ЦИКЛОПРОПАН (триметилен), молекулярная масса 42,08; бесцв. газ, температура плавления -127 °С, температура кипения -33 °С; 1,3799,0,7352; растворим в органических растворителях, плохо - в воде; легко воспламеняется; смеси с воздухом, О₂ и N₂O взрывоопасны.

ЦИКЛОПРОПАН - простейший циклоалкан, трехчленный цикл которого обладает значительной энергией напряжения (~ 115 кДж/моль) и повышенной по сравнению с другими циклоалканами химический активностью. Углы в ЦИКЛОПРОПАН 60° (ССС), 114-115° (НСН), длины связей 0,151 (С —С) и 0,109 нм (С —Н). Малая величина угла ССС по сравнению с углом между sр³-гибридизованными орбиталями (109,5°) позволяет предположить, что при образовании связей С — С в ЦИКЛОПРОПАН не достигается макс. перекрывание атомных орбиталей. Такие связи называют "банановыми" (рис.), по своему характеру они являются промежуточными между и-связями, поэтому ЦИКЛОПРОПАН может вести себя подобно олефинам. Кроме того, благодаря слабости "банановой" связи, ЦИКЛОПРОПАН легко раскрывает кольцо в различные реакциях. Возможны др. способы описания характера и свойств связей в ЦИКЛОПРОПАН

Замещение в ЦИКЛОПРОПАН значительно изменяет его геометрию. Так, электронодонорные заместители укорачивают прилежащие связи С — С и удлиняют противолежащую; электроноакцепторные группы действуют наоборот; объемные вицинальные заместители удлиняют связь между атомами С, несущими эти заместители. В высоконапряженных структурах при сочленении Ц. с другими циклами, в том числе циклопропановыми, наблюдаются большие искажения 3-членного цикла (см. Напряжение молекул).
ЦИКЛОПРОПАН- слабая СН-кислота: рК_а46 (вода, 25 °С).
Легко протекает изомеризация ЦИКЛОПРОПАН в пропен; реакция осуществляется термически или в присутствии каталитических кол-в Pt, Pd, Fe, Ni, Rh, A1₂O₃.
При действии Н₂ алкилциклопропаны в мягких условиях подвергаются гидрогенолизу либо изомеризации с последующей гидрированием:

Реакция ЦИКЛОПРОПАН с протонными кислотами приводит к пропилгалогенидам. В присут. AlCl₃ ЦИКЛОПРОПАН алкилирует ароматические соединение с образованием как пропильных, так и изопропильных производных; при этом при переходе от n-ксилола к о-дихлорбензолу соотношение указанных изомеров изменяется от (92 : 8) до (4 : 96) соответственно
С хлором и бромом ЦИКЛОПРОПАН реагирует неодинаково. В условиях радикального бромирования образуется 1,3-дибромпропан, а радикального хлорирования в мягких условиях - 1,1-дихлорциклопропан. При электроф. бромировании получают смесь бромпропанов:

Реакция ЦИКЛОПРОПАН и его производных с солями ртути в среде протонных растворителей приводит к-меркурир. спиртам [или их алкокси(ацилокси)производным]; реакция не имеет аналогов в химии др. карбоциклов:

R"=H,Alk, Ас
Замещенные ЦИКЛОПРОПАН, содержащие электронодонорные и электроноакцепторные группы, при умеренном нагревании претерпевают гетеролиз по наиболее замещенной связи, например:

1,1-Дигалогенциклопропаны при действии (C₄H₉)₃SnH или Mg в СН₃ОН восстанавливаются в моногалогениды, а при взаимодействии с CH₃Li превращаются в соответствующие аллены:

ЦИКЛОПРОПАН и его производные получают действием Zn-пыли на 1,3-дигалогениды:

Для синтеза функционально замещенных ЦИКЛОПРОПАН используют реакции внедрения по связи С = С при действии диазоэфиров (катализатор- комплексы Сu и Rh) или диазометана, генерируемого в присутствии комплексов Pd; элиминирование HHal изгалогензамещенных кетонов, эфиров или нитрилов; взаимодействие олефинов с СН₂I₂ в присутствии пары Zn - Сu (см. Симмонса-Смита реакция); термодинамически разложение пиразолинов:

Галогенциклопропаны получают внедрением галогенкарбенов в олефины.
ЦИКЛОПРОПАН и его фторпроизводные применяют в медицине как средства для ингаляц. наркоза. Эфиры циклопропанкарбоновой кислоты - средства защиты растений (см. Пиретроиды).

Литература: Яновская Л. А., Домбр овский В. А., Хусид А. X., Циклопропаны с функциональными группами, М., 1980; Иоффе А.И., Святкин В.А., Нефедов О. М., Строение производных циклопропана, М., 1986; Houben-Weyl, Metoden der organischen Chemie, 4 Aufl., Bd 13, Tl 2a, Stuttg., 1973.

Ю. В. Томилов.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей