Характеристика реакционной способности

Алканы — химически наименее активные органические вещества по сравнению с другими классами органических соединений. При нормальной температуре они практически не взаимодействуют с концентрированными кислотами и щелочами, а также большинством известных окислителей.

В инертной молекуле алканов теоретически возможны оба типа расщепления связей: гомолиз и гетеролиз. Энергия гетеролитического разрыва связи С-Н для метана примерно в три раза выше энергии, требующейся для ее гомолиза:

Гомолитическое расщепление неполярных связей можно осуществить под действием высоких температур (более 400 °С), когда количество подводимой энергии превышает энергию диссоциации связей. Гомолиз возможен и при атаке очень реакционноспособной частицей — атомом или свободным радикалом, возникающим в определенных условиях, например: при УФ-об- лучении; при повышенной температуре; в присутствии инициаторов.

Традиционно в курсе органической химии принято считать, что для алканов более характерны гомолитические радикальные реакции:

  • • радикального замещения атома водорода (?д-реакции);
  • • расщепления связей С-С, называемые в общем виде реакциями деструкции или крекинга.

Поскольку эти реакции протекают в довольно жестких условиях, они, как правило, приводят к образованию смеси продуктов.

В указанных выше условиях гетеролизу связей препятствуют низкая поляризуемость и соответственно высокая энергия гетеролитического расщепления. Однако гетеролитические реакции алканов в последние годы приобретают все большее практическое значение. Развитию этого направления в химических превращениях алканов способствуют большие успехи в создании новых типов катализаторов, обладающих чрезвычайно сильными электрофильными свойствами.

В табл. 5.2 рассмотрены условия протекания и результаты важнейших реакций алканов.

Традиционно вначале рассматриваются реакции галогенирования низших и средних алканов, которые могут протекать в различных условиях:

  • • неселективное термическое хлорирование при t = 250-400 °С;
  • • галогенирование в условиях УФ-облучения при комнатной и повышенной температуре;
  • • галогенирование при умеренных температурах с помощью инициаторов.

Реакции алканов

№ п/п

Уравнение реакций

Характеристика

Реакции радикального замещения атома водорода (SR-peaKpuu)

Галогенирование при УФ-облучении

1

Промышленно важный процесс. При избытке галогена можно получить полихлорзамещенные метана, широко используемые в органическом синтезе

2

Низкая региоселективность

3

Высокая региоселективность

4

Региоселективная реакция

Другие методы галогенирования

5

Хлорирование в присутствии инициаторов

6

Термическое хлорирование, реакция неселективна

Нитрование

7

Региоселективное нитрование в жидкой фазе (М.И. Коновалов)

8

Нитрование в газовой фазе всегда сопровождается окислением и разрывом связей С-С. Промышленный метод синтеза нитрометана

Сулъфохлорирование

9

Протекает преимущественно по вторичной или первичной связи

с-н

№ п/п

Уравнение реакций

Характеристика

Сульфоокисление

10

Метод синтеза высших алкансуль- фоновых кислот — сырья для производства ПАВ

Окисление алканов

11

90 % алканов используются в качестве топлива

12

Неполное окисление

Ионные реакции

13

Метод синтеза разветвленных углеводородов — ценных компонентов моторных топлив

14

Новые методы, осуществляемые в лабораторных и промышленных условиях

15

Новые промышленно важные процессы синтеза алканов с большей молекулярной массой

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >