Номенклатура, будова, ізомерія способи добування алканів. Хімічні властивості. Реакції SR

Алка́ны (также насыщенные алифатические углеводороды, парафины) — ациклические углеводороды линейного или разветвлённого строения, содержащие только простые связи и образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n+2.

Алканы являются насыщенными углеводородами и содержат максимально возможное число атомов водорода. Каждый атом углерода в молекулах алканов находится в состоянии sp3-гибридизации — все 4 гибридные орбитали атома С идентичны по форме и энергии, 4 связи направлены в вершины тетраэдра под углами 109°28'. Связи C—C представляют собой σ-связи, отличающиеся низкой полярностью и поляризуемостью. Простейшим представителем класса является метан (CH4).

Названия алканов с разветвленной углеродной цепью образуются согласно заместительной номенклатуре И ЮПАК следующим образом:

Для построения названия выбирают наиболее длинную неразветвленную углеродную цепь (главную углеродную цепь); если имеется несколько цепей одинаковой шины, выбирают ту, которая имеет наибольшее число разветвлений. Если одинаковые заместители равноудалены от обоих концов молекулы, начало нумерации определяется алфавитным порядком. Если одинаковые заместители равноудалены от обоих концов молекулы, нумерацию начинают с того конца, где число заместителей больше. Составляют название соединения, учитывая следующие правила:

• названия заместителей перечисляют в алфавитном порядке, указывая цифровой локант, соответствующий положению каждого заместителя в главной углеродной цепи;

• число одинаковых заместителей обозначают множительными приставками ди-, три-, тетра- и т. д.;

• затем называют углеводород, в основе которого выделена главная углеродная цепь.

Если в молекуле алкана две метильные группы расположены на одном конце углеродной цепи и другие ответвления отсутствуют, используют приставку изо-; если три метильные группы — приставку нео. Алкил — остаток углеводорода, образующиеся в результате отщепления атома водорода.

Необходимо обратить внимание на то, что не следует путать понятия «углеводородный радикал» как остаток алкана (R—) со «свободным радикалом» (R-), который имеет неспаренный электрон.

Важно запомнить, что при переходе от алкана к алкилу следует заменить суффикс -ан на -ил. Для двухвалентных радикалов с двумя свободными валентностями одного углеродного атома суффикс -ан изменяется наилиден, для трехвалентных радикалов с тремя свободными валентностями возле одного углеродного атома соответственно суффикс -ан изменяют наилидин. Алканы по рациональной номенклатуре рассматривают как производные метана, в молекуле которого один или несколько атомов водорода замешены на углеводородные радикалы. Заместители вокруг «метанового» углерода перечисляют в порядке увеличения сложности их строения.

Алканы, число атомов углерода в которых больше трёх, имеют изомеры. Изомерия предельных углеводородов обусловлена простейшим видом структурной изомерии — изомерией углеродного скелета, а начиная с C7H16 — также оптической изомерией.

Главным источником алканов (а также других углеводородов) являются нефть и природный газ, которые обычно встречаются совместно.

Восстановление галогенпроизводных алканов:

При каталитическом гидрировании в присутствии палладия галогеналканы превращаются в алканы R—CH2Cl + H2 → R—CH3 + HCl

Восстановление иодалканов происходит при нагревании последних с иодоводородной кислотой: R—CH2I + HI → R—CH3 + I2

Восстановление спиртов: H3C—CH2—CH2—CH2OH → H3C—CH2—CH2—CH3 + H2O

Гидрирование непредельных углеводородов

Из алкенов CnH2n + H2 → CnH2n+2

Из алкинов CnH2n-2 + 2H2 → CnH2n+2

Катализатором реакции являются соединения никеля, платины или палладия.

Газификация твердого топлива: C+2H2 → CH4

Реакция Вюрца, или синтез Вюрца — метод синтеза симметричных насыщенных углеводородов действием металлического натрия на алкилгалогениды (обычно бромиды или хлориды). Приводит к увеличению углеводородной цепи (суммирование углеводородных радикалов и их объединение в один больший): 2R—Br + 2Na = R—R + 2NaBr