Этилен(C2H4).

Физические свойства циклоалканов закономерно изменяются с ростом их молекулярной массы. Пpи ноpмальных условиях циклопpопан и циклобутан – газы, циклоалканы С₅ – С₁₆ – жидкости, начиная с С₁₇, – твердые вещества. Температуры кипения циклоалканов выше, чем у соответвующих алканов. Это связано с более плотной упаковкой и более сильными межмолекулярными взаимодействиями циклических структур.

Химические свойства циклоалканов сильно зависят от размера цикла, определяющего его устойчивость. Трех- и четырехчленные циклы (малые циклы), являясь насыщенными, тем не менее, резко отличаются от всех остальных предельных углеводородов. Валентные углы в циклопропане и циклобутане значительно меньше нормального тетраэдрического угла 109°28’, свойственного sp³-гибридизованному атому углерода.

Это приводит к большой напряженности таких циклов и их стремлению к раскрытию под действием реагентов. Поэтому циклопропан, циклобутан и их производные вступают в реакции присоединения, проявляя характер ненасыщенных соединений. Легкость реакций присоединения уменьшается с уменьшением напряженности цикла в ряду:

циклопропан > циклобутан >> циклопентан.

Наиболее устойчивыми являются 6-членные циклы, в которых отсутствуют угловое и другие виды напряжения.

Малые циклы (С₃ – С₄) довольно легко вступают в реакции гидрирования:

Циклопропан и его производные присоединяют галогены и галогеноводороды:

В других циклах (начиная с С₅) угловое напряжение снимается благодаря неплоскому строению молекул. Поэтому для циклоалканов (С₅ и выше) вследствие их устойчивости характерны реакции, в которых сохраняется циклическая структура, т.е. реакции замещения.

Эти соединения, подобно алканам, вступают также в реакции дегидрирования, окисления в присутствии катализатора и др.

Столь резкое отличие в свойствах циклоалканов в зависимости от размеров цикла приводит к необходимости рассматривать не общий гомологический ряд циклоалканов, а отдельные их ряды по размерам цикла. Например, в гомологический ряд циклопропана входят: циклопропан С₃Н₆, метилциклопропан С₄Н₈, этилциклопропан С₅Н₁₀ и т.д.

 

3. Получение циклоалканов

1. Циклоалканы содержатся в значительных количествах в нефтях некоторых месторождений (отсюда произошло одно из их названий - нафтены). При переработке нефти выделяют главным образом циклоалканы С₅ - С₇.

2. Действие активных металлов на дигалогензамещенные алканы (внутримолекулярная реакция Вюрца) приводит к образованию различных циклоалканов:

(вместо металлического натрия часто используется порошкообразный цинк).

Строение образующегося циклоалкана определяется структурой исходного дигалогеналкана. Этим путем можно получать циклоалканы заданного строения. Например, для синтеза 1,3-диметилциклопентана следует использовать 1,5-дигалоген-2,4-диметилпентан:

Важным промышленным способом получения циклоалканов С₅ и С₆ является реакция дегидроциклизации алканов.

Существуют и другие методы получения циклоалканов. Так, например, циклогексан и его алкильные производные получают гидрированием бензола и его гомологов, являющихся продуктами нефтепереработки.

 

Этилен(C2H4).

Угл.с общ.формулой CnH2n,в мол.которых

между атомами угл.имеется одна двойная связь,

наз.угл.ряда этилена,или алкенами.

В мол.этилена одна из двойной связи легко разрыв.,

а явл.более прочной. (обесц.этилена).

H2C=CH2 + Br2àBrH2C—CH2Br(1,2-дибромэтан).

(sp2-гибридизация).4 sigma-связи и 1 pi-связь.

pi-связь знач.слабее,под возд.реагентов л.разрыв.

(изомерия).бутан.1)CH2=CH—CH2—CH3(1-бутен).

2)CH3—CH=CH—CH3(2-бутен).

CH3—CH—CH3(2-метилпропан)àCH2=C—CH3

CH3 CH3

(2-метилпропен).

(Изомеры 2-метилбутана).1)CH2=C—CH2—CH3

(2-метил-1-бутен).И так далее.Получение:

1.C2H5OH—t>140,H2SO4àC2H4+H2O(лаб.).

2.2CH4—550-650,кат.àC2H4+2H2(дег.).

3.CH3—CH3—500,NiàC2H4+H2(дег.).

4.CH2Br—CHBr—CH3(1,2-дибромметан).+ZnàC3H6+ZnBr2(пром.).

5.CH2Cl—CH2—CH3(1-хлорпропан).+KOH—tàC3H6+KCl+H2O

Хим.свойства:р.присоед.:

1.H2C=CH2+Br2àCH2Br—CH2Br(1,2-дибромэтан).

2.C2H4+H2—t,кат.àC2H6

3.C2H4+HOH—t,кат.àC2H5OH(эт.спирт).

4.C2H4+HBràCH3—CH2Br(этилбромид).

Вод.присоед.к наиб.,а атом галогена-к наим.гидр.атому угл.

CH2=CH—CH3+HBràCH3—CHBr—CH3(2-бромпропан).

Р.окисл.:C2H4+3O2à2CO2+2H2O

C2H4+O+H2O—KmnO4àHO—CH2—CH2—OH(этиленгликоль).

2CH2=CH2+O2—150-350,кат.à2CH2—CH2

O

Р.пол.: nCH2=CH2—кат.à(--CH2—CH2—)n(полэтилен).

Процесс соед.многих одинак.мол.в более крупные наз.р.пол.

(Ц.алканы-CnH2n). Реакции присоединения.

Циклопропан + H2—50-70,PtàCH3—CH2—CH3

Циклопентан + H2—350,PtàCH3—CH2—CH2—CH2—CH3

Циклопропан + Br—tàCH2—CH2—CH2(1,3-дибромпропан).

Br Br

Циклопентан + Br2à CH2

H2C CH2—Br + HBr(бром-циклопентан).

H2C CH2

Циклогексан + Cl2—tàHCl + H Cl (монохлорциколгексан)

(реакция C

зам.). H2C CH2(хар.для б.ц.).

H2C CH2

CH2

Циклогексан –300,Ptà CH + 3H

HC CH

HC CH

CH

Получение:можно выделить из нефти,

реакция Вюрца

CH2—CH2—Cl

H2C + 2Naàциклопентан + 2NaCl

CH2—CH2—Cl

Нах.в природе:входят в сост.нефти,эфирных масел.

Растворяются в аром.угл.

Ц.гексан и м.ц.гексан прим.для синтеза мед.,красок.

Ц.пропан прим.для наркоза.

Непредельные угл.

CnH2n + H2—t,кат.àCnH2n+2

CnH2n-2 + 2H2—t,кат.àCnH2n+2