыщенными, тем не менее, резко отличаются от всех остальных предельных углеводородов. Валентные углы С–С–С в циклопропане и циклобутане значительно меньше нормального тетраэдрического угла 109°28’, свойственного sp3-гибридизованному атому углерода. Например, отклонение от нормального валентного угла в циклопропане составляет 49°28′, что вызывает в цикле большое угловое напряжение α.

Характер связей в циклопропане
Зависимость устойчивости циклов от их размера
Неустойчивость малых циклов определяет их стремление к раскрытию под действием реагентов. Поэтому циклопропан, циклобутан и их производные вступают в реакции присоединения, проявляя характер ненасыщенных соединений. Легкость реакций присоединения уменьшается с уменьшением напряженности цикла в ряду:
циклопропан   >   циклобутан   > >   циклопентан.

  • Циклы, содержащие 5 и более атомов углерода, существуют в неплоских формах, лишенных углового напряжения (ненапряженные или нормальные циклы). Типичным их представителем является наиболее устойчивый 6-членный цикл (циклогексан и его производные). Для ненапряженных циклов характерны реакции замещения, в которых сохраняется циклическая структура.

Столь резкое отличие в свойствах циклоалканов в зависимости от размеров цикла приводит к необходимости рассматривать не общий гомологический ряд циклоалканов, а отдельные их ряды по размерам цикла. Например, в гомологический ряд циклопропана входят: циклопропан С3Н6, метилциклопропан С4Н8, этилциклопропан С5Н10 и т.д.

Реакции малых циклов3, С4)
1. Гидрирование (присоединение водорода):

2. Галогенирование (присоединение галогенов):
Хлорирование циклопропана на свету (hν) при температуре выше 100°C также сопровождается разрывом цикла, но в более мягких условиях при температуре ниже 100°C протекает реакция радикального замещения с сохранением цикла:
3. Гидрогалогенирование (присоединение галогеноводородов):
Циклопропан и его гомологи присоединяют хлоро- и бромоводород в водном растворе (газообразные галогеноводороды с циклопропаном не реагируют). Эта реакция характерна только для 3-членных циклов. Реакции ненапряженных циклов (на примере циклогексана)
1. Галогенирование (замещение водорода на галоген)

2. Дегидрирование (отщепление водорода)

Дегидрирование циклогексана и его гомологов лежит в основе процесса ароматизации (риформинга Риформинг – промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и аромати-ческих углеводородов.) нефтепродуктов.
Реакция с другими циклоалканами (C5, C7 и т.д.) приводит к образованию циклоалкенов.

Окисление циклоалканов
При обычной температуре циклоалканы устойчивы к действию окислителей (например, не обесцвечивают раствор KMnO4 – в этом их отличие от изомерных алкенов). При контакте с открытым пламенем горят, то есть окисляются полностью, выделяя большое количество тепла:

nH2n + 3nO2 2nCO2 + 2nH2O + Q

Газообразные и низкокипящие циклоалканы образуют
с кислородом или воздухом взрывоопасные смеси.

Практическое значение имеют реакции направленного окисления циклогексана. В зависимости от условий при этом получают ряд ценных продуктов. При окислении без разрыва связей С–С получают циклические продукты (спирт и кетон):

Циклогексанон применяется для производства
капролактама и синтетического волокна капрон.

В более жестких условиях происходит разрыв цикла. Окислением циклогексана 50-70% азотной кислотой при температуре 100-200°C и давлении до 20 атм. в промышленности получают адипиновую кислоту HOOC–(CH2)4–COOH, которая используется в производстве синтетического волокна найлон.
Циклононан

 



Источник: orgchem.ru


Добавить комментарий