2. Методи отримання.

До промислових методів можна віднести виділення 4^х-6^и-членних сполук та їх похідних із деяких видів нафти (звідси і відповідна назва – нафтени).

Синтетичні (лабораторні) методи добування базуються на реакціях циклізації. Їх перебіг визначається двома факторами:

– напруженістю цикла (чим меншим є цикл – тим менше вихід кінцевого циклоалкану);

– імовірністю утворення циклу (ентропійний фактор): чим більшим є цикл, тим меншою є імовірність його утворення.

1. Внутрішньомолекулярна реакція Вюрца (отримання 3^х-5^и-членних сполук):

2. Піроліз солей дикарбонових кислот (Ружичка, 1928 р):

   M: Ca, Ba, Th; отримують 5, 6- членні циклоалкани

3. Реакцією Дільса-Альдера (дієновий синтез), [4+2]-циклоприєднання:

4. Для добування похідних циклогексану використовують гідрування аренів:

5. Реакція із використанням натріймалоновного естеру, (В.Перкін, 1886 р):

6. Серед сучасних методів добування циклоалканів, що широко використовуються, можна відмітити реакції циклопропанування – взаємодію алкенів та дигалогеналканів [2]:

3. Будова циклоалканів.

Згідно з теорією напруження циклів (А. Байєр, 1885 р), циклоалкани являють собою плоскі багатокутники, а фактором, що визначає їх стійкість є внутрішнє „байєрівське” напруження. Останнє визначається відхиленням внутрішніх валентних кутів циклу порівняно з “класичним” тетраедричним кутом.

Розглядаючи найпростіші плоскі форми циклоалканів можна констатувати, що при збільшенні циклу збільшується валентні кути сполук:

Чим більше відхилення від тетраедричного кута (109 28'), тим більшим є напруження в циклі. Розраховані значення кутових напружень (α) такі (табл. 5.1):

Таблиця 5.1.

Значення кутових напружень та термодинамічні характеристики деяких циклоалканів.

Кількість атомів карбону в циклі	Теплота згоряння (ΔНзгор), кДж/моль	Енергія напруження (ΔНзгор-n658,6), кДж/моль	Енергія напруження на одну СН2 групу, кДж/моль	Відхилення від тетраедричного кута за Байєром, 
1	2	3	4	5
3	2019,2	115,5	38,5	24º44´´
4	2743,9	109,5	27,4	9º44´´
1	2	3	4	5
5	3320,0	27,3	5,4	0º44´´
6	3951,8	0	0	-5º16´´
7	4635,9	25,9	3,7	-9º33´´
8	5310,3	41,8	5,2	-12º46´´
12	7917,8	15,1	1,2	-20º16´´

За Байєром 6^и-членний цикл (кут 120) має бути менш стійким, ніж 5^и-членний, однак практичні дані вказують на зворотню залежність. Це пояснюється тим, що циклогексан не має плоскої будови, оскільки просторова будова циклоалканів визначається різною конформаційною рухомістю атомів карбону та їх кількістю у циклі. Молекула циклоалкану намагається прийняти таку просторову форму (конформацію), у якій сума кутового, торсійного та ван-дер-ваальсового напруження буде мінімальною.

Найбільш „жорсткою” структурою є циклопропан, який має плоску будову. Квантовохімічні розрахунки свідчать, що в його молекулі валентний кут складає не 60, а 104. Тому зв’язок С–С нагадує sp²-, а не sp³-гібридизацію. Такий зв’язок називають „банановим” ( – „тау”-зв’язок).

„банановий” зв’язок: перекривання орбіталей проходить не вздовж прямої лінії трикутника, а за межами його площини.

Циклобутан є менш напруженим, порівняно із циклопропаном, а найбільш стійкими є 5^и, 6^и та багаточленні циклоалкани. Вони багато в чому нагадують алкани: не взаємодіють на холоду з Br₂, розчином KMnO₄, озоном. Виняток складають циклопропан та циклобутан, що мають малі цикли і за властивостями нагадують алкени.