химический каталог




Органическая химия

Автор О.Я.Нейланд

ет образоваться анион, а водород уходит в виде протона R : H-»-R:~ + +Н+. Образуется карбанион, или алкил-анион, алканид-ион, например :CHj" — метил-анион.

Алкил-катионы являются очень сильными электрофильнымн реагентами, а алкил-аиионы — очень сильными нуклеофильными реагентами.2H

СН,

ч

При отнятии от молекулы алкана двух атомов водорода (формально) получают двухвалентные остатки. Их названия образуют, добавляя к названиям соответствующих одновалентных радикалов суффикс -ен или -идеи (если обе свободные связи находятся у одного атома углерода):

СН»

?сн3сн„сн/ I

?СН3ССН3

I

• СН,СНСН2—

I-CHjCh/

СН3СН3- \

U-CH2CHj

пропилиденизопропилиден-1, 2-пропилентрг/я-бутил

СН3ч СнАссн3/

Для названия разветвленных алкильных групп используют также нумерацию цепи:

4 3?! 5 4 3 2 1

СН3—СН2 —СН-СН,—

СН3

СН3

2-метилбутилCHg —СН — СН2 — СНа—?

I

сн,

З-метилпентнл

Названия углеводородов лежат в основе не только названий алкильных остаткоз (алкильных групп), но и названий различных частиц, образующихся в реакциях,— ионов и свободных радикалов.

Имеются три возможности отщепления водорода от молекулы алкана.

1. При гемолитическом расщеплении связи С—Н образуется свободный алкильный радикал, частица с неспарепным электроном,

—СН2СН2СНа— 1, 3-пропиленДвухвалентным остаткам формально соответствуют встречающиеся в реакциях активные частицы — бирадикалы (частицы с двумя неспареннымн электронами). Если оба электрона находятся у одного атома углерода, бирадикалы называются карбенами: :СН2 карбен, или метилен :СНСН3 метнлкарбен, или этилиден 7СН3

:W диметплкарбен, или изопропилиден

N:h3

2. ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

1. Нефть и природный газ. Главными источниками алканов являются нефть и природный газ, состоящий из метана с небольшой примесью этана, пропана и бутана. Из продуктов переработки нефти получают различные смеси алканов. Фракционной перегонкой бензиновой фракции нефти можно получить индивидуальные алканы (см. гл. 1.5).

2. Гидрирование угля. Гидрирование (обогащение водородом) каменного или бурого угля происходит под действием водорода только в присутствии катализатора (оксиды и сульфиды молибдена, вольфрама, никеля) и при высоких температурах (450—470 °С). Процесс проводят в специальных реакторах — автоклавах, выдерживающих давление до 30 МПа (300 атм). Уголь и катализатор растирают в тонкий порошок и суспендируют в органическом растворителе (продуктах переработки нефти). Смесь нагревают и в автоклав вводят водород (Ф. Бергиус, 1925). Этот процесс часто называют методом ожижения угля. В результате получают смесь различных алканов и циклоалканов, которые используются в качестве моторного топлива.

3. Метод Фишера — Тропша. Каталитическое гидрирование СО, и СО обычно дает метан. В качестве катализатора используют никель (П. Сабатье, И. Сандеран, 1902):

400 °С

С02+4Н2 — р СН4 + 2Н20 300 °с

СО -f ЗН2 —р СН, + НгО

Каталитическое гидрирование СО может протекать по-разному, в зависимости от применяемого катализатора и температуры. В присутствии катализатора, содержащего кобальт или железо, при температуре 180 - ? -300 "С смесь СО и Н, реагирует с образованием алканов. В основном образуются алканы неразветвленные и с небольшой молекулярной массой (Ф. Фишер, X. Тропш, 1913—1926):

2 90 "С |.

СО + 2Н2 * Алканы

Со

В последующие годы метод был усовершенствован: изменены катализатор, температура реакции и давление (Ф.Фишер, Х.Пихлео. 1936—1941).

В настоящее время методом Фишера — Тропша могут быть получены как моторные топлива, так и отдельные углеводороды (алканы, циклоалканы, арены). Механизм реакции сложен. В основе реакции лежит сорбция СО на поверхности катализатора, в результате чего на поверхности образуются карбонплы кобальта. Водород присоединяется к сорбированному оксиду углерода, образуя связанные с поверхностью катализатора карбен :СН2 и метильный радикал -СН3. Карбен может внедряться по связи Со—СН3, что приводит к росту углеродной цепи, как это показано на схеме:

СО СО СО ц. ^ СН, СО СО н, СНз СНг СО катализатор

Н, ^ СНз—СН, СН, CHj —СН.—CHi

Н'° 7777777777777т\77

90

В качестве побочных продуктов могут образоваться кислородсодержащие соединения (спирты, альдегиды).

4. Лабораторные методы получения, а) Реакция метал-лорганических соединений с водой. Соединения, содержащие связь металл — углерод, в большинстве случаев легко реагируют с водой, образуя углеводороды. Рассмотрим наиболее простой случай — реакцию карбидов:

А1.С, + 12Н20 — ЗСН„ + 4 А1(ОН),

СаС2, SrC2 и ВаС2 в реакции с водой образуют ацетилен (см. гл. IV.2). Карбиды Fe3C и Ni3C в реакции с кислотами образуют смеси углеводородов. Механизм реакции рассмотрен в гл. Х.А.

б) Реакция галогеналканов с натрием.

Галогеналканы легко реагируют с натрием (еще легче с калием),

образуя хлорид натрия и углеводород (А. Вюрц, 1855):

2R— Br + 2Na—*R — R + 2Na + Br3R_Br+3R'_Br + 6Na^R-R + R-R' + R'-R' + 6Na'BrМеханизм реакции Вюрца изложен на с. 229.

в) Электролиз солей карбоновых кислот.

При электролизе водных растворов солей карбоновых кислот на

аноде выделяется С02 и образуются алканы. Реакцию открыл

А. Кольбе в 1849 г.

В этой реакции (электросинтез Кольбе) анион карбоновой кислоты на аноде отдает электрон (окисляется), образуя свободный радикал, который разлагается на С02 и свободный адкнльный радикал:

,0

2RCOO-—2е-—>2R——>2R-+2C02 чО.

Алкильные радикалы связаны с поверхностью анода и там димеризуются:

2R. —? R —R

г) Декарбоксилирование карбоновых кислот. При нагревании солей карбоновых кислот в присутствии щелочей при температуре 250—300 °С происходит разложение и выделяется алкан:

R — COO-Na+ +NaOH R — и + Na2C03'

В этой реакции образуется также COz, который связывается щелочью. Отщепление от молекулы С02 называется декарбоксилиро-ванием. Реакция используется обычно для получения низших алканов — метана, этана.

д) Реакции гидрирования и восстановления органических соединений. Алканы получаются при каталитическом гидрировании алкенов (см. гл. II.4)

91

и алкинов (см. гл. IV.4), например:

H,/NL

RCH = СН2 ? RCH2CH3

Восстановление галогенуглеводородов (гл. VII.4.1), альдегидов и кетанов (гл. XXVIIA.3) также приводит к алканам.

3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРОЕНИЕ

Алканы представляют собой бесцветные вещества, в обычных условиях газообразные или жидкие. Алкакы с большим числом углеродных атомов являются твердыми веществами. Многое жидкие алканы имеют слабый характерный «бензиновый» запах. Алканы намного легче воды.

Для разветвленных алканов характерна более низкая температура кипения (табл. 7), чем для н-алканов с таким же числом углеэтом углеродные атомы находятся, с небольшими отклонениями, в одной плоскости:

н

10,109 ям „С

н и н

Н

н

^C>0J54H4.H ! 109°35'сн

0,254

Выше приведена конфигурация молекул алканов. Конфигурацией называют расположение в пространстве атомов молекулы определенной ст

страница 26
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Скачать книгу "Органическая химия" (10.88Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Купить коттедж в Каменке без отделки
новорижское шоссе земельные участки
щелкунчик 2 в олимпийском билеты цена
бодибары в нижнем новгороде

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(16.12.2017)