Основы органической химии для студентов нехимических специальностей - Тейлор Г.
ISBN 5-03-000281-2
Скачать (прямая ссылка):
Алканы с разветвленными цепями могут рассматриваться «ак производные неразветвленных алканов, получаемые путем замены атома водорода на «замещающую группу», каждая из .которых состоит из алкана минус атом водорода. Такие группы
Углеводороды
33
Таблица 3.1. Названия неразветвленных алканов
Форм)ула Названве Углеродный скелет
СН4 Метан С
С2Нб Этан С---С
с8н8 Пропан С---С---С
С4Н10 Бутан с---с---с---с
С5Н,2 Пентан С---С---С---С---с
СвНм Г ексан с---С---с---с---с---с
С9Н20 Нонан С---С---с---с---с---с---с---с---с
называются алкилами, например C2Hs — этил, С9Н19 — нонил. Пронумеровав атомы углерода неразветвленного алкана с какого-либо конца, можно обозначить также положение и строение заместителя:
сн,
I
СНСНСН—СНСН J
5 4 ‘ 3 2 1
3-метилпентан
Для этого выбирают родоначальный алкан с самой длинной непрерывной цепью углеродных атомов и атомы углерода в нем нумеруют, начиная с того конца, который дает наименьшую сумму номеров заместителей в систематическом названии:
сн3
сн,—СН,—СН—сн,—СН—CHj
12 3 4 J
*сн,
I
7 СН,
1
sCHj
3.5- димети/кжтан
но не
4.6- йиметилоктаи
з-метил-5'пропилгексан :-зтил-4-пропштентан
Если к одному атому углерода присоединяются два заместителя, то нумеруются оба, например:
СН3
СН8—С—СН2—СН3 2,2-диметилбутан
3.1.1. Получение алканов
1. Гидрирование ненасыщенных углеводородов водородом над мелкоизмельченными металлическими катализаторами:
Ni/Ha
R—СН=СН2 ----->¦ R—СН2—СН3
R—С=С—R' 3—689
Ni/Ha Nl/Ha
--->- R—СН=СН—R' --------> R—СН2—СН2—R'
34
Глава 3
В качестве катализаторов обычно используют никель, палладий и платину. Считается, что молекулы водорода, адсорбированные на поверхности катализатора, диссоциируют на атомы, которые затем могут присоединяться к ненасыщенным углеводородам, также адсорбированным на катализаторе.
2. Восстановление алкилгалогенидов: а) каталитическое гидрирование
R—Br+Pd/H2 —> R—Н+НВг
б) восстановление системой растворяющегося металла (металл + кислота) (разд. 5.1.1)
R— I + Na/C2H6OH (или HI; Zn/HCl) —RH
в) восстановление комплексными гидридами металлов R—Br+LiAlH4 —R—H+LiBr+AlBra
Алюмогидрид лития — растворимое в эфире ионное соединение— может рассматриваться как источник гидрид-ионов (Н-).
3. Восстановление карбонильных соединений (разд. 7.1.4, Д).
4. Реакция Вюрца. Алкилгалогениды в эфирном растворе реагируют с натрием, давая галогенид натрия и алкан, образующийся при соединении алкильных радикалов:
2R—X+2Na —2NaX+R—R
(CH3)2CHI + Na —NaI+(CH3)2CH—СН(СН3)2
2-иодопропан 2,3-диметилбутан
Эта реакция применима только для получения симметричных алканов. При использовании смеси разных алкилгалогенидов выходы смешанного продукта R—R' обычно низки вследствие различий в их реакционной способности.
R—X+R'—X+N а —> NaX+R— R+R'—R'+R—R'
5. При электролизе растворов щелочных солей карбоновых кислот на аноде образуются алкильные радикалы, которые, соединяясь, дают алкан. Процесс включает следующие стадии:
R- + СО
R- + R-
R—R
например: С2 Н 5С02 пропионат-анион
С,Н5—С2Н5 + со бутан
Углеводороды
35
3.1.2. Свойства алканов
Алканы — нейтральные соединения, их плотность меньше единицы. Они нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях. Первые члены ряда до пентана — газы, далее идут жидкости, а выше пентадекана (С15Н32) — твердые воскообразные вещества.
3.1.3. Реакции алканов
Алканы — относительно инертные вещества, для которых характерно небольшое число простых реакций. Незначительное различие между электроотрицательностью атомов углерода и водорода означает, что гетеролитический разрыв связей С—Н мало вероятен. Реакции осуществляются, по-видимому, по радикальному механизму.
1. Как и большинство органических соединений, алканы сгорают в воздухе или кислороде при нагревании до достаточно высокой температуры, образуя воду и диоксид углерода, при недостатке кислорода — монооксид углерода или углерод.
2. Галогенирование. При облучении смеси алкана с хлором рассеянным светом выделяется хлороводород и образуются галогенозамещенные соединения:
свет
CH4+CI2 —> СН3С1, СН2С12, СНС13, ССЦ+НС1
свет
СНзСН2СНз+С12 —СН3СН2СН2С1, CH3CHCICH3 и т. Д.+НС1
Это радикальная реакция, механизм которой включает следующие стадии:
а) молекулы хлора поглощают свет и диссоциируют на атомы:
свет
Cl—Cl =** С1- + -С1
б) атом хлора может отнимать атом водорода у молекулы алкана с образованием хлороводорода и алкильного радикала:
Q/-N / Н^К — Cl—Н + -R
в) алкильный радикал атакует молекулу хлора, образуя молекулу алкилгалогенида и атом хлора, который способен начать следующую стадию этой цепной реакции:
