Углеводороды. Предельные углеводороды. Непредельные углеводороды. Циклоалканы., страница 8

Эта реакция является методом построения нового углеродного скелета, так как в ее результате происходит удлинение углеродной цепи. На практике данную реакцию используют для синтеза только симметричных алканов. В случае синтеза несимметричных алканов, например пропана, следовало бы использовать в качестве исходных веществ различные галогеналканы СН₃I C₂H₅I, что приведет к образованию смеси трех алканов: СН₃- СН₃, C₂H₅-C₂H₅, СН₃-C₂H₅.

Эту смесь вследствие близких температур кипения разделитьне всегда возможно. Поэтому этот метод обычно не применяют для синтезе несимметричных алканов.

В реакции Вюрца хороший выход алканов получается из первичных галогенпроизводных.

5. Реакция Вюрца-Гриньяра. Алкан может образовываться при взаимодействии галогеналканов с реактивами Гриньяра. Этот процесс, катализируемый солями кобальта, используется в препаративных целях.

R-Br + Br-Mg- R₁ → R-R₁ + R-Br + Mg Br₂

6. Реакция Кори-Хауса. Образование алканов успешно протекает при взаимодействии галогеналканов с органическими  соединениями меди (Ι), например диалкиллитий купратами, получаемыми при взаимодействии литийорганических соединений с галогенидами меди (Ι):

R-I + 2Li → R-Li + LiI                          эфир

2R-Li + CuI → LiR₂Cu + LiI

R’-I + LiR₂Cu → R’-R + R-Cu + LiI     эфир

Образование алкана происходит в очень мягких условиях при небольшом нагревании или при комнатной температуре. Реакция позволяет получать несимметричные алканы. Кроме того,в случае использования купратов и галогеналканов с первичными алкильными группами выход целевого продукта близок к 100%.

7. Электролиз солей карбоновых кислот – синтез Кольбе (1849). Первой стадией процесса является анодное окисление и декарбоксилирование анионов кислот до радикалов, которые димеризуются с образованием алканов.

Этот метод также как синтез Вюрца, приводит к удлинению углеродной цепи алкана по сравнению с исходной солью кислоты и применим для синтеза симметричных алканов.

8. Декарбоксилирование солей карбоновых кислот – щелочная плавка. При сплавлении солей карбоновых кислот щелочных или щелочно-земельных металлов с гидрооксидом натрия или натронной известью (смесь СаО и NaОН) происходит отщепление СО2 (декарбоксилирование) и образуется алкан, содержащий на один атом углерода меньше, чем исходная кислота:

3. Электронное строение и физические параметры связи

Атомы углерода в молекулах алканов находятся в sp³–гибридном состоянии. За счет sp³–гибридных орбиталей они образуют σ С-Н и С-С связи.

Каждый атом углерода имеет тетраэдрическое строение.

Рис.1 схематическое изображение тетраэдрического строения: а) атома углерода; б,в,г) молекулы метана

Связи алканов довольно прочные, малополярные и малополяризуемые, наименее прочную связь образует третичный атом углерода.

4. Общая характеристика реакционной способности

Любая химическая реакция сопровождается разрывом и образованием связей. В молекулах алканов имеются С-С и С-Н связи. Следовательно у них могут протекать реакции:

1) замещения – за счет разрыва связи С-Н и замещения водорода на другие атомы или группы;

2) деструкции или крекинга – за счет разрыва связи С-С.

Условия химических превращений определяются характером имеющихся связей. Как отмечалось выше, С-С и С-Н связи алканов малополярны и малополяризуемы, вследствие этого для них характерен гомолитический способ разрыва. Алканы вступают в относительно небольшое число реакций, протекающих в довольно жестких условиях и поэтому, как правило, приводящих к образованию смеси продуктов. В инертной молекуле алканов связи могут разорваться гомолитически либо при действии высоких температур, либо при атаке только очень реакционноспособной частицей – атомом или свободным радикалом, возникающим в жестких условиях , например при облучении. Вследствие этого алканы инертны по отношению к ионным реагентам; устойчивы к действию концентрированных кислот, щелочей, сильных окислителей. В то же время они довольно активны в условиях, вызывающих гомолиз связей. Таким образом, для алканов характерны радикальные реакции: реакции радикального замещения (S_R-реакции) и реакции деструкции. С наибольшей скоростью они протекают у третичного атома углерода, так как связи, образованные таким атомом углерода имеют самую низкую энергию диссоциации.