Промышленные способы получения

1. Фракционная перегонка нефти.

Нефть представляет собой сложную смесь, в состав которой входит около тысячи веществ. Из них 80 – 90 % - жидкие углеводороды. Фракционная перегонка нефти основана на разнице температур кипения углеводородов с разной молярной массой.

Каждая фракция представляет собой смесь углеводородов, кипящих в определенном интервале температур.

Фракция	t^о кипения	число атомов углерода
Газ (топливо, сырье для химической промышленности) Петролейный эфир (растворитель) Лигроин (легкий бензин, реактивное топливо) Бензин (горючее для двигателей внутреннего сгорания) Керосин (реактивное топливо) Газойль (горючее для дизельных двигателей) Смазочные масла Парафин (упаковочные, изоляционные материалы) Битум (асфальт)	ниже 20 30 – 80 60 – 100 40 – 205 175 – 300 200 – 500 > 500 > 500 > 500	С₁ – С₄ С₅ – С₆ С₆ – С₇ С₅ – С₁₂ С₁₂ – С₁₈ С₁₂ – С₂₀ С₂₀ – С₃₄ С₂₅ – С₄₀ > 30

2. Гидрогенизация угля

Это процесс превращения угля при 400 – 500^оС под давлением водорода в жидкие и газообразные продукты. При этом получаются бензин, дизельное топливо, смазочные масла и парафины.

3. Каталитическое гидрирование оксида углерода (II) (синтез Фишера-Тропша – 1923 г.)

Синтез идет на Ni или Со – катализаторе температура – 200^оС, в продукте от 5 до 30 атомов углерода.

Лабораторные методы получения:

1. Гидрирование ненасыщенных углеводородов

При нормальной температуре и давлении; катализаторы – d – элементы.

2. Восстановление галогенопроизводных алканов

3. Реакция Вюрца (1855 г.)

Используется для получения симметричных алканов.

4. Реакция Кольбе (электролиз солей карбоновых кислот)

5. Разложение солей карбоновых кислот при сплавлении безводных солей карбоновых кислот с твердой щелочью

Химические свойства

Для насыщенных углеводородов характерны реакции радикального замещения

s - связи в молекулах алканов практически неполярны, обладают высокой прочностью, не подвергаются гетеролитическому разрыву под действием электрофилов и нуклеофилов. Могут участвовать в реакциях только с высокореакционноспособными радикалами.

Радикалы могут быть получены в процессе:

1) термолиза (тепловая энергия);

2) фотолиза (лучистая энергия);

3) окисления-восстановления (химическая энергия);

4) под действием вибрации и ультразвука (механическая энергия).

Механизм радикального замещения характерен для радикального галогенирования и окисления кислородом:

1) Радикальное галогенирование

Галогены очень сильно различаются по своей реакционной способности. Практическое значение имеют только хлорирование и бромирование, так как со фтором органические молекулы реагируют со взрывом, а йод замедляет радикальные процессы.

Механизм:

1. Инициирование (зарождение цепи)

2. Рост цепи

3. Обрыв цепи

2) Окисление кислородом:

молекула кислорода

Механизм:

1. Инициирование (зарождение цепи)

2. Рост цепи

3. Обрыв цепи

Если реакция окисления проходит под действием атмосферного воздуха, то она называется автоокислением, например, образование гидропероксидов при стоянии на свету и воздухе простых эфиров, в том числе диэтилового эфира, применяемого в медицине, а также порча пищевых продуктов на воздухе. В организме к подобным процессам относится пероксидное окисление липидов:

Пероксидное окисление липидов:

В результате образуются карбоновые кислоты с более короткими углеводородными цепями.

Выбор реакционного центра в реакциях S_R

Для сложных органических соединений реакция радикального замещения протекает избирательно в тех атомах углерода субстрата, которые дают наиболее устойчивые промежуточные радикалы. Для выбора реакционного центра необходимо учитывать следующие правила:

Правила устойчивости радикалов:

1. Устойчивость промежуточного радикала повышается, если рядом с атомом углерода в реакционном центре имеется двойная связь или ароматическое кольцо:

2. Устойчивость радикалов уменьшается в ряду:

Циклоалканы

Все циклические соединения подразделяют на два основных класса – карбоциклические, гетероциклические. Карбоциклические соединения состоят только из атомов углерода. Гетероциклы кроме атомов углерода содержат атомы O, S, N. Циклы могут быть насыщенными и ненасыщенными.

Моноциклические соединения:

1) насыщенные (циклоалканы)

2) ненасыщенные (циклоалкены)

Бициклические соединения

1) спираны

Имеют один общий для двух циклов атом углерода.

2) конденсированные

Общими для двух циклов являются два атома углерода.

3) мостиковые

Общих атомов углерода у циклов больше двух.

Изомерия

1. Структурная изомерия:

а) по боковой цепи:

б) по положению заместителей

в) по размеру кольца

г) по величине радикалов (метамерия)

2. Пространственная изомерия по положению заместителей относительно плоскости кольца

(цис-, транс-изомеры)

Способы получения

1. Дегидроциклизация алканов

2. Из ароматических соединений

3. Из производных алифатического ряда

Химические свойства

1. Галогенирование

Циклопропан и циклобутан под действием галогенов склонны размыкать цикл и образовывать. продукты присоединения.

Циклы большего размера подобно алканам дают продукт по механизму S_R.

2. Гидрирование

3. Окисление

4. Действие высоких температур

Малые циклы под действием высоких температур расщепляются с образованием алкенов.

Циклогексан отщепляет при нагревании водород, образуя бензол.

Задание 5

1. Напишите уравнение реакций (с указанием механизма и промежуточных соединений) этилбензола с бромом при облучении УФ-светом.

Образец выполнения:

Выбираем реакционный центр, учитывая правила устойчивости промежуточных радикалов.

В молекуле этилбензола под действием квантов света галогенированию могут подвергаться только атомы углерода, находящиеся в sp³-гибридизации (этильный радикал). Наиболее устойчивый промежуточный радикал будет образовываться в группе –СН₂-, т.к. атом углерода находится рядом с бензольным кольцом.

Уравнение реакции:

Механизм цепного свободнорадикального замещения:

1 стадия: инициирование (зарождение цепи):

2 стадия: рост цепи:

3 стадия: обрыв цепи:

2. Напишите уравнение реакций пероксидного окисления 2-метилпропана (с указанием механизма и промежуточных соединений)

Образец выполнения:

Выбираем реакционный центр.

В 2-метилпропане реакционным центром является атом углерода в группе, т.к. он является третичным

Уравнение реакции:

Механизм ценного свободнорадикального замещения:

Задания № 5 контрольной работы

Вариант 1

1. Напишите уравнение реакции (с указанием механизма и промежуточных соединений) пропана с хлором при облучении УФ-светом.

2. Напишите уравнение реакции пероксидного окисления бутена - 1 (с указанием механизма и промежуточных соединений)

Вариант 2

1. Напишите уравнение реакции (с указанием механизма и промежуточных соединений) 2, 2, 4 - триметилпентана с бромом при облучении УФ-светом.

2. Напишите уравнение реакции пероксидного окисления пропена (с указанием механизма и промежуточных соединений)

Вариант 3

1. Напишите уравнение реакции (с указанием механизма и промежуточных соединений) пропилбензола с хлором при облучении УФ-светом.

2. Напишите уравнение реакции пероксидного окисления 3-этилпентана (с указанием механизма и промежуточных соединений)

Вариант 4

1. Напишите уравнение реакции (с указанием механизма и промежуточных соединений) 3-метилпентана с бромом при облучении УФ-светом.

2. Напишите уравнение реакции пероксидного окисления бутилбензола (с указанием механизма и промежуточных соединений)

Вариант 5

1. Напишите уравнение реакции (с указанием механизма и промежуточных соединений) пентена-2 с хлором при облучении УФ-светом.

2. Напишите уравнение реакции пероксидного окисления 2-метилбутана (с указанием механизма и промежуточных соединений)

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒