Алкан углеводород структура алкан

В дальнейшее уделим внимание только моноциклическим алканам.

Для моноциклических алканов характерна структурная изомерия следующих видов.

1. По величине кольца:

Циклогексан метилциклопентан этилциклобутан

Для обозначения алициклов чаще используют сокращенные формулы, в которых не записываются символы углеродов и связанных с ними водородов, входящих в состав кольца:

2. По положению заместителей в кольце:

Диметилциклогексан 1,4-диметилциклогексан

3. По строению заместителей:

Пропилциклопропан изопропилциклопропан

При наличии двух заместителей в кольце помимо структурной изомерии возможна стереоизомерия, как геометрическая, так и оптическая.

Циклоалканы с одним кольцом называют путем добавления приставки цикло к названию соответствующего алкана. Нумерация всегда начинается с углерода, содержащего старший заместитель (функциональную группу) и ведется таким образом, чтобы сумма цифр, показывающая положения заместителей, была минимальной.

Существует много алициклических соединений, молекулы которых содержат несколько конденсированных циклов. Для таких соединений удобна следующая номенклатура. В названии учитывают все атомы углерода, входящие в циклы, а в скобках показывают число атомов углерода, находящихся между общими углеродными атомами. Нумерацию производят от разветвления по наиболее длинной цепи:

бициклононан (4,3,0) бициклогексан (2,2,0)

Способы получения

Циклоалканы могут быть получены либо из соединений жирного ряда, либо из производных с соответствующим циклом. Циклопрарафины с пятью и шестью членами в цикле могут быть выделены из соответствующих фракций некоторых нефтей.

Кроме того, способы получения алициклических соединений можно разделить на общие, применяемые для получения соединений с различной величиной цикла, и специальные, область применения которых ограничена только одним типом цикла.

Из многочисленных общих способов получения циклоалканов рассмотрим только три:

1. Дегалогенирование дигалогенопроизводных под действием цинка (разновидность реакции Вюрца):

1,4-дихлорбутан циклобутан

Этим методом обычно получают трех-, четырех- или пятичленные циклы.

2. Взаимодействие дигалогенопроизводных с натрий-малоновым эфиром. Этим методом получают соединения с 3 – 6 членными циклами:

3. Пиролиз солей двухосновных кислот, начиная с шести атомов углерода в цепи. Этот метод применим для получения соединений с 5,6 и более членами в цикле:

Специальные способы

1. Соединения с трехчленным циклом наиболее часто получают присоединением карбенов (например диазометана) к алкенам:

пропен метилциклопропан

2. Циклогексан, его гомологи и производные получают гидрированием бензола, его гомологов и производных по методу Сабатье:

бензол циклогексан

3. Для получения соединений с шестичленным циклом используются реакции димеризации диенов и диенового синтеза:

Физические свойства

Циклические соединения обычно имеют более высокую температуру кипения и плавления и большую плотность по сравнению с аналогично построенными соединениями жирного ряда с тем же числом углеродных атомов. Температура кипения тем выше, чем больше цикл ( при том же составе).

Химические свойства

За исключением циклопропана и в меньшей степени циклобутана остальные циклоалканы по реакционной способности близки к алканам. Они не разрываются под действием перманганата калия, озона, брома, бромистого водорода.

1. Для пяти-, шести- и других высших циклоалканов наиболее характерны реакции замещения: хлорирование, нитрование, сульфирование:

циклогексан хлорциклогексан

2. Соединения с шестичленными циклами при нагревании с катализаторами гидрирования дегидрируются и превращаются в ароматические:

3. При действии сильных окислителей циклоалканы окисляются с разрывом кольца и образованием двухосновных кислот с тем же числом углеродных атомов:

4. Для циклоалканов по сравнению с алканами более характерны реакции изомеризации, идущие как с увеличением, так и с уменьшением цикла:

циклобутилкарбинол циклопентен

5. Циклопропан ведет себя подобно алкенам. Так уже при 80 ^оС над никелевым катализатором циклопропан гидрируется в пропан. По тому же типу протекают реакции галогенирования, гидрогалогенирования, окисления в мягких условиях:

В случае гомологов пропана разрыв цикла преимущественно протекает у разветвленного атома углерода с выполнением правила Марковникова (см. главу 2).