ХИМИЧЕСКИЕ ПОРТРЕТЫ АЛИЦИКЛОВ

Наука » Химия

Первооткрыватели циклоалканов сра­зу отметили разницу в химическом по­ведении малых и средних углеродных циклов. Отталкиваясь от этих различий в свойствах и пытаясь их обосновать теоретически, А. Байер создал учение о внутренних напряжениях в цикличе­ских молекулах.

При обычных условиях (t=20 °С, р=1 атм) малые циклоалканы сущест­вуют в виде газов, средние — легко­летучих жидкостей, а большие — как вязкие нелетучие масла. Будучи веще­ствами с практически неполярными молекулами, все они не растворимы в воде.

Наиболее напряжённый из циклоалканов — циклопропан: из-за от­талкивания электронных облаков его буквально распирает изнутри. Он рас­крывается с разрывом углерод-углерод­ных связей в цикле при любом химиче­ском воздействии. Вещества, которые реагируют с циклопропаном, вступают с ним в реакции присоединения, со­провождающиеся раскрытием его угле­родного цикла. Водород гидрирует самый младший алицикл уже при тем­пературе 80 °С, превращая его в линей­ный пропан:

Агрессивные хлор и бром момен­тально разрушают хрупкий и напряжён­ный цикл, образуя дигалогеналканы:

Хлоро- и бромоводород взаимодей­ствуют с циклопропаном так, будто они встретились со старым добрым алкеном. Их молекулы внедряются в угле­родный цикл, вызывая его раскрытие:

Ближайший гомолог циклопропа­на — циклобутан по характеру очень на него похож. Его «химическую душу» так же одолевает тяга к присоедине­нию, хотя раскрывается он не столь охотно — в его молекуле меньше внут­ренних напряжений:

При переходе к средним циклам, молекулы которых обладают наиболь­шей устойчивостью и максимальными возможностями снятия напряжения, «мотив» присоединения в химических реакциях довольно резко сменяется тенденцией к замещению атомов водо­рода при углеродных каркасах. Так, уже циклопентан гидрируется с боль­шим трудом при t=300 °С:

Хлоро- и бромоводород на него во­обще не действуют. Зато галогены — хлор и бром «откусывают» от пятиатомного цикла атомы водорода, зани­мая их место:

Такой тип превращения называется замещением и характерен для алканов.

Тема раскрытия цикла совсем угаса­ет в «химической душе» самого стойко­го в алициклическом семействе — циклогексана. Обычные окислители на циклогексан не действуют. Его моле­кула настолько устойчива, что выдержи­вает нагревание до 600 °С — разруши­тельное для большинства органических веществ. Циклогексан — «патриарх» алициклического сообщества — прояв­ляет инертность и химическое благород­ство алканов.

Аля него характерны только реак­ции замещения по радикальному меха­низму. При этом шестиатомный каркас молекулы всегда сохраняется:

Однако циклогексан способен к каталитическому дегидрированию, пре­вращаясь в ещё более устойчивый цикл — бензол:

Ближайшие старшие гомологи циклогексана (циклогептан и циклооктан) сохраняют благородный характер алициклического «патриарха», упорно не раскрывая своих циклов.



Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!

Похожие статьи

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.