A cikkben megvizsgáljuk a cikloalkánok előállítását és szerkezetük jellemzőit. Próbáljuk meg elmagyarázni ezeknek az anyagoknak a jellemző tulajdonságait szerkezetük sajátosságai alapján.
Struktúra
Először elemezzük a szerves szénhidrogének nevezett osztályának szerkezetét. Minden ciklikus vegyület heterociklusos és karbociklusos csoportokra van osztva.
A második csoport három szénatomot tartalmaz a zárt cikluson belül. A heterociklusos vegyületek a szénen kívül kén-, oxigén-, foszfor- és nitrogénatomokat is tartalmaznak molekuláikban.
A karbociklusos vegyületek aromás és aliciklusos anyagokra oszthatók.
Aliciklusos anyagok
Ezek közé tartoznak a cikloalkánok. Ezen anyagok kémiai tulajdonságait és termelését pontosan a szénhidrogének e osztályának zárt szerkezete határozza meg.
Az aliciklusos anyagok azok, amelyek egy vagy több nem aromás ciklussal rendelkeznek. A cikloalkánok előállítását és felhasználását az aliciklusos vegyületekkel való kapcsolatuk szempontjából vizsgáljuk.
Osztályozás
Az osztály legegyszerűbb képviselőjeszénhidrogén a ciklopropán. Szerkezetében mindössze három szénatom van. Ennek a homológ sorozatnak a képviselőit paraffinoknak is nevezik. Kémiai és fizikai tulajdonságaikat tekintve hasonlóak a telített szénhidrogénekhez. A molekulák egyes kötéseket tartalmaznak, amelyeket hibrid pályák alkotnak. Cikloalkánokban a hibridizáció típusa sp3.
Az osztály teljes összetételét a СНН2н képlet fejezi ki. Ezek a vegyületek az etilén szénhidrogének osztályok közötti izomerjei.
A modern nemzetközi helyettesítési nómenklatúra szerint ennek az osztálynak a képviselőinek megnevezésekor a "ciklo" előtag hozzáadódik a megfelelő szénhidrogénhez az atomok számában. Ebben az esetben például ciklohexánt, ciklopentánt kapunk. A racionális nómenklatúra a zárt CH2 metiléncsoportok számának megfelelő elnevezéseket ad. Emiatt a ciklopropánt trimetilénnek, a ciklobutánt pedig tetrametilénnek nevezik.
A szerves anyagok ezen osztályát a körforgásban lévő szénatomok számát tekintve szerkezeti izoméria, valamint optikai izoméria jellemzi.
Oktatási lehetőségek
Most nézzük meg, hogyan működik a fogadás. A cikloalkánok többféle módon állíthatók elő, attól függően, hogy melyik kiindulási anyagot választjuk a kémiai átalakítás végrehajtásához. Elemezzük a paraffinok szintézisének főbb lehetőségeit.
Szóval milyen megszerezni őket? A cikloalkánok telített szénhidrogének diahalogén származékainak ciklizálásával jönnek létre. Hasonló kémiai módon,négy- és háromtagú ciklusok. Például ciklopropán. Tekintsük részletesebben az elkészítését - a cikloalkánok, amelyek ennek a homológ sorozatnak az első képviselői, fémes magnézium vagy cink hatására jönnek létre a megfelelő alkán dihalogén származékán.
És hogyan keletkezhetnek öt- és hattagú ciklikus vegyületek, hogyan keletkeznek? Ilyen szénatomszámú cikloalkánokat meglehetősen nehéz létrehozni, mivel a konformáció miatt probléma lesz a molekula ciklizációjával. Ezt a jelenséget a C-C kötés szabad forgása magyarázza, ami jelentősen csökkenti a ciklikus vegyület előállításának valószínűségét. A cikloalkánok ezen képviselőinek kialakításához a megfelelő alkánok 1, 2- vagy 1, 3-dihalogén származékai szolgálnak kiindulási anyagként
A paraffinok szintézisének módszerei közül kiemeljük a dikarbonsavak és sók dekarboxilezési folyamatát is. Az öt- és hattagú cikloalkánokat intermolekuláris kondenzációval állítják elő.
Képesítésük speciális módjai közül pedig megemlítjük az alkének és karbének reakcióját, a ciklovegyületek oxigéntartalmú származékainak redukcióját.
Kémiai tulajdonságok
A cikloalkánok előállításának minden lehetséges módját és kölcsönhatásukat a kémiai szerkezet sajátosságai határozzák meg. A cikloalkánok főbb kémiai tulajdonságai közül a cikloalkánok ciklikus szerkezetének jelenlétére tekintettel a hidrogén addíciós (hidrogénezési), eliminációjának (dehidrogénezés) reakcióit emeljük ki.
Reakciókértkatalizátort használnak, melynek szerepében platina, palládium működhet. A kölcsönhatás megemelt hőmérsékleten történik, értéke a ciklus méretétől függ. Ha egy ciklikus szénhidrogénmolekulát UV-sugárzásnak teszünk ki, klórozási reakció (klór hozzáadása) hajtható végre.
Mint a szerves vegyületek minden képviselője, a cikloalkán is képes égési reakcióba lépni, és kölcsönhatás után szén-dioxidot, vízgőzt képez. Ez a reakció exoterm folyamatokra utal, mivel megfelelő mennyiségű hő felszabadulásával jár.
Következtetés
A paraffinok zárt szénhidrogén vegyületek, amelyek dihalogénezett alkánokból vagy más szerves vegyületekből képződnek. Szerkezetük jellemzői meghatározzák a cikloalkánok alapvető kémiai tulajdonságait és alkalmazási területeiket. Főleg szerves szintézisben használják oxigéntartalmú szerves anyagok előállítására.
