АЛІФатиЧнІ ВУГЛеВОДнІ. аЛКани. трахлорометані, бензені та інших, причому зі збільшенням молекулярної маси

трахлорометані, бензені та інших, причому зі збільшенням молекулярної маси розчинність зменшується.

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

За звичайних умов алкани є малореак-ційноздатними сполуками. Вони стійкі до дії кислот, лугів і окисників. Інертність алканів використовують на практиці. Концентро­вану сульфатну кислоту і луги застосову­ють для очищення нафтопродуктів. лужні метали, для запобігання контакту з киснем і вологою повітря, зберігають під шаром інертного розчинника (гас). Хімічна інерт­ність алканів зумовлена високою міцністю о-зв'язкш С—С і С—Н (див. розд. 3.2.3). Через незначну різницю в електронегатив-ності _sp3-гібридизованого атома Карбону (2,5) і атома Гідрогену (2,1) с-зв'язки С—С і С—Н в алканах практично не полярні і тому не схильні до гетеролітичного розри­ву, але здатні розщеплюватися гомолітично з утворенням вільних радикалів. Незважаючи на те що зв'язок С—С слабший, ніж зв'язок С—Н, останній розривається з більшою лег­кістю, тому що більш доступний для атаки реагентом. Хімічні перетворення алканів су­проводжуються гомолітичним розщепленням зв'язків С—Н з наступним заміщенням ато­ма Гідрогену іншими атомами або групами, тобто для них характерні реакції заміщення, які відбуваються за радикальним механізмом (S_R). При високих температурах може спосте-рігатися гомолітичний розрив зв'язків С—С.

Шарль Адольф ВЮРЦ (1817-1884)

Французький хімік. Закінчив ме­дичний факультет Страсбурзького уні­верситету (1839). Вивчав хімію в лабо­раторії Ю. Лібіха в Гісенському універ­ситеті (1842). Професор Паризького університету з 1875 року.

Наукові роботи проводив у галузі органічної і неорганічної хімії. Одер­жав ціанурову кислоту, ізоціанові есте­ри. Відкрив (1849) алкіламіни, синте­зував метиламін і етиламін. Розробив (1855) метод синтезу парафінових вуг­леводнів при взаємодії алкілгалогенідів з металічним натрієм (реакція Вюрца). Синтезував етиленгліколь (1856), мо­лочну кислоту (1865), етиленхлоро-гідрин, етиленоксид (1859), фенол, ета-ноламіни, холін (1867), нейрин (1869). Одночасно з О. П. Бородіним здійснив альдольну конденсацію (1872). Провів (1872) кротонову конденсацію оцтово­го альдегіду.

Був прекрасним лектором. На його честь названий мінерал вюрцит.

9.6.1. РЕАКЦІЇ РАДИКАЛЬНОГО ЗАМІЩЕННЯ(S_R)

Галогенування.Алкани легко реагують з галогенами (крім йоду), утворюючи суміші моно- і полігалогеналканів. За реакційною здатністю в реакціях з алканами галогени розташовуються в ряд: F₂ > Сl₂ > Вr₂. Пряме флуорування алканів є важко контрольованою екзотермічною реакцією. енергія, яка виділяється при заміщенні атома Гідрогену на атом Флуору, перевищує енергію дисоціації зв'язку С—С. При флуоруванні алканів поряд із заміщенням атомів Гідрогену Флуором відбувається розрив вуглець-вуглецевих зв'язків, унаслідок чого утворюється складна суміш флуоралканів. Саме тому пряме флуорування алканів має обмежене застосу­вання.

Глава 9
134 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Менш екзотермічна реакція алканів із хлором. Вона перебігає в умовах фото­хімічного (при УФ-опроміненні) або термічного (300°С) процесу. При взаємодії метану з хлором атоми Гідрогену поступово заміщуються на атоми Хлору:

СН₄ + С1₂ hn СН₃С1 + С1₂ -

СН₂С1₂ + С1₂ -^

СНС1₃ + С1₂ -

Реакція проходить за ланцюговим вільнорадикальним механізмом, який було вивчено радянським ученим Миколою Миколайовичем Семеновим.

У ланцюговому процесі виділяють три стадії: ініціювання, зростання ланцюга, обрив ланцюга.

Ініціювання. Під дією енергії квантів світла (Ау) або нагрівання молекула хло­ру активується і зазнає гомолітичного розриву зв'язку з утворенням двох вільних радикалів:

С1-І-С1 -^ 2СҐ

Зростання ланцюга. Вільні радикали хлору атакують зв'язок С—Н у молеку­лі метану, відриваючи при цьому атом Гідрогену з утворенням хлороводню HCl і вільного метильного радикала СН₃":

Н Н

н:с:н + сі* —>■ н:с- + Н--С1

• • • •

Н Н

Метильний радикал, у свою чергу, атакує молекулу хлору, відриває атом гало­гену і утворює хлорометан СН₃Сl та вільний радикал хлору:

СН₃ + С1-|-С1 —► СН₃--С1 + СГ

Утворений радикал хлору повторює цикл зазначених перетворень, тобто від­бувається ланцюговий процес, в якому атом Хлору, витрачений на попередній стадії зростання ланцюга, сприяє вивільненню нового радикала хлору на наступній стадії.

Таким чином утворюється суміш моно-, ди-, три- і тетрахлоропохідних метану:

СІ* + СН₃С1 —► -СН₂С1 + НС1 ■СН₂С1 + С1₂ —► СН₂С1₂ + СГ

дихлорометан

СГ + СН₂С1₂ —► -СНС1₂ + НС1

■снсі₂ + сі₂ —► снсі₃ + сі-

трихлорометан

СНС1₃ + СГ —► -СС1₃ + НС1

■ссі₃ + сі₂ —► ссі₄ + сг

тетрахлорометан

Поиск по сайту: