В статията ще разгледаме получаването на циклоалкани и особеностите на тяхната структура. Нека се опитаме да обясним характерните свойства на тези вещества въз основа на особеностите на тяхната структура.
Структура
За начало нека анализираме структурата на посочения клас органични въглеводороди. Всички циклични съединения са разделени на хетероциклични и карбоциклични видове.
Втората група има три въглеродни атома в затворения цикъл. Хетероцикличните съединения, освен въглерод, съдържат и атоми на сяра, кислород, фосфор и азот в своите молекули.
Има разделение на карбоцикличните съединения на ароматни и алициклични вещества.
Алициклични вещества
Те включват циклоалкани. Химичните свойства и производството на тези вещества се определят точно от затворената структура на този клас въглеводороди.
Алицикличните вещества са тези, които имат един или повече неароматни цикъла. Приготвянето и използването на циклоалканите се разглеждат от гледна точка на връзката им с алицикличните съединения.
Класификация
Най-простият представител на този класвъглеводородът е циклопропан. Той има само три въглеродни атома в своята структура. Представителите на тази хомоложна серия се наричат още парафини. По своите химични и физични свойства те са подобни на наситените въглеводороди. Молекулите съдържат единични връзки, образувани от хибридни орбитали. При циклоалканите типът на хибридизация е sp3.
Общият състав на класа се изразява с формулата СНН2н. Тези съединения са междукласови изомери на етиленови въглеводороди.
Съгласно съвременната международна заместваща номенклатура, когато се назовават представители на този клас, представката "цикло" се добавя към съответния въглеводород по отношение на броя на атомите. В този случай се получават например циклохексан, циклопентан. Рационалната номенклатура дава имена според броя на затворените метиленови групи CH2. Поради това циклопропанът ще се нарича триметилен, а циклобутанът - тетраметилен.
Този клас органични вещества се характеризира със структурна изомерия по отношение на броя на въглеродните атоми в цикъла, както и оптична изомерия.
Опции за образование
Сега нека да разгледаме как работи получаването. Циклоалканите могат да бъдат получени по няколко начина, в зависимост от това кой изходен материал е избран за извършване на химическата трансформация. Ще анализираме основните варианти за синтез на парафини.
И какво е да ги получиш? Циклоалканите се образуват чрез циклизиране на диахалогенни производни на наситени въглеводороди. По подобен химически начин,четири- и тричленни цикли. Например циклопропан. Нека разгледаме получаването му по-подробно – циклоалканите, които са първите представители на тази хомоложна серия, се образуват от действието на метален магнезий или цинк върху дихалогенното производно на съответния алкан.
А как могат да се образуват петчленни и шестчленни циклични съединения, как се получават? Доста трудно е да се създадат циклоалкани с такъв брой въглеродни атоми в структурата, тъй като поради конформацията ще има проблем с циклизирането на молекулата. Това явление се обяснява със свободно въртене в C-C връзката, което значително намалява вероятността от получаване на циклично съединение. За образуването на тези представители на циклоалканите, 1, 2- или 1, 3-дихалогенни производни на съответния алкан действат като изходни материали.
Сред методите за синтез на парафини, ние подчертаваме и процеса на декарбоксилиране на дикарбоксилни киселини и соли. Пет- и шестчленни циклоалкани се получават чрез междумолекулна кондензация.
И сред специалните методи за тяхното образуване отбелязваме реакцията между алкени и карбени, редукцията на съдържащите кислород производни на циклосъединенията.
Химически свойства
Всички възможни начини за получаване на циклоалкани и тяхното взаимодействие се определят от особеностите на химичната структура. Предвид наличието на циклична структура, сред основните химични свойства на циклоалканите, ние отделяме реакциите на добавяне на водород (хидрогениране), неговото елиминиране (дехидрогениране).
За реакцииизползва се катализатор, в ролята на който могат да действат платина, паладий. Взаимодействието се осъществява при повишена температура, стойността му зависи от размера на цикъла. Когато циклична въглеводородна молекула е изложена на UV радиация, може да се проведе реакция на хлориране (добавяне на хлор).
Както всички представители на органичните съединения, циклоалканът е в състояние да влезе в реакция на горене, образувайки след взаимодействие въглероден диоксид, водна пара. Тази реакция се отнася до екзотермични процеси, тъй като е придружена от отделяне на достатъчно количество топлина.
Заключение
Парафините са затворени въглеводородни съединения, образувани от дихалогенирани алкани или други органични съединения. Особеностите на тяхната структура определят основните химични свойства на циклоалканите и техните области на приложение. Те се използват главно в органичния синтез за получаване на кислород-съдържащи органични вещества.
