Органическая химия Алканы

Основные реакции алканов. Алканы достаточно инертны ко многим химическим реагентам. Их химические свойства излагаются в курсах органической химии. Здесь рассматриваются в основном реакции, использующиеся в нефтепереработке. Наибольший интерес с этой точки зрения представляют реакции окисления, термического и термокаталитического превращения (см. гл. 12 и 13) и галогенирования. [c.173]

Гомологический ряд алканов может служить иллюстрацией важного для органической химии явления — изомерии, в данном случае изомерии углеродного скелета. В ряду алканов формулы изомеров нагляднее всего строить в виде схем углеродного скелета, постепенно наращивая по одному углеродному атому. Углеродные скелеты трех первых представителей ряда будут выглядеть так [c.93]

На рис. 24.2 для каждого структурного изомера алканов приведены два названия первое из них представляет собой так называемое тривиальное название. Изомер с не-разветвленной углеродной цепочкой считается нормальным изомером, что сокращенно обозначается буквенной приставкой н-. Изомер, в котором от главной цепочки ответвляется одна группа СН3, обозначается приставкой изо-, например изобутан. Однако при возрастании числа изомеров невозможно подобрать приставки для обозначения каждого изомера. Уже на довольно раннем этапе развития органической химии стала ясна необходимость создания систематической системы наименований органических соединений. В 1892 г. на съезде Международного союза химиков в Женеве бы.гти сформулированы первые правила систематической номенклатуры органических веществ. С этого времени задача составления правил наименования всех появляющихся соединений возложена на Международный союз чистой и прикладной химии (ИЮПАК). Интересно отметить, что работа ИЮПАК не прерывалась даже во времена двух опустошительных мировых войн и крупных социальных потрясений. Химики всего мира независимо от своей национальной или политической принадлежности пользуются единой системой наименования соединений. [c.411]

В ряду алканов два соседних члена ряда отличаются друг от друга на группу СНг, или метиленовую группу. Но метиленовая группа не только строительный блок для мысленного построения алканов это реальная молекула метилен), и ее химия и химия родственных молекул является одной из наиболее интенсивно развивающихся областей современной органической химии. [c.133]

В соответствии со сказанным выше следует внести некоторые уточнения в употребление терминов парафин и церезин и указать в каком значении они будут применяться в дальнейшем изложении. Название церезин будет сохранено только за соответствующими техническими или товарными продуктами. Парафины как товарные и технические продукты будут называться технический парафин или товарный парафин . Термин же парафин будет применяться как обобщающее понятие для обозначения все твердых кристаллических углеводородов, входящих в состав различных нефтяных продуктов, независимо от их молекулярного веса и химического строения, а также от того, в какие исходные нефтяные продукты — в дистиллятные или остаточные, в технические парафины или церезины, либо в какие-нибудь еще продукты эти углеводороды входят. Название парафин может при необходимости поясняться тем или иным определением, например легкоплавкий , мелкокристаллический и др. Чтобы избежать смешивания понятия парафин в указанном выше смысле со старым термином парафин , обозначавшим в прежней литературе углеводороды гомологического ряда алканов и встречающимся в этом значении в некоторых литературных источниках, особенно зарубежных, и в настоящее время, то здесь будет использована установленная в органической химии терминология и углеводороды ряда алканов будут именоваться только алканами. Все же другие применявшиеся иногда в литературе для этих углеводородов названия (например парафиновые, метановые, жирного ряда и пр.) употребляться не будут. [c.80]

В рамках органической химии представления о том, как происходит термический крекинг алканов или других соединений углерода, начали развиваться задолго до того, как -появились исследования термического крекинга, так как сама химическая кинетика я вляется продуктом более позднего развития. Эти представления опирались на сведения о химическом составе продуктов крекинга различных соединений, получаемых путем химического анализа газов и жидких продуктов крекинга. Естественно, что с накоплением таких экспериментальных данных должно было начаться изучение проблемы крекинга. Только в тридцатых годах стало очевидным для исследователей, что для суждения о механизме крекинг-процесса необходимы точные опыты по изучению скорости распада, и появляются первые исследования по кинетике крекинга. К этому времени развитие экспериментальных методов изучения скоростей реакций достигло надлежащей высоты и стала возможной постановка кинетических опытов с точным учетом условий их. [c.16]

В этой книге мы попытались изложить по возможности полно основы органической химии с точки зрения современных теоретических воззрений. Нами был принят несколько необычный план построения книги. Так, в первые три главы вошли следующие разделы теория строения ковалентная связь водородная связь кислоты и основания Льюиса энергия активации переходные состояния и промежуточные соединения теория молекулярных орбит (СН4, СгНе) строение и номенклатура углеводородов, спиртов, аминов, кислот, карбонильных соединений кон-формационная устойчивость производных этана и циклогексана рассмотрение резонанса в ацетат-ионе типы ароматических соединений и резонансная стабилизация вывод индукционных эффектов, исходя из величин рКк стереохимия. На основании этого комплекса сведений оказалось возможным изложить на современном уровне успехи развития химии алканов, алкенов и др. Там, где это было возможно, мы придерживались принципа изложения материала по темам и выбирали материал, наилучшим образом иллюстрирующий современное состояние данной области. Некоторые из приведенных сведений взяты из последних работ, другие опубликованы уже давно, но лишь сейчас могут быть должным образом оценены. Мы старались уделить должное внимание историческим аспектам, современным теоретическим взглядам и технике эксперимента. [c.9]

Изо-названия для разветвленных алкильных групп применяются только для первых членов ряда, включая изогексил точно так же название изогексан является последним из допускаемых правилами изо-названий алканов. Не пожалейте затратить время на изучение этих названий. Хотя вы не часто будете видеть их в этой книге, однако они достаточно часто употребляются в вашем учебнике органической химии. [c.56]

Уровень 6. Дальнейшее развитие понятия химическая реакция осуществляется в курсе органической химии. Понятие о классификации химических реакций дополняется и расширяется. В курсе органической химии вводится новый тип реакции — изомеризация. Самая первая классификация реакций на типы приобретает качественно новое, более глубокое содержание. Например, реакция замещения — галогени-рование алканов приводит не к образованию нового простого и нового сложного вещества, а к образованию двух сложных веществ. Реакция соединения включает в себя целую систему [c.278]

Подобно алканам, алкены в основном получают из природного газа и нефти однако существует множество способов их синтеза из органических веществ других классов. Двойная углерод-углеродная связь гораздо более реакционноспособна, чем простая, и поэтому алкены легко взаимодействуют с галогенами, перекисями, кислотами и окислителями. Алкены играют важнейшую роль в промышленной органической химии, так как из них может быть получено множество полезных продуктов. [c.146]

Химия алканов, естественно, не ограничивается рассмотренными выше превращениями, многие из которых не обсуждались, поскольку относятся скорее к специальным разделам органической химии (радиолиз, скелетная изомеризация под действием катализаторов, различные виды иных каталитических превращений, взаимодействие с карбенами и многие другие). [c.41]

Ионные реакции с алканами удается провести лишь при действии очень сильных электрофильных реагентов. Выдающихся успехов в изучении таких реакций добился Дж. Ола (Нобелевская премия, 1994 г.). Он, в частности, установил, что при действии сверхсильных кислот ( суперкислоты ), например НР + ЗЬР , низшие алканы претерпевают процесс олигомеризации. К процессам олигомеризации в органической химии относят реакции, в ходе которых из низкомолекулярных реагентов образуются более крупные молекулы (олигомеры), содержащие в своем составе от 2 до 10 одинаковых фрагментов исходных соединений. При этом из метана, например, получают его гомологи. [c.162]

Г. П а й н с. Изомеризация алканов.—В сб. Катализ в органической химии. М., ИЛ, 1953, стр. 5-61. [c.75]

Хотя эта глава касается химии только одного класса соединений — насыщенных углеводородов, или алканов, здесь излагаются также некоторые основные принципы, которые широко будут использоваться в последующих главах. Изучение этих принципов связывают по традиции больше с физической, чем с органической химией. Они включены в настоящую главу, так как дают прочную основу для понимания ключевых вопросов, касающихся практического использования реакций настолько ли сдвинуто данное равновесие в сторону образующихся продуктов, чтобы его можно было использовать на практике) можно ли найти условия, в которых скорость реакции приобретает практическую значимость, как можно подавить нежелательные реакции. [c.66]

Предвосхищая последующее изложение методов органической химии, можио упомянуть несколько реакций взаимного превращения перечисленных типов соединений. Так, первичный спирт может быть окислен сначала в альдегид, а затем в кислоту (реакция 1). Альдегид восстанавливается при действии боргидрида натрия в спирт (реакция 2) кислота восстанавливается в спирт с помощью алюмогидрида лития в эфире (реакция 3). В результате окисления вторичного спирта образуется кетон (реакция 4) обратное превращение происходит при восстановлении боргидридом натрия или алюмогидридом лития, а также гидрированием кетона в присутствии платинового катализатора (реакция 5). Каталитическое гидрирование позволяет также перейти от алкенов к алканам (реакция 6) [c.76]

Успехи органической геохимии и геохимии нефти создали предпосылки для разработки новых схем классификации (химической типизации) нефтей, основанных на применении результатов анализа нефтей на молекулярном уровне. При этом наиболее удовлетворительные результаты могли быть получены при оптимальном сочетании индивидуальных и структурно-групповых методов анализа. Одной из таких классификаций является химическая типизация нефтей, разработанная в лаборатории геохимии нефти (ИГиРГИ) и основанная на сочетании данных ГЖХ по распределению важнейших реликтовых алканов и масс-спектрометрических данных по количественному распределению насыщенных молекул в соответствии с числом циклов в молекуле [8]. Предлагаемая далее схема типизации является дальнейшей разработкой схемы типизации нефтей, предложенной нами в монографии Химия алканов [9]. [c.11]

Причины химической инертности алканов станут понятными, если познакомиться с некоторыми теоретическими представлениями, существующими в органической химии. Успехи, достигнутые в последнее время в изучении механизма органических реакций, дали возможность разделить их по способу нарушения (разрыва) ковалентной связи реагирующей молекулы во время реакции. [c.29]

В связи с широким применением в последние годы в органической химии изотопов и, в частности, радиоактивных изотопов разработаны были методы количественного анализа и для них (начало 50-х годов). В частности, соединения, содержащие дейтерий, сжигались (ПО Преглю до превращения всего водорода в смесь Н2О с ВдО, л количество дейтерия определялось либо в самой воде различными методами, например с помощью ИК-спектроскопии, либо она (смесь) восстанавливалась до водорода с последующим определением дейтерия масс-спектрометрически. В те же годы было предложено определение дейтерия еще переводом исходного соединения в какой-либо из низших алканов и определение дейтерия масс-спектрометрическим методом. Аналогично определяют и содержание трития. Масс-спектрометрия оказалась ценным инструментом для определе- [c.310]

В органической химии термины окисление и восстановление не столь легко определить. Для того чтобы решить вопрос о состояний окисления данного соединения, необходимо рассматривать его электронную плотность. Практически нет разницы в распределении электронов около атомов углерода в метане, этане или других алканах. У этилена расположение я-связи в пространстве таково, [c.302]

Основным методом определения структуры индивидуальных компонентов нефти в последнее десятилетие стал метод хромато-масс-спектрометрии, сочетающий в себе высокую эффективность разделения методом газожидкостной хроматографии и возможность определения полной структуры органических соединений методом масс-спектрометрии. Большинство данных по определению индивидуальных компонентов нефти было получено именно этим методом. Как отмечалось выше, предварительное разделение на классы соединений (например, удаление аренов или концентрирование алканов) существенно облегчает задачу. Знание индивидуального состава фракций нефти необычайно важно для-разработки методик выделения интересных, порой необычных соединерий (так было с адамантаном, положившим начало новой области органической химии), методик переработки нефтяного сырья, установления важных деталей происхождения и изменения нефти и др. [c.137]

О зависимости температур кипения от относительной молекулярной массы и строения алканов рассказывается в учебнике (Перекалнн В. В Зонис С. А. Органическая химия. М., 1982, с. 35). [c.228]

Мы сохранили основное построение первого издания по классам с разделением на алифатические и ароматические соединения. Такое построение представляется рациональным, поскольку оно дает возможность студенту познакомиться поочередно с каждым типом структур. Кроме того, оно логично, поскольку зависимость свойств вещества от его строения, а следовательно, от принадлежности к определенному классу, является основой органической химии. Так, при изучении алканов студент естественно знакомится с реакциями свободнорадикалького замещения, при изучении алкенов — с реакциями электрофильного и свободнорадикального присоединения, при изучении ареиоБ — с реакциями электрофильного замещения в ароматическом ряду. [c.7]

Из схемы 9.1 очевидно, что фундаментом всей органической химии являются углеводороды. От алканов происходят все остальные классы углеводородов. Из углеводородов в результате химических реакций замещения Н-атома С-Н-связи и присоединения реагентов по л-связям возникают основные классы функциональных производных углеводородов — галогенопроизводные, сульфопроиз-водные, нитросоединения, спирты, простые и сложные эфиры, альдегиды, кегоны и карбоновые кислоты. Дальнейшее химическое преобразование (химический дизайн) этих производных за счет замещения или химического видоизменения функциональных групп создает все труднообозримое многообразие полифунк-ционапьных органических соединений, в том числе аминокислоты, пептиды, и белки, жиры и углеводы, гетероциклы различной сложности, витамины, гормоны, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, ферменты. [c.317]

В органической химии вносится качественно новый материал и в понятия о механизмах реакций [26, 28]. Впервые дается представление о свободнорадикальном механизме реакций замещения и полимеризации и ионном механизме реакций присоединения. Свободнорадикальный механизм рассматривают на примере реакций замещения (галогенирова-ние алканов), присоединения (полимеризация), отщепления (крекинг углеводородов). В неорганической химии этот механизм не разбирают (цепные реакции исключены из программы). Расширяется понятие о ионном механизме химической реакции приводятся примеры присоединения неорганических веществ к алкенам (симметричным и несимметричным), реакций замещения при гидролизе галогеналкилов. [c.279]

Пособия повышенного типа по общей органической химии. Четыре труда, относящиеся к этой категории, перечислены ниже. В первом из них (Ройале) рассматриваются реакции алканов, ненасыщенных углерод- [c.663]

Дёринг и сотрудники [107] исследовали реакцию внедрения метилена в связи С—Н насыщенных углеводородов в н идкой фазе. Было показано, что метилен неизбирательно атакует С—Н-связи н-нентана, 2,3-диметилбутана и циклогексена, независимо от характера этих связей. Так, например, взаимодействие метилена из диазометана с к-пентаном приводит к к-гексану, 2-ме-тилпентану и 3-метилпентану относительные выходы соответственно равны 48 35 17 при —75° и 49 34 17 при 15° (статистические отношения 50 33,3 16,7). Исследование продуктов реакции метилена с большим числом алканов g— g [108] подтверждает вывод о том, что метилен представляет собой наименее избирательный реагент среди известных в органической химии [107]. Эксперименты, предпринятые с целью изучить внедрение метилена в различные молекулы, а не в разные С—Н-связи одной молекулы [108], также подтверждают этот вывод. [c.33]

Относительно высокая температура кипения спирта в каждой триаде, как считают, вызвана ассоциацией молекул спирта в жидкой фазе за счет межмолекулярных водородных связей, что не может происходить в случае простых эфиров или алканов, хотя в принципе эфиры могут принимать участие в образовании межмолекулярных водородных связей с протонсодержащими соединениями (см. разд. 4.3.4.2). Простые эфиры способны также образовывать комплексы с рядом кислот Льюиса, растворимые в эфирах же, они растворяют множество органических соединений и не вступают в реакции в широком диапазоне условий. Эти свойства делают простые эфиры весьма полезными растворителями для проведения органических реакций. Некоторые простые эфиры с низкой молекулярной массой, например диметиловый эфир или соединения с несколькими эфирными группами, например 1,2-диме-токсиэтан, растворимы в воде, однако высшие простые эфиры не смешиваются с водой и широко используются в органической химии для жидкостной экстракции. По свойствам некоторых эфиров как растворителей и методам их очистки имеется обзор [2]. [c.291]

Из всех областей органической химии газовая хроматография добилась наиболее ярких успехов в анализе углеводородов и особенно — сложных углеводородных смесей нефтяного происхождения. Однако даже в этой сравнительно узкой области наибольшие успехи были достигнуты именно при исследовании алифатических углеводородов нефтей. Современное состояние анализа алканов в нефтях настолько высоко, что фактически наши познания этого класса углеводородов являются исчернываюш ими. Следует иметь также в виду, что знания эти соответствуют наиболее совершенному молекулярному уровню, т. е. мы имеем представление о строении и количественном содержании, а иногда и о стереохимии алканов в различных нефтях, определяемых в виде конкретных индивидуальных соединений. В то же время строение циклоалканов часто еще определяется структурно-групповыми методами исследования и анализа. [c.170]

Теория строения в органической химии возникла и развивалась на основе представления о тетраэдрическом строении углеродного атома. Она получила мощный стимул для своего развития в электронной теории валентности, основные положения которой рассматривались в гл. 5. Теперь можно выражать строение большого числа органических соединений с помощью простых схем, описывающих связи-, они легко могут быть преобразованы в трехмерные модели, отвечающие разнообразию молекулярных свойств. Однако существует большое число соединений, для которых обычная структурная теория не-дает исчерпывающего описания, поскольку используемые структуры не отражают в достаточной мере действительного строения молекул. В ряду таких соединений особое место занимают ароматические углеводороды, или арены, и в частности бензол СбНб, который заслуживает наибольшего внимания. Несмотря на то что эти соединения напоминают полиены в том отношении, что они содержат меньше 2п 2) п атомов водорода на атом углерода, их химическая устойчивость приближается к устойчивости алканов. [c.207]

Большинство курсов органической химии начинается с обсуждения алканов — простейшего класса органических молекул. Поэтому естественно начать изложение прикладных аспектов спектроскопии ЯМР именно с этих соединений. Читатели, имеющие опыт работы в области спектроскопии ПМР, хорошо знают, что протонные йпектры насыщенных углеводородов несут мало информации и только в редких случаях могут быть использованы для распознавания изомерных структур. Спектроскопия ЯМР С открывает совершенно уникальные возможности в этом отношении. На рис. 3.1 приведены спектры ПМР и ЯМР С 3-метилгептана. В то время как в спектре ПМР обнаруживаются только две широкие полосы, спектр С содержит восемь отчетливо разделенных линий. Заметим, что никакой другой углеводород Св не имеет точно такого же спектра ЯМР >ЗС [1]. [c.60]

Основное затруднение любого количественного подхода к величинам AHf (илп АЯо) состоит в интерпретации энтальпий образования алканов. Несоблюдение простой аддитивности инкрементов связей свидетельствует о недопустимости пренебрежения внутримолекулярными взаимодействиями даже при рассмотрении только первых членов этого гомологического ряда [42, 43, 96]. С другой стороны, указанное взаимодействие не удается отождествить ни с одним из известных в органической химии формальных типов (речь может идти об индукционном или стерпческом эффекте, поскольку резонанс в алканах исключается). Использование [c.56]

Пространственное строение алкенов (стереоизомерия)- Этиленовые углеводороды (алкены) в отличие от тетраэдрически построенных алканов имеют плоское строение. Двойная связь исключает возможность свободного вращения атомов углерода, ею связанных (в этом смысле является жесткой ), для ее разрыва нужна значительная затрата энергии. Отсутствие свободного вращения обусловливает весьма важные и далеко идущие следствия для структурной органической химии. [c.57]

При переходе к разветвленным алканам мы сталкиваемся с проблемой, опять и опять возникающей в органической химии. Хи.микн прошлого давали свои названия каждому соединению, так как они работали лишь с относительно небольши.м числом известных пм веществ, и даже сейчас химик, получивший соединение нового типа, часто дает ему свое собственное имя . Однако по мере того, как идентифицировали и получали все больше и больше веществ, скоро стало невозможно узнать соединение по его названию. На ряде заседаний, начиная с 1930 г., Международный союз теоретической и прикладной химии (ШРАС) разработал стандартную номенклатуру алканов и их производных. По этой номенклатуре разветвленный алкай рассматривают как производное неразветвленного алкана, имеющего наиболее длинную цепь в пределах данной структуры. Атомы углерода самой длинной цепи нумеруют арабскими цифрами таким образо.м, чтобы цифры (номера) атомов, несущих заместители, были наименьшими. Тогда название разветвленного углеводорода получают, ну.меруя и называя присоединенные алкильные группы.- (с.м. ниже) способом, который гораздо быстрее можно понять, рассматривая рис. 21.11, чем объяснить его словами. [c.142]