Предельные углеводороды. Алканы: Учебно-практическое пособие, страница 18

С_nН_2n+2            +                 Н₂S0₄                                      С_nН_2n+1S0₃H + Н₂О

высший алкан.                                                                    сульфокислота

            Условия: несильное нагревание.

При сильном нагревании серная кислота окисляет алканы.                                                        Реакции с азотной кислотой (реакция Коновалова) у алканов протекают легче, чем с серной. В результате образуются нитропроизводные алканов. В реакцию могут вступать как высшие, так и  низшие алканы. Так, 

С_nН_2n+2            +                 НОNO₂                                   С_nН_2n+1NO₂ + Н₂О

алкан                                                                                                нитросоединение

Условия: нагревание от 200 до 500⁰ С Кислота разбавленная, не более13%.

Если нитрование проводят в жидкой фазе то такое нитрование называют жидкофазным.  В неё вступают все углеводороды но при этом скорость реакции невелика и низки выходы нитросоединений. Если нитруют в газовой фазе то выход значительно больше (парофазное нитрование). Процесс проводят при различных температурах в зависимости от данного углеводорода в интервале от 200 до 500 градусов. Для реакции берут разбавленную азотную кислоту, так как концентрированная кислота при этих условиях алканы окисляет.

В процессе нитрования высшие алканы могут подвергаться крекингу, что приводит к образованию целой смеси нитропроизводных. Это вещества, которые содержат то же число углеродных атомов, что и исходный углеводород, так и самое простое производное – нитрометан. Рассмотрим нитрование пропана:

                                                        СН₃ – СН₂ – СН₂-         NO₂ (34%)

                                                        1-нитропропан

СН₃ – СН₂ – СН₃ + HONO₂                                    СН₃ – СНNO₂– СН₃ (32%)      + Н₂О

2-нитропропан.

СН₃ – СН₂ -         NO₂ (26%)   

1-нитроэтан

СН₃ - NO₂ (8%)

Нитрометан

Из всей введённой азотной кислоты 60%(!) кислоты расходуется на окисление. Поэтому в смеси будут находиться альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и прочие продукты окисления.

[ Реакции расщепления (крекинга).

Под действием жёстких условий (нагревание, введение катализатора) углеводороды способны расщепляться на более простые соединения, в том числе и на элементарные – углерод и водород. В зависимости от характера протекания реакций, различают несколько видов крекинга.

а) реакции полного разложения

При 1000 градусах все алканы распадаются на углерод и водород. Это служит источником дешевой сажи и водорода. Чем меньше углеродная цепь, тем больше температура, необходимая для полного распада углеводорода. Процесс разложения проходит постепенно, с образованием различных промежуточных продуктов.

C_nH_2n+2                          nC+2nH₂