1. Состав. Строение. Изомерия. Номенклатура

Состав циклоалканов выражают общей формулой С_пН_2п, т. е. они изомерны этиленовым углеводородам.

Простейший циклоалкан имеет состав С₃Н₆и называется циклопропаном, за ним следует циклобутан С₄Н₈, затем циклопентан С₅Н₁₀и т. д. По современной международной номенклатуре названия циклоалканов производят от числа углеродных атомов в алкане, добавляя приставкуцикло-.

При изучении состава кавказской нефти В. В. Марковников выделил много углеводородов с пятью и шестью атомами углеродав цикле. Поэтому такие углеводороды было предложено называтьнафтенами(от греч.naphtha- нефть). Известны циклопропаны и с большим числом углеродных атомов в цикле.

Для циклопарафинов характерны некоторые виды структурной изомерии. Оптическая изомерия проявляется в том случае, когда в молекуле есть асимметрические атомы углерода и если молекула не имеет элементов симметрии. Геометрические изомеры алициклического ряда очень устойчивы, так как переход одного изомера в другой требует разрыва кольца и последующего его замыкания и образования новой связи.

2. Способы получения. Наиболее часто используются следующие способы.

1. Действие цинка в растворе этилового спирта на соответствующие дигалогенопроизводные (Г. Густавсон).

2. Действие на 1,4-дибромбутан амальгамой лития.

3. Деркарбоксилирование кальциевых солей двухосновных карбоновых кислот.

4. Прямая циклизация парафинов (Б. А. Казанский, А.Л. Либерман).

5. Гидрогенизация ароматических соединений.

6. Соединения с восьмичленными циклами получают на основе реакции тетрамеризации ацетилена.

3. Физические и химические свойства. Циклопарафины имеют более высокую температуру плавления и кипения и большую плотность, чем соединения жирного ряда с тем же числом углеродных атомов. Температура кипения тем выше, чем больше цикл.

Циклопропан и циклобутан при обычной температуре – газы, от циклопентана до циклоктана – жидкости, высшие представители – твердые тела.

Низшие циклоалканы (С₃-С₄) ведут себя как ненасыщенные углеводороды. Они способны к реакциям присоединения. Высшие циклоалканы ведут себя как алканы; для них характерны реакция замещения.

1. Гидрирование. 2. Дегидрирование. 3. Галогенирование. 4. Гидрогалогенирование.

5. Окисление.

4. Отдельные представители.Циклопропан(триметилен) - газообразное вещество с т. пл. -126,9⁰С, т. кип. -32,8⁰С; растворяется в органических растворителях и плохо растворим в воде, легко воспламеняется. Смеси его с воздухом и кислородом – взрывоопасны. Циклопропан получают действием цинка на 1,3-дигалегенопропан. Используют в качестве ингаляционного анестезирующего средства.

Циклобутан(тетраметилен) - газообразное вещество с т. пл. -80⁰С, т. кип. -13⁰С; растворяется в органических растворителях и не растворяется в воде. Циклобутан получают взаимодействием 1,4-дигалегенбутана с амальгамой лития, восстановлением циклобутанона. Обладает наркотическим действием.

Терпенаминазывают большую группу природных веществ, имеющих общую формулу (C₅H₈)_2n, гдеnсоставляет обычно от 1 до 8. Вещества составаC₁₀H₁₆называют собственно терпенами, аC1₅H₂₄– сесквитерпенами,C₂₀H₃₂– дитерпенами,C₃₀H₄₈– тритерпенами и т.д. Все эти вещества построены как бы из фрагментов изопрена.

Терпены, сесквитерпенами, дитерпенами и т. д. обусловливают запах различных растительных эфиров и масел (масла хвойных пород деревьев, листьев многих растений, цветов и т. д.).

А. Алифатические терпены– это непредельные углеводороды с открытой цепью, содержащие звенья углеродного скелета типа изопрена.

Гераниол– кислородсодержащий терпен, содержащийся в розовом масле. Гераниол –жидкость с т. кип. 229-230⁰С,÷0,890; растворяется в спирте, не растворяется в воде, его используют для изготовления душистых веществ в парфюмерии.

Линалоол– спирт, содержащийся в масле кориандра, померанца и обладающий запахом ландыша.

Линалоол – жидкость с т. кип. 197 - 200⁰С,÷0,875, растворяется в спирте, но не растворяется в воде. Применяется в парфюмерии для изготовления душистых веществ, для производства лекарственных препаратов.

Б. Моноциклические терпены относят к группе углеводородов типа ментана. Они представляет собой гидрированные производныеп-цимола.

Ментан – жидкость; существует в виде двух стереоизомеров:цис-метан с т. кип. 168,5⁰С,итранс-метан с т. кип. 161⁰С,. Растворяется в спирте, не растворяется в воде. Содержится в некоторых эфирных маслах.

Ментол – кристаллическое вещество с т. пл. 41-43⁰ С, с т. кип. 216⁰С,; растворяется в спирте и ограниченно растворим в воде. Используется в парфюмерной, кондитерской, пищевой и ликеро-водочной промышленности, а также входит в состав лекарств – валидола и бороментола. Обладает антисептическими свойствами.

В. Бициклические терпены подразделяют на группы карана, пинана и борнана. В этих терпенах имеется по две циклические группировки, поэтому их называютбициклическими.

Пинан– жидкость с т. кип. 162 - 168⁰С,÷0,857 (смесь цис- и транс-изомеров). Растворяется в спирте, не растворяется в воде.

Камфора. Окислением борнеола или камфена получают важный технический продукт – камфору; её получают также синтетически из скипидара (пинена) по методу В.Е. Тищенко или дигидрированием борнеола.

Камфора применяется в качестве пластификатора нитратов целлюлозы, является репеллентом против моли и комаров, антисептическим и раздражающим препаратом, возбудителем сердечной деятельности.

Ароматические соединения.Типичными представителями ароматических углеводородов являются производные бензола, т.е. карбоциклические соединения, в молекулах которых имеется особая циклическая группировка из шести атомов углерода называемаябензольнымилиароматическим ядром.

Общая формула ароматических углеводородов С_пН_2п-6.

В связи с тем что ароматические углеводороды являются токсичными веществами, они редко используются в качестве флотореагентов. Поэтому здесь кратко освещены лишь бензол и некоторые его производные.

Ароматические углеводороды имеют общее название – арены, ароматические радикалы –арилы. Простейшие ароматических углеводородов радикалы имеют тривиальные названия: С₆Н₅– фенил, С₆Н₄- фенилен (о-, м-, п-), СН₃-С₆Н₄– толил (о-, м-, п-), С₆Н₅-СН₂- бензил, С₆Н₆-СН – бензилиден.

Бензол и его производные