Artikkelissa tarkastellaan sykloalkaanien valmistusta ja niiden rakenteen ominaisuuksia. Yritetään selittää näiden aineiden tunnusomaisia ominaisuuksia niiden rakenteen ominaisuuksien perusteella.
Rakenne
Aluksi analysoidaan nimetyn orgaanisten hiilivetyjen luokan rakennetta. Kaikki sykliset yhdisteet on jaettu heterosyklisiin ja karbosyklisiin lajeihin.
Toisessa ryhmässä on kolme hiiliatomia suljetun syklin sisällä. Heterosykliset yhdisteet sisältävät hiilen lisäksi myös rikki-, happi-, fosfori- ja typpiatomeja molekyyleissään.
Karbosykliset yhdisteet on jaettu aromaattisiin ja alisyklisiin aineisiin.
Alisykliset aineet
Näihin kuuluvat sykloalkaanit. Näiden aineiden kemialliset ominaisuudet ja tuotanto määräytyy tarkasti tämän hiilivetyluokan suljetun rakenteen perusteella.
Alisykliset aineet ovat aineita, joilla on yksi tai useampi ei-aromaattinen kierto. Sykloalkaanien valmistusta ja käyttöä tarkastellaan niiden suhteen perusteella alisyklisiin yhdisteisiin.
Luokittelu
Tämän luokan yksinkertaisin edustajahiilivety on syklopropaani. Sen rakenteessa on vain kolme hiiliatomia. Tämän homologisen sarjan edustajia kutsutaan myös parafiineiksi. Kemiallisilta ja fysikaalisilla ominaisuuksiltaan ne ovat samanlaisia kuin tyydyttyneet hiilivedyt. Molekyylit sisältävät hybridiorbitaalien muodostamia yksittäissidoksia. Sykloalkaaneissa hybridisaatiotyyppi on sp3.
Luokan kokonaiskokoonpano ilmaistaan kaavalla СНН2н. Nämä yhdisteet ovat eteenihiilivetyjen luokkien välisiä isomeerejä.
Nykyaikaisen kansainvälisen substituutionimikkeistön mukaan, kun nimetään tämän luokan edustajia, etuliite "syklo" lisätään vastaavaan hiilivetyyn atomien lukumäärän mukaan. Tässä tapauksessa saadaan esimerkiksi sykloheksaania, syklopentaania. Rationaalinen nimikkeistö tarjoaa nimet suljettujen metyleeniryhmien CH2 lukumäärän mukaan. Tästä johtuen syklopropaania kutsutaan trimetyleeniksi ja syklobutaania tetrametyleeniksi.
Tälle orgaanisten aineiden luokalle on ominaista rakenteellinen isomeria kierrossa olevien hiiliatomien lukumäärän suhteen sekä optinen isomeria.
Koulutusvaihtoehdot
Katsotaan nyt, miten vastaanottaminen toimii. Sykloalkaaneja voidaan saada useilla tavoilla riippuen siitä, mikä lähtöaine valitaan kemiallisen muuntamisen suorittamiseen. Analysoimme parafiinien synteesin päävaihtoehtoja.
Millaista on saada niitä? Sykloalkaaneja muodostuu tyydyttyneiden hiilivetyjen diahalogeenijohdannaisten syklisoinnissa. Samalla kemiallisella tavallaneli- ja kolmijäseniset syklit. Esimerkiksi syklopropaani. Tarkastellaanpa sen valmistusta tarkemmin - sykloalkaanit, jotka ovat tämän homologisen sarjan ensimmäisiä edustajia, muodostuvat metallisen magnesiumin tai sinkin vaikutuksesta vastaavan alkaanin dihalogeenijohdannaiseen.
Ja miten viisi- ja kuusijäsenisiä syklisiä yhdisteitä voi muodostua, miten niitä saadaan? On melko vaikeaa luoda sykloalkaaneja, joiden rakenteessa on niin paljon hiiliatomeja, koska konformaatiosta johtuen tulee ongelma molekyylin syklisoitumisessa. Tämä ilmiö selittyy vapaalla pyörimisellä C-C-sidoksessa, mikä vähentää merkittävästi todennäköisyyttä saada syklinen yhdiste. Näiden sykloalkaanien edustajien muodostuksessa lähtöaineina toimivat vastaavan alkaanin 1, 2- tai 1, 3-dihalogeenijohdannaiset.
Parafiinien synteesin menetelmistä korostamme myös dikarboksyylihappojen ja suolojen dekarboksylaatioprosessia. Viisi- ja kuusijäseniset sykloalkaanit saadaan molekyylien välisellä kondensaatiolla.
Ja niiden erityisistä muodostumismenetelmistä mainitaan alkeenien ja karbeenien välinen reaktio, sykloyhdisteiden happea sisältävien johdannaisten pelkistyminen.
Kemialliset ominaisuudet
Kaikki mahdolliset tavat saada sykloalkaaneja ja niiden vuorovaikutus määräytyvät kemiallisen rakenteen erityispiirteiden mukaan. Sykloalkaanien tärkeimpien kemiallisten ominaisuuksien joukossa on syklinen rakenne, jonka vuoksi erotamme vedyn lisäyksen (hydrauksen) ja sen poistamisen (dehydraus) reaktiot.
Reaktioihinkäytetään katalyyttiä, jonka roolissa platina, palladium voivat toimia. Vuorovaikutus suoritetaan korotetussa lämpötilassa, sen arvo riippuu syklin koosta. Kun syklinen hiilivetymolekyyli altistetaan UV-säteilylle, voidaan suorittaa kloorausreaktio (kloorin lisäys).
Kuten kaikki orgaanisten yhdisteiden edustajat, sykloalkaani kykenee tulemaan palamisreaktioon, jolloin vuorovaikutuksen jälkeen muodostuu hiilidioksidia, vesihöyryä. Tämä reaktio viittaa eksotermisiin prosesseihin, koska siihen liittyy riittävä määrä lämpöä.
Johtopäätös
Parafiinit ovat suljettuja hiilivetyyhdisteitä, jotka muodostuvat dihalogenoiduista alkaaneista tai muista orgaanisista yhdisteistä. Niiden rakenteen ominaisuudet määräävät sykloalkaanien kemialliset perusominaisuudet ja niiden käyttöalueet. Niitä käytetään pääasiassa orgaanisessa synteesissä happea sisältävien orgaanisten aineiden saamiseksi.
