Предельные, или насыщенные, углеводороды ряда метана (алканы, или парафины) — страница 6

  • Просмотров 275
  • Скачиваний 12
  • Размер файла 33
    Кб

атома водорода на другой атом или группу атомов, или же разрыв молекулы по связи С—С. Несмотря на то что энергии этих связей равны соответственно 415-420 (для первичных углеродных атомов) и 350 кДж/моль, разрыв предпочтительнее идет по связи С—Н. Это связано с тем, что связь С—Н более доступна для реагента. Поскольку алканы — соединения неполярные, то при разрыве связей образуются главным образом не ионы, а радикалы, т.е. этот процесс

идет по гомолитическому механизму. Таким образом, для алканов различают два основных типа химических реакций: реакции замещения водорода (с разрывом связи С—Н); реакции расщепления (с разрывом связей С—С и С—Н). Реакции замещения. В этих реакциях замещение водорода легче происходит при третичном углеродном атоме, труднее — при вторичном и совсем плохо — при первичном. 1. Галогепирование (замещение галогеном) - важнейшая

реакция алканов. Она протекает при освещении УФ-светом или в темноте при сильном нагревании, а также в присутствии катализаторов. Сравнительно легко алканы вступают в реакцию замещения с хлором и бромом, очень трудно — с иодом. С фтором реакция протекает со взрывом (поэтому обычно фтор разбавляют азотом или используют растворители). В результате замещения водорода галогеном образуются галогено-производные алканов. Например,

хлорирование метана протекает с последовательным замещением в его молекуле всех атомов водорода на хлор: СН4 + Cl2  СН3С1+ НС1 хлорметан СН3С1 + Cl2  СН2С12 + НС1 дихлорметан СН2С12 + Cl2  СНС13+ НС1 трихлорметан СНС13 + Cl2  СС14 + НС1 тетрахлорметан Реакция галогенирования имеет цепной свободно-радикальный характер (Н.Н.Семенов). На первой стадии этого процесса под влиянием УФ-облучения (или высокой температуры) происходит распад молекулы

хлора на два свободных радикала. Такой процесс называется инициированием: Сl : Сl  С1 + С1 Затем начинается рост цепи. Свободный радикал взаимодействует с молекулой метана: СН4 + С1  СН3 + НС1 СН3 + Cl2  СН3Сl + С1 и т.д. Эта реакция обрывается, если исчезнут свободные радикалы. Поэтому обрыв цепи часто связан с взаимодействием свободных радикалов друг с другом: СН3 + СН3  Н3С:СН3 этан С1 + С1  С1:С1 хлор СН3 + С1  СН3:С1

хлорметан 2. Нитрование (замещение нитрогруппой NO2). Впервые эту реакцию открыл русский ученый М.И.Коновалов в 1888 г. (с тех пор она названа его именем). Алканы взаимодействуют с разбавленной азотной кислотой при нагревании, образуя нитропроизводные алканов: Н3С—СН2—СН3 + HNO3  Н3С—СН—СН3 + H2O | NO2 2-нитропропан В промышленности реакцию нитрования проводят, нагревая алканы с парами азотной кислоты при 250—500 °С и давлении (парофазное