Химические свойства циклобутана и его гомологов

Соединения с четырехчленными циклами отличаются от соединений ряда циклопропана меньшей склонностью к раскрытию цикла и большей активностью в реакциях замещения. Реакции присоединения Br₂, HBr, HJ, H₂, а также реакции окисления протекают при температурах более высоких, чем у циклопропана. Так, реакция гидрирования требует нагревания до 200⁰С (вместо 80⁰С у циклопропана).

	Ni 1 +H2 2000C 2	CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

При этом разрыв кольца идет с одинаковой скоростью по любой связи цикла.

Химические свойства циклопарафинов с пяти- и шестичленными циклами

Химические поведение циклопентановых и цилогексановых сходно с поведением предельных углеводородов.

1.Наиболее типичными для них реакциями являются реакции замещения водорода, протекающие преимущественно по свободно-радикальному механизму.

а) галоидирование;

рассеянный свет +Cl2 - HCl

+ Cl2 - HCl

+ Cl2 ... - HCl

б) нитрование.

Проводится в условиях реакции Коновалова под действием разбавленной азотной кислоты при повышенной температуре. Нитруются легче, чем парафины и дают лучшие выходы нитросоединений. Особенно легко реагируют углеводороды с третичным атомом углерода в цикле.

	t + HO-NO2 H2O + разб.
		1-нитро-1-метициклопентан

Окисление

Пяти- и шестичленные циклы к окислению устойчивы и могут окисляться лишь сильными окислителями при нагревании. В качестве окислителя чаще всего используются концентрированная азотная кислота.

2 HNO₃ 2 NO₂ + H₂O + O

	+О		+О -Н2О		+3О
		циклогексанол		циклогексанон
+3О
	адипиновая кислота

В зависимости от условий окисления, можно получить любой из этих продуктов.

Реакции термического разложения

Под действием высоких температур без доступа воздуха проходят процессы крекинга или дегидрогенизации.

	>6000С 3H2 + Pt 3000C
		бензол
	4500С СН4 +
		циклогексен
	>6000С 2Н2 +
		циклопентадиен

Реакции присоединения

нетипичны и известны лишь для пятичленных циклов, которые могут при высоких температурах присоединять водород за счет разрушения цикла.

Pt, Ni +Н2 3000C

При наличии радикала реакция идет, как правило, с разрывом наиболее удаленной связи цикла.

Взаимные превращения циклов

Циклические углеводороды способны под влиянием катализаторов, а также в процессе химических реакций претерпевать изомеризацию, которая приводит либо к расширению, либо к сужению цикла.

1.Изомеризация под действием катализаторов.

	AlBr3, T комнатная температура
75%		25%
	AlCl3
циклогептан		97%		3%

Как видно из приведенных цифровых данных, изомеризация при обычной температуре приводит к преимущественному образованию наиболее стойких шестичленных циклов.

2.Изомеризация при химических реакциях.

а) превращения йодпроизводных, работы Марковникова и Зелинского

	+HI I2 +
иодциклогептан

наблюдается сужение цикла

б) превращение спиртов, работы Демьянова и Кижнера

	+HBr	+ H2O
циклопропилкарбинол		бромциклобутан

В большинстве таких превращений образуются соединения с менее напряженными циклами.