ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предельные (метановые) углеводороды (алканы, парафины) из "Органическая химия Издание 4" Предельными насыщенными углеводородами называют такие соединения углерода с водородохм, в молекулах которых каждый атом углерода затрачивает на соединение с любым соседним углеродным атомом не более одной валентности, причем все свободные (не затраченные на соединение с углеродными атомами) его валентности насыщены водородом. Все атомы углерода находятся в sp -гиб-ридном состоянии. [c.50] Предельные углеводороды образуют гомологический ряд с общей формулой С Нз +2. Родоначальником этого ряда является метан. [c.50] Начиная с четвертого члена гомологического ряда, мы встречаемся с явлением структурной изомерии. Углеводород с п = 4 (бутан) существует в виде двух, углеводород с п Ъ — в виде трех, углеводород с п = 6 — в виде пяти структурных изомеров. Далее число изомеров, как это видно из табл. 2, быстро возрастает. [c.51] Число изомеров для любого гомолога нельзя вычислить по какой-либо формуле. Однако существуют математические приемы, которые позволяют, например, вычислить число изомеров для гомолога с числом углеродных атомов, равным л + 1, если известно число изомеров для углеводорода с числом углеродных атомов п. [c.51] Изомерия бутанов была исследована А. М. Бутлеровым. Изомерные пентаны были получены его учеником М. Д. Львовым. Синтез всех изомерных гептанов был завершен 1929 г., изомерных октанов — к 1933 г., изомерных нонанов — к 1946 г. Для высших гомологов получено в чистом виде по несколько изомеров. [c.51] Такое большое количество и многообразие структурных изомеров требует четкости в их наименовании — номенклатуре. В органической химии используются эмпирическая (тривиальная) и рациональная номенклатуры. [c.51] Эмпирическая номенклатура — это случайные названия органических соединений, обычно указывающие или на их природный источник, или на какое-либо их свойство, обратившее на себя в первую очередь внимание химика, впервые получившего это соединение. В настоящее время так называются только наиболее часто используемые соединения, например ацетон, уксусная кислота и т. д. [c.51] Рациональная номенклатура учитывает строение называемого соединения. Ее принципы менялись с течением времени. Так, в органической химии долгое время применялась номенклатура, основным принципом которой было обозначение всех изомеров и гомологов как производных родоначальника ряда в случае предельных углеводородов— метана. В настоящее время эта номенклатура под названием рациональной применяется только в тех случаях, когда она дает особенно наглядное представление о соединении. [c.52] Основные принципы современной систематической номенклатуры были приняты в 1892 г. на съезде химиков в Женеве. На последующих съездах в эту номенклатуру были внесены изменения и дополнения. Последние изменения и дополнения были приняты на съездах химиков в 1957 г. и в 1965 г. в Париже (номенклатура ИЮПАК ). [c.52] Чтобы дать названия изомерам с разветвленной цепью, необходимо знать наименования простейших одновалентных органических радикалов, т. е. остатков, образующихся в результате отрыва атомов водорода от предельных углеводородов. Одновалентные радикалы называют, заменяя суффикс -ан предельных углеводородов на -ил например алканы — алкилы, метан — метил СН3—, этан —-этил СНз—СНг—. пропан — пропил СН3—СНа—СНа—, бутан — бутил СНз—СНо—СНа—СНз—. пентан — пентил (амил) и т. д. [c.52] Если свободная валентность в радикале принадлежит атому углерода, имеющему только одну непосредственную связь с углеродными атомами, то радикал называется первичньш. При наличии двух таких связей радикал называется вторичным, трех — тре-тичным. Понятия первичный, вторичный, третичный и четвертичный часто в органической химии относятся к углеродным атомам. Так, например, 2-метнлпентан имеет три первичных, два вторичных и один третичный углеродных атома. [c.52] Названия изомеров с разветвленной цепью строятся следующим образом. За основу принимается название углеводорода, которому соответствует в рассматриваемом соединении самая длинная цепь. Эта цепь нумеруется, начиная с того конца, к которому ближе радикал-заместитель, В названии вещества цифрой показывают место радикала-заместителя и называют заместитель, а затем называют углеводород, которому отвечает главная цепь. Ниже приведены названия некоторых углеводородов по систематической, рациональной и эмпирической номенклатурам. [c.53] Предельные углеводороды можно получить из соединений с тем же, меньшим и большим числом углеродных атомов. [c.54] Непредельные углеводороды с заданным строением углеродной цепи легче получать, чем предельные. [c.54] В качестве катализаторов применяют коллоидные или мелкодисперсные металлы (Pd, Pt, Ni) при обычных давлении и температуре. В случае никеля иногда приходится проводить гидрирование при повышенных температуре и давлении. В последнее время очень часто используют как катализатор хромит меди uO- rjOg (под давлением). [c.54] Эту смесь приходится разделять, что не всегда возможно. Поэтому смеси галогеналкилов вводятся в реакцию Вюрца редко. [c.55] При использовании реакции Вюрца как метода получения предельных углеводородов необходимо иметь в виду, что с удовлетворительными выходами конечных предельных продуктов реагируют только первичные галогенопройзводные. В случае вторичных и третичных галогенопроизводных выход предельных углеводородов типа К—К составляет всего несколько процентов. Основной побочный процесс — отщепление галогеноводородов от исходных галогенопроизводных под влиянием карбаниона натрийорганического соединения с образованием олефинов (см. гл. 2.1). Вместо натрия в этой реакции могут быть использованы и другие металлы, например литий, магний, цинк. [c.55] В случае первичных галогеналкилов выходы предельных углеводородов типа К—К близки к 100 %, в случае третичных — 30—50 %. [c.55] Физические свойства предельных углеводородов, как и других органических соединений, определяются их составом и строением. [c.56] Вернуться к основной статье