Циклоалканы. Циклопарафины. Нафтены

1.

Циклоалканы
Циклопарафины. Нафтены

2.

Строение
СnН2n; n ≥ 3
Циклоалканы – это циклические углеводороды, не
содержащие в молекуле кратных связей и
соответствующие общей формуле . (sp³- гибридизация).
Циклопропан
Циклобутан
Малые циклы
Циклопентан
Циклогексан
Большие циклы

3.

4.

5.

Изомерия
• 1. Структурная изомерия,
связанная:
a) с числом углеродных атомов в кольце – например, (этилциклопропан),
(метилциклобутан);
b) с числом углеродных атомов в заместителях – (1-метил-2пропилциклопентан), (1,2-диэтилциклопентан)
c) с положением заместителя в кольце – (1,1-диметилциклогексан), (1,2диметилциклогексан)
• 2. Межклассовая изомерия: циклоалканы изомерны алкенам (с С3Н6).
• 3. Геометрическая цис-транс-изомерия:
Например, в молекуле 1,2-диметилциклопропана две группы СН3 могут
находиться по одну сторону от плоскости цикла (цис-изомер) или по разные
стороны (транс-изомер):
цис-изомер
транс-изомер

6.

7.

Циклопропан C3H6
или
г
Циклобутан C4H8
Метилциклопропан
о
м
о
л
о
г
или
Циклопентан C5H10
и
Метилциклобутан
1,1диметилциклопропан
или
изомеры
1,2диметилциклопропан
Этилциклопропан

8.

Физические свойства
• циклопропан и циклобутан
– газы
• с С5 – С16 – жидкости
• начиная с С17 - твердые
вещества
• Температуры кипения
циклоалканов выше, чем у
соответствующих алканов.
Это связано с более
плотной упаковкой и более
сильными
межмолекулярными
взаимодействиями
циклических структур.

9.

Получение
1. Дегалогенирование дигалогенопроизводных.
а)Трех- и четырехчленные циклы получают действием цинка на
соответствующие дигалогенопроизводные (синтез Густавсона):
Вместо цинка может использоваться магний.
б) Реакция Вюрца

10.

Получение
Строение образующегося циклоалкана определяется структурой
исходного дигалогеналкана.

11.

Получение
• 2. При каталитическом гидрировании ароматических
углеводородов образуются циклогексан или его производные:
t°, р, Ni
C6H6 + 3H2 → C6H12.

12.

• 3. Пиролиз солей дикарбоновых кислот
+ Н2
- Н2О

13.

14.

Химические свойства циклоалканов
1) Гидрирование. При каталитическом
гидрировании трех-, четырех- и пятичленные
циклы разрываются с образованием алканов.
2) Галогенирование.
а) Циклопропан и циклобутан при
галогенировании разрываются, присоединяя
атомы галогена
б) Циклопарафины с пяти- и шестичленными
циклами вступают при галогенировании в
обычные для парафинов реакции замещения.
3) Гидрогалогенирование.
Циклопропан и циклобутан взаимодействуют с
галогеноводородами с разрывом цикла.
4) Дегидрирование.
5) Нитрование.
6) Горение

15.

Химические свойства циклоалканов
1) Гидрирование. При каталитическом
гидрировании трех-, четырех- и
пятичленные циклы разрываются с
образованием алканов.
2) Галогенирование.
а) Циклопропан и циклобутан при
галогенировании разрываются,
присоединяя атомы галогена
б) Циклопарафины с пяти- и
шестичленными циклами вступают при
галогенировании в обычные для
парафинов реакции замещения.
3) Гидрогалогенирование.
Циклопропан и циклобутан
взаимодействуют с галогеноводородами
с разрывом цикла.
4) Дегидрирование.
+ H2 -120ºC,Ni
+ H2-300ºC,Pd CH3–CH2–CH2–CH2–CH3
Пятичленный цикл разрывается только при высоких
температурах.
+ Br2 BrCH2–CH2–CH2Br
+ Cl2
+ HCl
+ HBr CH3–CH2–CH-CH3
│
Br
Реакция осуществляется в соответствии с правилом
Марковникова. Другие циклопарафины с
галогеноводородами не реагируют
Производные циклогексана дегидрируются в
производные бензола:
C6H12 –(Pt, t°C) C6H6 + 3H2

16.

Химические свойства циклоалканов
4) Дегидрирование.
5) Нитрование.
Для больших циклов характерны реакции
замещения, как для алканов:
галогенирование на свету, нитрование.
6) Горение
2С3Н6 + 9О2 = 6СО2 + 6Н2О
СnH2n + 3n\2 O2 = nCO2 + nH2O

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

Применение, значение для человека
Циклоалканы широко распространены в природе, они входят в состав нефти.
В нефтехимической промышленности нафтены являются источником
получения ароматических углеводородов путем каталитического крекинга.
Так же Смолы деревьев построены на циклоалканах, циклоалканы входят в
состав восточных благовоний, мускус камфора, амбра мятные лимонные
масла, и т.д.
Они находят применение в разных областях народного хозяйства. Так,
циклопентан используется в разных синтезах и как добавка к моторному
топливу для повышения качества. Циклогексан используется для синтеза
полупродуктов при производстве синтетических волокон нейлона и капрона.
Они содержаться в сильнейших растительных ядах, которые опасны для
человека.
Так же интересно то, что холестерин родоначальник ациклических веществ,
он содержит циклопентановый блок.
Циклоалканы не обошли стороной витамины, например витамины группы
«Д», а он в свою очередь является ключевым фактором, определяющим
всасывание кальция.
Циклоалканы присутствуют в незаменимых гормонах, без которых человеку
не выжить, в желчных кислотах, и в половых гормонах - тестостерон, —
основной мужской половой гормон, без которого невозможно размножение.

25.

Задание № 1.
• Напишите структурные формулы
следующих циклоалканов:
• 1) 1,2 – диэтилциклопентан;
• 2) циклогептан;
• 3) 1-метил-2-этилциклобутан;

26.

Задание № 2.
• Написать уравнение циклизации
следующих дигалогеналканов под
действием металлического цинка:
• 1) 1,3- дибромпропана;
• 2) 1,4-дибропентана;
• 3) 2,4-дибромпентана.

27.

Домашнее задание.
• 1) Назвать вещества.
СН3
СН3
СН3
СН3
СН3
Н3С
СН3

28.

Домашнее задание.
• Осуществить превращения.
CH2 – CH2 - CH2 ─СН2
|
|
Br
Br
Cl