Лекция Циклоалканы Хомяков Константин Анатольевич. Циклоалканы Хомяков Константин. Государственный университет
 Скачать 1.18 Mb.
|
|
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Подготовил: Студент 1 курса магистратуры ИнХИМ Хомяков Константин Тюмень 2022 г ЦИКЛОАЛКАНЫ (полиметиленовые углеводороды, нафтены, цикланы, или циклопарафины) — циклические насыщенные углеводороды, по химическим свойствам близки к предельным углеводородам. Входят в состав нефти. Открыты В. В. Марковниковым в 1883 году из Бакинской нефти. К циклоалканам относят предельные углеводороды с общей формулой CnH2n, имеющие циклическое строение. где n ⩾ 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ В среднем в нефтях различных типов они содержатся от 25 до 80% маcс.Бензиновые и керосиновые фракции нефтей представлены в основном гомологами циклопентана и циклогексана, преимущественно с короткими (C1 – С3) алкилзамещенными цикланами.Высококипящие фракции содержат преимущественно полициклические гомологи нафтенов с двумя - четырьмя одинаковыми или разными циклами сочлененного или конденсированного типов строения.Распределение циклоалканов по типам структур определяется химическим составом нефтей и температурными пределами фракций. Для большинства нефтей характерно преобладание моно- и бицикланов над остальными нафтенами, особенно в низкокипящих их фракциях. С ростом температуры кипения фракций последовательно повышается доля нафтенов с большим числом циклов, а моноцикланов - непрерывно снижается.В составе смазочных масел нафтены обеспечивают малое изменение вязкости от температуры (т.е. высокий индекс масел).При одинаковом числе углеродных атомов нафтены по сравнению с алканами характеризуются большей плотностью и, что особенно важно меньшей температурой застывания.В бензиновые фракции попадают циклоалканы, имеющие в молекуле от 5 до 10 атомов углерода (С5 – С10), т.е. циклопентан, циклогексан и их гомологи, например: Во фракциях 200-350°С (керосино-газойлевых) значительную долю составляют бициклические и трициклические углеводороды: В более высококипящих фракциях могут содержаться углеводороды, имеющие в молекуле 4 и 5 колец. Нефти содержат от 25 до 75 % (масс.) циклоалканов. Содержание и распределение структур циклоалканов по фракциям определяется типом нефти.Моноциклические циклоалканы являются преобладающими компонентами нефти. Они представлены преимущественно метилзамещёнными циклопентанами и циклогексанами.Преобладают соединения, замещённые в положении 1,3 и 1,2,3. Циклогексановые гомологи более распространены, чем циклопентановые. В небольшом количестве в нефтях найдены алкилциклогептаны.Из бициклоалканов в нефтях найдены конденсированные соединения. В настоящее время из нефтей выделяют лишь циклогексан, который используют в нефтехимическом синтезе, и производные адамантана, применяемые в различных областях (лекарственные вещества, полимеры и др.). Другие циклоалканы нефтей используют в качестве добавок к бензинам, либо перерабатывают с целью получения ароматических углеводородов. По отношению к детонационной стойкости они занимают среднее положение между алканами нормального строения и аренами. Наиболее высокими антидетонационными свойствами обладают циклопентан и циклогексанЦиклоалканы (ИЮПАК) Алициклические (алифатикоциклические, Бамбергер) Полиметилены. Нафтены (Марковников) Н.Д.Зелинский, Н.М.Кижнер, Б.М.,Казанский, В.В.Марковников, Н.Я. Демьянов, С.С. Наметкин Классификация По размеру цикла С3, С4 малые циклы С8 – С11 средние циклы С11 большие циклы (макроциклы) >C40 (Ружичка) С5 – С7 обычные циклы ЦИКЛОАЛКАНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, НОМЕНКЛАТУРА Моноциклические Циклопропан (триметилен) Циклобутан (тетраметилен) Циклопентан (пентаметилен) Циклогексан (гексаметилен) ПО ЧИСЛУ ЦИКЛОВ бициклические и полицикличкские Бициклодекан (декалин) пергидроперен ЦИКЛОАЛКАНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, НОМЕНКЛАТУРА По типу сочленения колец, взаимному расположению циклов ЦИКЛОАЛКАНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, НОМЕНКЛАТУРА соединения с изолированными циклами спиросоединения (с одним общим атомом углерода) Спиро[4,5]декан (нумерация начинается с меньшего цикла соединения с конденсированными циклами (два общих атома углерода) Бицикло[3,4]нонан (нумерация начинается с узлового атома углерода и далее по большому (главному) циклу мостиковые соединения (более двух общих атомов углерода) Бицикло[2,2,1]гептан Соединения с высокой степенью конденсированности (полиэдрические, многоповерхностные) ЦИКЛОАЛКАНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ, НОМЕНКЛАТУРА Призман Трицикло[3,3,1,1]декан адамантан (адамант = алмаз) выделен из нефти; Тпл 2690Сo Кубан Конгрессан Пpи нормальных условиях циклопpопан и циклобутан – газы, циклоалканы С5 – С16 – жидкости, начиная с С17, – твердые вещества.
ppm = млн-1 = частей на миллион 100 ppm = 0.01% ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ (МОНОЦИКЛИЧЕСКИХ) ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦИКЛОАЛКАНОВ (МОНОЦИКЛИЧЕСКИХ) ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ НАФТЕНЫОбщая формула: CnH2n+2-2k , где k – количество циклов в молекуле R A B C D R A B D C E Гопаны Стераны Тетрациклические CnH2n-6 Пентациклические CnH2n-8 B и C - транс- (всегда)цис-сочленение колец A и B – 5b-стероид транс-сочленение колец A и B – 5a-стероид a a b b a a b b B и C - транс- (всегда)Холестерин (cholesterol): C27H46O a- и b- холестаны CholestaneХолестан C27H48Ergostane Эргостан C28H50 Stigmastane Стигмастан C29H52 Общая формула: CnH2(n+1-k) , где k – количество циклов в молекуле Для тетрациклических: CnH2n-6 ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ НАФТЕНЫ (СТЕРАНЫ CnH2n-6) СТЕРОИДЫ И ГОПАНОИДЫСПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ ! |