УГЛЕРОДНЫЕ РАДИКАЛЫ И ИХ НОМЕНКЛАТУРА

По номенклатуре ИЮПАК
названия предельных углеводородов ( алканов
) характеризуются суффиксом -ан
. Первые четыре углеводорода носят исторически сложившиеся названия; начиная с пятого, в основе названия углеводорода лежит греческое название соответствующего числа углеродных атомов. Углеводороды, в которых все атомы углерода расположены в одну цепь, называются нормальными. Углеводороды с нормальной цепью углеродных атомов имеют следующие названия:

Углеводоро́дный радика́л
(от лат.
  «корень»), также углеводоро́дный оста́ток
в химии
 — группа атомов
, соединённая с функциональной группой
молекулы
. Обычно при химических реакциях
радикал переходит из одного соединения
в другое без изменения. Но радикал и сам может содержать функциональные группы, поэтому с его «неизменностью» нужно быть осторожным: например, аминокислота
аспарагиновая кислота
содержит в той части молекулы, которая в общем виде рассматривается как остаток аминокислоты
, ещё одну карбоксильную группу
.
Часто углеводородный радикал называют просто радикал
, что может вызвать путаницу с понятием свободного радикала
. Некоторые углеводородные радикалы могут также являться функциональными группами
, например, фенил
(−C ₆
H ₅
), винил
(−C ₂
H ₃
) и др. Углеводородными радикалами обычно являются остатки углеводородов
, которые входят в состав многих органических соединений
.

Эта статья — о химических соединениях. О канадской алюминиевой компании см.  Rio Tinto Alcan
.

Алка́ны
( парафи́ны
, также насы́щенные
или преде́льные углеводоро́ды
) — ациклические
углеводороды
линейного или разветвлённого строения, содержащие только простые (одинарные) связи
и образующие гомологический ряд
с общей формулой C _n
H _2n+2

.

Все алканы и алкены относятся к классу алифатических
углеводородов. Алканы являются насыщенными углеводородами, то есть содержат максимально возможное число атомов водорода
для заданного числа атомов углерода. Каждый атом углерода
в молекулах алканов находится в состоянии sp ³
-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
. Длина связи C—C составляет 0,154, длина связи C—H — 0,1087.

Для
наименования алканов с разветвленной
структурой используют названия замещающих
групп – р а д и к а л о в, частиц, у с л о
в н о выделенных из молекулы углеводорода
отнятием одного атома водорода. Название
радикала образуется от названия
соответствующего алкана путем замены
суффикса «ан» на «ил»: СН ₄

– метан, СН ₃

– метил, С ₄
Н ₁₀

– бутан, С ₄
Н ₉

– бутил. Общее название одновалентных
углеводородных радикалов* – а
л к и л ы,
условное их обозначение R.

Кроме
количества атомов углерода, алкилы
различаются положением свободной
валентности у первичного, вторичного
или третичного углерода.

Структуры и названия
алкилов:

– СН ₃

метил; – СН ₂

– СН ₃

этил; – СН ₂

– СН ₂

– СН ₃

пропил; СН ₃

–
Н
– СН ₃

– СН ₂

– СН ₂

– СН ₂
–
СН ₃
;
–

Н
– СН ₂

– СН ₃

н-бутил;
СН ₃

втор-бутил;

– СН ₂

–

Н
– СН ₃

– СН ₂

– СН ₂

– СН ₂
–
СН ₂

– СН ₃

– СН ₂

– СН ₂

–

Н

– СН ₃
;
–

Н
–
Н
– СН ₃

*
Не путать понятия (а) «радикал» – условно
выделенная часть молекулы и (б) «свободный
радикал» см. раздел (1.11 в) – частица с
неспаренным электроном, реальный участок
реакции.

Названия
алканов и алкилов являются базовыми
для номенклатуры всех классов органических
соединений.

1
. В ответе перечисляем через знак « +
» только продукты реакции с коэффициентами. Левую часть реакции писать не нужно. Например:

10 уксусная кислота + 4 K2SO4 + 8 MnSO4 + 12 вода

2
. Ответ должен учитывать только те реагенты, которые указаны в задаче, нельзя «брать» дополнительные реагенты. Например, если уравнение в задаче «CH ₃
CHO + KMnO ₄
», требуется дописать уравнение окисления именно в нейтральной среде, а не в кислой. Если без дополнительного реагента реакция не идет, пишем в ответ « не идет
».

Исключение:
если в задаче один из реагентов дан в растворе (индекс «p-р»), в уравнении реакции может дополнительно участвовать вода.

3
. Ответ должен учитывать условия реакции и формы реагента, если они есть. Если при данных условиях реакция не идет, в ответ пишем « не идет
».

4
. Если у реагентов нет коэффициентов, вы должны сами выбрать, в каком молярном соотношении могут вступить друг с другом эти реагенты в данных условиях, и в соответствии с этим уравнять реакцию. Например, в задаче «C ₆
H ₅
OH + Cl ₂
» допустимо как моно-хлорпроизводное, так и конечный продукт. Если один из реагентов имеет коэффициент, его необходимо учесть, задача «C ₆
H ₅
OH + 1
Cl ₂
» означает, что требуется именно моно-хлорпроизводное. Если в уравнении коэффициент одного из реагентов указан, а у другого реагента нет — значит у него подразумевается коэффициент 1.

5
. Вещества можно записывать систематическими или тривиальными названиями, а также формулой. Но название должно быть однозначным, например, ответ «хлорид железа» не будет засчитан, т.к. неясно, это FeCl ₂
или FeCl ₃
. Метилгексан тоже не будет засчитан, т.к. неоднозначен локант, а вот метилбутан — ок.

6
. Если реакция дает нестехиометрическую смесь продуктов, в ответе следует писать преобладающий продукт. Если при данных условиях преобладающий продукт неоднозначен (или это выходит за рамки школы) система примет любой допустимый вариант ответа.

7
. Коэффициенты и знаки « +
» можно отделять пробелами или не отделять, как вам удобнее. Но если название содержит радикал, стоит отделять коэффициент пробелом, чтобы система не спутала коэффициент с локантом и забытым дефисом.

8
. Коэффициенты в уравнении должны быть сокращены, но сокращать нужно лишь на общий множитель во всем уравнении. Нельзя сокращать общий множитель коэффициентов в правой части уравнения, если левая при этом окажется дробной. Коэффициент 1 писать не надо.

9
. Порядок перечисления продуктов на ваше усмотрение.

10
. Во время решения задачи можно пользоваться только химическими таблицами, справочником и графическим редактором. Если во время решения задачи вы сделаете запрос на любое вещество или реакцию, а потом отправите ответ, ваш рейтинг участника не будет повышен.

1
. В ответе перечисляем через знак « +
» только продукты реакции с коэффициентами. Левую часть реакции писать не нужно. Например:

10 уксусная кислота + 4 K2SO4 + 8 MnSO4 + 12 вода

2
. Ответ должен учитывать только те реагенты, которые указаны в задаче, нельзя «брать» дополнительные реагенты. Например, если уравнение в задаче «CH ₃
CHO + KMnO ₄
», требуется дописать уравнение окисления именно в нейтральной среде, а не в кислой. Если без дополнительного реагента реакция не идет, пишем в ответ « не идет
».

Исключение:
если в задаче один из реагентов дан в растворе (индекс «p-р»), в уравнении реакции может дополнительно участвовать вода.

3
. Ответ должен учитывать условия реакции и формы реагента, если они есть. Если при данных условиях реакция не идет, в ответ пишем « не идет
».

4
. Если у реагентов нет коэффициентов, вы должны сами выбрать, в каком молярном соотношении могут вступить друг с другом эти реагенты в данных условиях, и в соответствии с этим уравнять реакцию. Например, в задаче «C ₆
H ₅
OH + Cl ₂
» допустимо как моно-хлорпроизводное, так и конечный продукт. Если один из реагентов имеет коэффициент, его необходимо учесть, задача «C ₆
H ₅
OH + 1
Cl ₂
» означает, что требуется именно моно-хлорпроизводное. Если в уравнении коэффициент одного из реагентов указан, а у другого реагента нет — значит у него подразумевается коэффициент 1.

5
. Вещества можно записывать систематическими или тривиальными названиями, а также формулой. Но название должно быть однозначным, например, ответ «хлорид железа» не будет засчитан, т.к. неясно, это FeCl ₂
или FeCl ₃
. Метилгексан тоже не будет засчитан, т.к. неоднозначен локант, а вот метилбутан — ок.

6
. Если реакция дает нестехиометрическую смесь продуктов, в ответе следует писать преобладающий продукт. Если при данных условиях преобладающий продукт неоднозначен (или это выходит за рамки школы) система примет любой допустимый вариант ответа.

7
. Коэффициенты и знаки « +
» можно отделять пробелами или не отделять, как вам удобнее. Но если название содержит радикал, стоит отделять коэффициент пробелом, чтобы система не спутала коэффициент с локантом и забытым дефисом.

8
. Коэффициенты в уравнении должны быть сокращены, но сокращать нужно лишь на общий множитель во всем уравнении. Нельзя сокращать общий множитель коэффициентов в правой части уравнения, если левая при этом окажется дробной. Коэффициент 1 писать не надо.

9
. Порядок перечисления продуктов на ваше усмотрение.

10
. Во время решения задачи можно пользоваться только химическими таблицами, справочником и графическим редактором. Если во время решения задачи вы сделаете запрос на любое вещество или реакцию, а потом отправите ответ, ваш рейтинг участника не будет повышен.

1
. В ответе перечисляем через знак « +
» только продукты реакции с коэффициентами. Левую часть реакции писать не нужно. Например:

10 уксусная кислота + 4 K2SO4 + 8 MnSO4 + 12 вода

2
. Ответ должен учитывать только те реагенты, которые указаны в задаче, нельзя «брать» дополнительные реагенты. Например, если уравнение в задаче «CH ₃
CHO + KMnO ₄
», требуется дописать уравнение окисления именно в нейтральной среде, а не в кислой. Если без дополнительного реагента реакция не идет, пишем в ответ « не идет
».

Исключение:
если в задаче один из реагентов дан в растворе (индекс «p-р»), в уравнении реакции может дополнительно участвовать вода.

3
. Ответ должен учитывать условия реакции и формы реагента, если они есть. Если при данных условиях реакция не идет, в ответ пишем « не идет
».

4
. Если у реагентов нет коэффициентов, вы должны сами выбрать, в каком молярном соотношении могут вступить друг с другом эти реагенты в данных условиях, и в соответствии с этим уравнять реакцию. Например, в задаче «C ₆
H ₅
OH + Cl ₂
» допустимо как моно-хлорпроизводное, так и конечный продукт. Если один из реагентов имеет коэффициент, его необходимо учесть, задача «C ₆
H ₅
OH + 1
Cl ₂
» означает, что требуется именно моно-хлорпроизводное. Если в уравнении коэффициент одного из реагентов указан, а у другого реагента нет — значит у него подразумевается коэффициент 1.

5
. Вещества можно записывать систематическими или тривиальными названиями, а также формулой. Но название должно быть однозначным, например, ответ «хлорид железа» не будет засчитан, т.к. неясно, это FeCl ₂
или FeCl ₃
. Метилгексан тоже не будет засчитан, т.к. неоднозначен локант, а вот метилбутан — ок.

6
. Если реакция дает нестехиометрическую смесь продуктов, в ответе следует писать преобладающий продукт. Если при данных условиях преобладающий продукт неоднозначен (или это выходит за рамки школы) система примет любой допустимый вариант ответа.

7
. Коэффициенты и знаки « +
» можно отделять пробелами или не отделять, как вам удобнее. Но если название содержит радикал, стоит отделять коэффициент пробелом, чтобы система не спутала коэффициент с локантом и забытым дефисом.

8
. Коэффициенты в уравнении должны быть сокращены, но сокращать нужно лишь на общий множитель во всем уравнении. Нельзя сокращать общий множитель коэффициентов в правой части уравнения, если левая при этом окажется дробной. Коэффициент 1 писать не надо.

9
. Порядок перечисления продуктов на ваше усмотрение.

10
. Во время решения задачи можно пользоваться только химическими таблицами, справочником и графическим редактором. Если во время решения задачи вы сделаете запрос на любое вещество или реакцию, а потом отправите ответ, ваш рейтинг участника не будет повышен.

В основу научной
классификации и номенклатуры органических
соединений положены принципы химического
строения А. М. Бутлерова. Существование
огромного числа изомерных углеводородов
требует точной и ясной номенклатуры
для того, чтобы по структурной формуле
можно было назвать, а по названию написать
структурную формулу соединения. Для
названия изомеров в органической химии
используются следующие номенклатуры:
эмпирическая (тривиальная), рациональная
и систематическая.

Эмпирические
(тривиальные)
названия не дают
представления о химической природе
соединения, не расшифровывают его
строения. Происхождение их связано с
природными источниками, из которых
данные вещества были выделены (винный
спирт, уксусная кислота, мочевина,
молочная кислота, винная кислота), с
наиболее характерными свойствами
(индиго, какодил, гремучая кислота) или
со способами получения (серный эфир,
пировиноградная кислота). Отдельные
соединения названы по имени исследовавших
их ученых (кетон Михлера).

В ряду алканов
первые четыре представителя с
неразветвленной цепью имеют тривиальные
названия.

Все названия
углеводородов, начиная с С ₅
,
являются систематическими.

Рациональная
номенклатура

возникла в середине XIX
века и основана на принципе научной
систематики соединений: название
соединений должно отражать их химическое
строение.

По рациональной
номенклатуре за основу наименования
органического соединения обычно
принимают название наиболее простого
(чаще всего первого) члена гомологического
ряда. Все остальные соединения
рассматривают как его производные,
образованные замещением в нем атомов
водорода углеводородными радикалами,
атомами или функциональными группами.

Углеводородный
радикал
–
это остаток молекулы углеводорода после
удаления одного атома водорода. Все
радикалы алканов называют алкилами,

их названия
образуются из названий соответствующих
предельных углеводородов заменой
окончания ан

на ил
:

Начиная с пропана,
появляются изомерные радикалы:

В рациональной
номенклатуре алканы рассматривают как
замещенные метана, остатком которого
считают атом углерода, наиболее замещенный
радикалами. Перед словом метан

перечисляют по старшинству (в порядке
увеличения числа углеродных атомов)
названия радикалов, связанных с
центральным углеродным атомом. Если в
молекуле имеется несколько одинаковых
радикалов, перед их названием ставится
приставка, образованная от греческих
числительных (ди -два, три — три, тетра –
четыре).

Систематическая
номенклатура
(ИЮПАК).


В 1892 г. в г.
Женеве на Международном конгрессе
представителей химических обществ была
утверждена новая номенклатура органических
соединений, которая стала называться
женевской. После внесения в эту
номенклатуру некоторых изменений и
дополнений на международных форумах
Международного союза чистой и прикладной
химии «ИЮПАК» она стала называться
систематической номенклатурой.

Предельным
углеводородам было присвоено название
алканы
.
Были приняты следующие правила
номенклатуры:

1. Названия предельных
   углеводородов с неразветвленной цепью
   образованы от греческих числительных
   с окончанием ан:
   
   пентан,
   гексан, гептан, нонан, декан и т.д., за
   исключением первых четырех (метан,
   этан, пропан, бутан).
   

2. В основу названия
   алкана с разветвленной цепью положено
   название углеводорода с самой длинной
   нормальной цепью, боковые цепи называются
   с помощью соответствующих радикалов.
   Место присоединения боковой цепи к
   главной указывается номером перед
   названием радикала.

3. Нумерацию главной
   цепи начинают с того конца, к которому
   ближе боковая цепь; при наличии
   симметрично расположенных боковых
   цепей — с той стороны, к которой ближе
   более простой радикал. Правильной
   считается нумерация, при которой сумма
   цифр в соединении минимальна.

• #
• #
• #
• #
• #
• #

  Альбом. Блок-схемы к главам Градостроительного кодекса Российской Федерации с комментариями к ним.pdf

1. См. правила ИЮПАК на странице в Интернете
   
   . Дата обращения: 5 февраля 2009.
   Архивировано из оригинала
   9 февраля 2015 года.
   
   
2. Старое название бензола — «фен» (греч. phainō
   — освещаю)
3. От лат. vinum
   ( vini
   ) — вино; винил генетически связан с винным спиртом — этанолом
   C ₂
   H ₅
   OH
4. ↑ <sup>1
   
   
   
   2
   
   
   
   3
   
   
   
   4
   
   
   
   5
   
   
   
   6
   
   
   
   7
   
   
   
   8
   
   
   
   9
   
   
   
   10
   
   
   
   11</sup>
   
   
   
   
   Instructions to authors
     (англ.)
    // Chem. Heterocycl. Comp. — 2008. — February (, ). — . — doi
   : 10.1007/s10593-008-0019-3
   .
   
5. ↑ <sup>1
   
   
   
   2
   
   
   
   3
   
   
   
   4
   
   
   
   5
   
   
   
   6
   
   
   
   7
   
   
   
   8
   
   
   
   9
   
   
   
   10
   
   
   
   11
   
   
   
   12
   
   
   
   13
   
   
   
   14
   
   
   
   15</sup>
   
   
   
   

   16
   
   
   
   
   

   17
   

   18

19

21

23




24

↑

1

2

3

4

• 5

6

5

7

₈

М. Л. Уотерс, В. Д. Вульф.
Глава 2. Синтез фенолов и хинонов посредством карбеновых комплексов Фишера
^// Органические реакции
/ Л. Э. Оверман (главный редактор). — John Wiley & Sons, Inc., 2008. — Т. 70. — С. 226. — 656 с. — ISBN 978-0-470-25453-0
.

Предельные углеводороды и их радикалы.
^{В
таблица 2. приведены некоторые непредельные
и ароматические углеводороды и
соответствующие им радикалы Таблица
2.
Непредельные
и ароматические углеводороды и их
радикалы.}

Гомологический ряд и изомерия
Алканы соответствуют гомологическому ряду
.

Температуры плавления
и ^золото
протекает с молекулярной массой и четвёртой главной углеродной цепью.

При стандартных условиях, предусмотренных ИЮПАК
( давление
^, температура
0 °С), неразветвлённые алканы с CH 4
до С 4
Ч ¹⁰
являются газами, с C 5
Ч 12
до С 15
Ч ^{32
— жидкости, а начиная с С 16
Ч 34
и далее — твёрдыми веществами.}

Температуры плавления и плотности понижаются от менее разветвлённых к более разветвлённым. Так, например, при 20 °C н
-пентан
— жидкость, а неопентан
— газ.

^{Газообразные и твердые алканы не пахнут, некоторые жидкие алканы обладают характерным «бензиновым» запахом.}

Все алканы бесцветны, легче воды и нерастворимы в ней. Алканы хорошо растворяются в определенных растворителях, жидкие алканы ( пентан
, гексан
) используются в качестве растворителей.

Примечание к таблице: * отмечены значения, полученные для переохлаждённой жидкости.

Названия углеводородов с разветвлёнными цепями

1
^{. В качестве основного названия данного соединения берут название углеводорода, содержащее положения атомов углерода в главной цепи:}

главную цепь углеродных атомов считают наименьшей длиной;

, если в углеводороде можно выделить две или несколько таких цепей, то в качестве основного выбираются ту из них, которая имеет наибольшее число разветвлений.

2

. После установления главной цепи необходимо пронумеровать углеродные атомы. Нумерацию начинают с того конца цепи, к которому ближе примыкает любой из алкилов. Если разные алкилы
находятся на равном удалении от обоих концов цепи, то нумерацию начинают с того конца, к которому ближе радикал
с меньшим числом углеродных атомов ( метил
, этил
, пропил
и т. д.).

Если же одинаковые радикалы, определяющие начало нумерации, находятся на равном удалении от обоих концов цепи, но с одной стороны их имеется большее число, чем с другой, то нумерацию начинают с того конца, где число разветвлений больше.

Называя соединение, сначала перечисляют заместители в алфавитном порядке (числительные не принимают во внимание), причём перед названием радикала ставят цифру, соответствующую номеру углеродного атома главной цепи, при котором находится данный радикал. После этого называют углеводород, соответствующий главной цепи углеродных атомов, отделяя слово от цифр дефисом.

Если углеводород содержит несколько одинаковых радикалов, то число их обозначают греческим числительным (ди, три, тетра и т. д.) и ставят перед названием этих радикалов, а их положение указывают, как обычно, цифрами, причём цифры разделяют запятыми, располагая в порядке их возрастания и ставят перед названием данных радикалов, отделяя их от него дефисом. Для простейших углеводородов изостроения сохраняются их несистематические названия ( изобутан, изопентан, неопентан, изогексан
).

Радикалы называют, заменяя суффикс -ан
в названии углеводорода на -ил:

1. метил
   CH ₃
   —
2. этил
   CH ₃
   —CH ₂
   —
3. пропил
   CH ₃
   —CH ₂
   —CH ₂
   —
4. бутил
   CH ₃
   —CH ₂
   —CH ₂
   —CH ₂
   —
5. пентил
   (ранее — амил) CH ₃
   —CH ₂
   —CH ₂
   —CH ₂
   —CH ₂
   —

При построении названия сложных радикалов нумерацию их атомов начинают от углеродного атома со свободной валентностью.

Двухвалентные радикалы называют, добавляя к названию углеводорода суффикс -илен
(кроме «метилен»).

Рациональная номенклатура

Рациональная
номенклатура базируется на теории
типов
.
В основе этой системы лежит названия
простейших членов гомологических рядов:
метана
,
если отсутствуют двойные связи, этилена
,
если присутствует одна двойная связь,
и ацетилена
,
если в соединении есть одна тройная
связь. Все
остальные углеводороды рассматриваются
как производные этих простейших
углеводородов, полученные путём замещения
одного или нескольких атомов водорода
на углеводородные

радикалы
.
Для того, чтобы назвать то или иное
соединение нужно перечислить
радикалы-заместители, а затем назвать
соответствующий углеводород. Перечисление
радикалов нужно начать с простейшего
метила, а затем по мере усложнения –
этил, пропил и т.д. Разветвленные радикалы
считаются более сложными, чем нормальные
с тем же числом атомов углерода. Такое

соединение можно назвать
метилэтилизопропилметан.

Если в соединении содержится несколько
одинаковых радикалов, то следует указать
сколько этих радикалов содержится в
соединении, используя умножающие
приставки – греческие числительные: 2
– ди, 3 – три, 4 – тетра, поэтому соединение
будет называться триметилэтилметан.

За
центральный атом метана лучше выбирать
тот углеродный атом, при котором находится
наибольшее число заместителей. В
зависимости от того, какой атом углерода
выбирается за центральный атом метана,
одному и тому же веществу по рациональной
номенклатуре можно дать несколько
различных названий.

Аналогичным
образом называются и соединения с
двойной и тройной связями:

Для
того, чтобы различить два изомерных
соединения можно использовать два
способа. В первом соединении
радикалы-заместители располагаются у
двух разных углеродных атомов, связанных
двойной связью, симметрично относительно
двойной связи. Во втором соединении
оба радикала располагаются у одного и
того же углеродного атома, т.е. несимметрично
относительно двойной связи.

Поэтому
они так и называются: первое – симметрично
метилэтилен
,
а второе — несимметрично метилэтил-этилен.

Во втором способе один углеродный атом
углерода, соединенный с более простым
радикалом обозначается греческой буквой

, другой — .
При названии таких соединений указывают,
при каком углеродном атоме какой
находится радикал. Таким образом первое
соединение будет называться 

-метил-

-этилэтилен
,
а второе — 

-метил-

-этилэтилен.

Название
углеводородов, молекула которых имеет
симметричное строение, т. е. состоит из
двух одинаковых радикалов, составляется
из названий этих радикалов и приставки
ди-

Циклические
углеводороды

в рациональной номенклатуре рассматриваются
как
полиметилены

и называются по количеству метиленовых
групп, входящих в кольцо, причём
используются греческие числительные:

Если
в цикле имеются заместители, то они
перечисляются перед названием основного
цикла. Такое

соединение
будет называться метилгексаметилен.

Рациональная
номенклатура до сих пор используется
при наименовании сравнительно простых
соединений, особенно, когда хотят
подчеркнуть фукциональный тип соединения.
Однако наименование сильно разветвлённых
углеводородов вызывает затруднения,
так как отсутствуют названия сложных
радикалов.

Соседние файлы в предмете Химия

• #

  Лабораторная работа №1 по физхимии в МатКаде.mcd

• #
• #
• #
• #
• #

Первичные, вторичные, третичные и четвертичные атомы углерода

Тривиальные названия
радикалов, как уже сказано выше, часто основаны на характере атомов
углерода
в радикале. Характер атома определяется так: первичный атом связан с одним атомом углерода, вторичный — с двумя и т. д. При названии радикалов используются латинские
( sec-
, tert-
) или русские
( втор-
, трет-
) приставки. Первичные атомы никак не обозначаются. Если на самом конце радикала есть третичный атом, добавляют приставку изо-
. Радикалы с четверичными атомами имеют приставку нео-
.
Разделение атомов углерода по таким критериям крайне важно при определении стабильности
реагирующих органических частиц
( карбкатионов
, карбанионов
и радикалов
). Иногда этот признак обозначают символами
1 ⁰
, 2 ⁰
, 3 ⁰
и 4 ⁰
соответственно.

Моновалентные углеводородные радикалы

• −CH ₃
  — метил ( мет
  ан + -ил
  )
• −C ₂
  H ₅
  — этил ( эт
  ан + -ил
  )
• -CH ₂
  -CH=CH-CH ₃
  — бут-2-енил

• Вверху изображён спиро[4.5]декан-8-ил.
• 
  
  
  
  — проп-2-ил или
  изопропил
• -CH ₂
  -CH(CH ₃
  ) ₂
  — 2-метилпропил или
  изобутил
• -CH(CH ₃
  )-CH ₂
  -CH ₃
  — бут-2-ил или
  сек
  -бутил, или
  втор
  -бутил
• −C ₆
  H ₅
  — фенил ( фен
  ^[2]
  
  + -ил
  )
• -CH=CH ₂
  — винил ^[3]
  

Поливалентные углеводородные радикалы

Если радикал способен присоединиться к атому
углерода
с образованием двойной
или тройной
связи
или присоединиться сразу к нескольким атомам углерода (т. е., имеет несколько свободных валентностей), он называется поливалентным (в конкретном случае — би-, тривалентным, и т. д.). Названия таких радикалов строятся путём присоединения к корню
названия углеводорода
суффикса
«-илиден» или «-илидин» соответственно. Ранее исключениями из этого правила были метилен и метин (но не теперь); впрочем, применяются и эти названия.

• >CH-CH ₃
   — этилиден
• >C ₆
  H ₄
   — фенилиден (есть 3 изомера: «1,2-», «1,3-» и «1,4-», или
  орто-, мета- и пара-)
• Справа внизу показан 6-аминил-бицикло[2.2.2]окт-4-ен-2-илиден или
  6-аминил-2l ²
  
  -бицикло[2.2.2]окт-4-ен

Рациональная номенклатура (р

Для
Р. н. алкан представляется как производное
метана, в молекуле которого атомы
водорода замещены на радикалы. В качестве
«метанового» выбирается углерод, который
связан с наибольшим числом заместителей,
а замещающие группы (радикалы) можно
назвать.

Название
соединения по Р. н. составляется
перечислением радикалов (в порядке
возрастания их сложности) с добавлением
термина «метан». Если несколько одинаковых
замещающих R,
то называется их количество (греческим
числительным – см. стр. 34) и название R
в единственном числе.

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

Восстановление галогенпроизводных алканов:

Восстановление иодалканов происходит при нагревании последних с иодоводородной кислотой:

Восстановление карбонильных соединений

Реакция Кижнера — Вольфа

:

Гидрирование непредельных углеводородов

Газификация твёрдого топлива (Процессы Бертло, Шрёдера, Бергиуса
)

Проходит при повышенной температуре и давлении. Катализатор — Ni
(для Бертло), Mo
(для Шрёдера) или без катализатора (для Бергиуса):

Синтез Фишера — Тропша

Получением алканов с помощью декарбоксилирования солей карбоновых кислот, при сплавлении со щелочью (обычно NaOH или KOH):

Обозначение в формулах

Если не принципиально, какой углеводородный
радикал находится в молекуле, то часто его обозначают просто буквой
R (например, общая формула
гомологического ряда
спиртов
 — R−OH). Иногда вместо R используют символ
Org. Если соединение содержит несколько разных радикалов, их обозначают R, R’, R», R ⁴
и т. д.

Иногда необходимо разделить ароматические
, гетероциклические
и алкильные
радикалы. Для этого вместо символа R используют:

• для алифатических ( алкил
  ) — Alk
  ^[4]
  
  или Ak
  ^[5]
  
• для ароматических ( арил
  ) — Ar
  <sup>[4]
  
  [5]
  
  [6]</sup>
  
• для гетероциклических ( гетероарил
  ) — Het
  ^[4]
  
  или Har
  ^[5]
  

В органической химии
нередко применяют сокращенные обозначения:

Структурные формулы некоторых примеров изображены здесь:

Международная номенклатура (м

Для
М. н. алкан представляется производным
углерода – наиболее длинной нормальной
С-цепи в называемой разветвленной
структуре. Соединенные с этой цепью
алкильные группы рассматриваются как
заместители. Поэтому замещающие группы
(радикалы) могут быть у разных углеродов.
С-атомы выбранной цепи нумеруются
со стороны ближайшего ответвления или
большего числа ответвлений (сумма цифр
должна быть минимальной).

Название
соединения по М. н. составляется
перечислением замещающих радикалов в
порядке возрастания их сложности с
указанием номеров углеродов, с которыми
эти радикалы связаны. Если имеется
несколько одинаковых замещающих
радикалов, сначала перечисляются цифры
их «адресов», потом греческим числительным
(ди-, три-, тетра- и т. д.) их количество и
название этого радикала в единственном
числе. При этом к о л и ч е с т в о
«а д р е с о в» должно соответствовать
к о л и ч е с т в у р а д и к а л о в. При
записи названия цифры и буквы разделяются
(-), а цифры друг от друга запятыми.

Соседние файлы в папке 148_Cкворцов(Уч.пос)

Низшие алканы обладают наркотическим действием
, вызывают асфиксию, раздражают органы дыхания. При хроническом действии алканы нарушают работу нервной системы, что проявляется в виде бессонницы, брадикардии
, повышенной утомляемости и функциональных неврозов. Вследствие раздражающего действия газов при подострых, острых и хронических отравлениях развивается пневмония и отёк лёгких.

Выбирается один из атомов углеродной цепи, он считается замещённым метаном, и относительно него строится название «алкил1алкил2алкил3алкил4метан», например:

а
: н
-бутил- втор
-бутилизобутилметан

б
: триизопропилметан

в
: триэтилпропилметан

2,6,6-триметил-3-этилгептан (слева направо) / 2,2,6-триметил-5-этилгептан (справа налево)

При сравнении положений заместителей в обеих комбинациях, предпочтение отдается той, в которой первая отличающаяся цифра является наименьшей. Таким образом, правильное название — 2,,6-триметил-5-этилгептан
.

• Активация и каталитические реакции алканов / Пер. с англ.; под ред. К. Хилла. — М.
  : Мир
  , 1992.
• Общая токсикология / Под ред. Лойта А. О. — СПб.
  : ЭЛБИ-СПб., 2006.
• Петров Ал. А.
  Химия алканов
  . — М.
  : Наука
  , 1974. — 243 с.
• Пойа Д.
  Комбинаторные вычисления для групп, графов и химических соединений // Перечислительные задачи комбинаторного анализа. — М.
  : Мир, 1979. — .
• Пэрэушану В.
  Производство и использование углеводородов. — М.
  : Химия, 1987.
• Рудаков Е. С.
  Реакции алканов с окислителями, металлокомплексами и радикалами в растворах. — Киев: Наукова думка
  , 1985.
• Физер Л., Физер М.
  Органическая химия. Углубленный курс. — М.
  , 1966. — Т. 1. — 680 с.
• Хейнс А.
  Методы окисления органических соединений. Алканы, алкены, алкины и арены. — М.
  : Мир, 1988.
• Химическая энциклопедия / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.
  : Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3: Меди сульфиды — Полимерные красители. — 640 с. — ISBN 5-85270-039-8
  .
• Перекалин В. В., Зонис С. А.
  Органическая химия. — 4-е изд., переработанное. — М.
  : Просвещение
  , 1982. — 560 с.
• Неотложная помощь при острых отравлениях. Справочник по токсикологии / Под ред. академика АМН СССР С. Н. Голикова. — М.
  : Медицина
  , 1977.

В ИК-спектрах алканов четко проявляются частоты валентных колебаний связи С—Н в области 2850—3000 см ⁻¹
. Частоты валентных колебаний связи С—С переменны и часто малоинтенсивны. Характеристические деформационные колебания в связи С—Н в метильной и метиленовой группах обычно лежат в интервале 1400—1470 см ⁻¹
, однако метильная группа даёт в спектрах слабую полосу при 1380 см ⁻¹
.

Чистые алканы не поглощают излучение в ультрафиолетовой области выше 2000 Å
и по этой причине часто оказываются отличными растворителями для измерения УФ-спектров других соединений.

Тривиальные, не номенклатурные названия многих органических соединений состоят из названия углеводородного радикала и названия атомов
или групп атомов
, замещающих водород
, например: СН ₃
Сl — хлористый метил
, C ₂
H ₅
Br — бромистый этил
и т. д.

Нахождение в природе

Нахождение в космосе

Нахождение на Земле

В земной атмосфере метан присутствует в очень небольших количествах (около 0,0001 %), он производится некоторыми археями (архебактериями)
, в частности, находящимися в кишечном тракте крупного рогатого скота
. Промышленное значение имеют месторождения низших алканов в форме природного газа
, нефти
и, вероятно, в будущем — газовых гидратов
(найдены в областях вечной мерзлоты
и под океанами). Также метан содержится в биогазе
.

Высшие алканы содержатся в кутикуле растений
, предохраняя их от высыхания, паразитных грибков и мелких растительноядных организмов. Это обыкновенно цепи с нечётным числом атомов
углерода
, образующиеся при декарбоксилировании
жирных кислот
с чётным количеством углеродных атомов. У животных алканы встречаются в качестве феромонов
у насекомых
, в частности у мухи цеце
(2-метилгептадекан C ₁₈
H ₃₈
, 17,21-диметилгептатриаконтан C ₃₉
H ₈₀
, 15,19-диметилгептатриаконтан C ₃₉
H ₈₀
и 15,19,23-триметилгептатриаконтан C ₄₀
H ₈₂
). Некоторые орхидеи
при помощи алканов-феромонов привлекают опылителей.

Алканы имеют низкую химическую активность. Это объясняется тем, что одинарные связи C—H и C—C относительно прочны, и их сложно разрушить. Поскольку связи С—C неполярны, а связи С—Н малополярны, оба вида связей малополяризуемы и относятся к σ-виду, их разрыв наиболее вероятен по гомолитическому механизму, то есть с образованием радикалов.

Реакции радикального замещения

Галогенирование алканов протекает по радикальному
механизму. Для инициирования реакции необходимо смесь алкана и галогена облучить УФ-излучением
или нагреть.

Хлорирование метана не останавливается на стадии получения метилхлорида (если взяты эквимолярные количества хлора
и метана), а приводит к образованию всех возможных продуктов замещения, от хлорметана
до тетрахлорметана
. Хлорирование других алканов приводит к смеси
продуктов замещения водорода у разных атомов углерода. Соотношение продуктов хлорирования зависит от температуры. Скорость хлорирования первичных, вторичных и третичных атомов зависит от температуры, при низкой температуре скорость убывает в ряду: третичный, вторичный, первичный. При повышении температуры разница между скоростями уменьшается до тех пор, пока не становится одинаковой. Кроме кинетического фактора на распределение продуктов хлорирования оказывает влияние статистический фактор: вероятность
атаки хлором третичного атома углерода в 3 раза меньше, чем первичного, и в 2 раза меньше, чем вторичного. Таким образом, хлорирование алканов является нестереоселективной реакцией, исключая случаи, когда возможен только один продукт монохлорирования.

Галогенирование происходит тем легче, чем длиннее углеродная цепь н
-алкана. В этом же направлении уменьшается энергия ионизации
молекулы вещества, то есть, алкан легче становится донором электрона
.

Галогенирование — это одна из реакций замещения
. В первую очередь галогенируется наименее гидрированый атом углерода (третичный атом, затем вторичный, первичные атомы галогенируются в последнюю очередь). Галогенирование алканов проходит поэтапно с последовательным образованием хлорметана
, дихлорметана
, хлороформа
и тетрахлорметана
: за один этап замещается не более одного атома водорода:

Под действием света молекула хлора распадается на радикалы, затем они атакуют молекулы алкана, отрывая у них атом водорода, в результате этого образуются метильные радикалы ·СН ₃
, которые сталкиваются с молекулами хлора, разрушая их и образуя новые радикалы.

Цепной механизм галогенирования:

[{h\nu }]Cl{\text{·}}+{\text{·}}Cl}}}}»>

2) Рост цепи

3) Обрыв цепи

Бромирование алканов отличается от хлорирования более высокой стереоселективностью из-за большей разницы в скоростях бромирования третичных, вторичных и первичных атомов углерода при низких температурах.

Иодирование алканов иодом
не происходит, получение иодидов прямым иодированием осуществить нельзя.

С фтором
и хлором реакция может протекать со взрывом, в таких случаях галоген разбавляют азотом
или подходящим растворителем.

При одновременном действии на алканы оксидом серы (IV) и кислородом, при ультрафиолетовом облучении или при участии веществ, являющихся донорами свободных радикалов (диазометан, органические перекиси), протекает реакция сульфирования с образованием алкилсульфокислот
:

Сульфохлорирование (реакция Рида)

При облучении ультрафиолетовым излучением алканы реагируют со смесью SO ₂

и Cl ₂
, После того, как с уходом хлороводорода образуется алкильный радикал, присоединяется диоксид серы. Образовавшийся сложный радикал стабилизируется захватом атома хлора с разрушением очередной молекулы последнего.

Развитие цепного процесса:

Образовавшиеся сульфонилхлориды широко применяются в производстве ПАВ
.

Алканы реагируют с 10 % раствором азотной кислоты
или оксидом азота
NO ₂
в газовой фазе при температуре 140 °C и небольшом давлении с образованием нитропроизводных:

Имеющиеся данные указывают на свободнорадикальный
механизм. В результате реакции образуются смеси продуктов.

Автоокисление

Окисление алканов в жидкой фазе протекает по свободно-радикальному механизму и приводит к образованию гидропероксидов
, продуктов их разложения и взаимодействия с исходным алканом. Схема основной реакции автоокисления:

Горение

Основным химическим свойством предельных углеводородов, определяющих их использование в качестве топлива, является реакция горения
. Пример:

Значение достигает 46 000 — 50 000.

В случае нехватки кислорода
вместо углекислого газа получается оксид углерода(II)
или уголь (в зависимости от концентрации кислорода).

Каталитическое окисление

В реакциях каталитического окисления алканов могут образовываться спирты
, альдегиды
, карбоновые кислоты
.

При мягком окислении СН ₄
в присутствии катализатора
кислородом при 200 °C могут образоваться:

Окисление также может осуществляться воздухом. Процесс проводится в жидкой или газообразной фазе. В промышленности так получают высшие жирные спирты
и соответствующие кислоты
.

Реакция окисления алканов диметилдиоксираном
:

Механизм реакций получения кислот путём каталитического окисления и расщепления алканов показан ниже на примере получения из бутана
уксусной кислоты
:

Термические превращения алканов

Разложение

Реакции разложения происходят лишь под влиянием больших температур. Повышение температуры приводит к разрыву углеродной связи и образованию свободных радикалов
.

1000 ^oC} C + 2H_2}»>

Крекинг

При нагревании выше 500 °C алканы подвергаются пиролитическому разложению с образованием сложной смеси продуктов, состав и соотношение которых зависят от температуры и времени реакции. При пиролизе
происходит расщепление углерод-углеродных связей с образованием алкильных радикалов.

В 1930—1950 гг. пиролиз высших алканов использовался в промышленности для получения сложной смеси алканов и алкенов, содержащих от пяти до десяти атомов углерода. Он получил название «термический крекинг». С помощью термического крекинга удавалось увеличить количество бензиновой фракции за счёт расщепления алканов, содержащихся в керосиновой фракции ( углерода в углеродном скелете) и фракции солярового масла ( углерода). Однако октановое число бензина, полученного при термическом крекинге, не превышает 65, что не удовлетворяет требованиям условий эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания.

В настоящее время термический крекинг полностью вытеснен в промышленности каталитическим крекингом, который проводят в газовой фазе при более низких температурах — и низком давлении — на алюмосиликатном катализаторе, который непрерывно регенерируется сжиганием образующегося на нём кокса в токе воздуха. При каталитическом крекинге в полученном бензине резко возрастает содержание алканов с разветвлённой структурой.

1500 ^oC} C_2H_2 + 3H_2}»>

Во время крекинга одна из связей (С-С) разрывается, образуя два радикала. Далее одновременно происходят три процесса, вследствие которых реакция дает множество различных продуктов:

3) β-распад (разрыв связи (C-H)):

Дегидрирование

1) В углеродном скелете 2 (этан) или 3 (пропан) атома углерода — получение (терминальных) алкенов, так как других в данном случае не может получиться; выделение водорода:

Условия протекания: 400—600 °C, катализаторы — Pt, Ni, Al ₂
O ₃
, Cr ₂
O ₃
, например, образование этилена из этана:

2) В углеродном скелете 4 (бутан, изобутан) или 5 (пентан, 2-метилбутан, неопентан
) атомов углерода — получение алкадиенов, например, бутадиена-1,3 и бутадиена-1,2 из бутана:

3) В углеродном скелете 6 (гексан) и более атомов углерода — получение бензола и его производных:

В присутствии никелевого
катализатора протекает реакция:

Продукт этой реакции (смесь CO и H ₂
) называется « синтез-газом
».

Реакции электрофильного замещения

Изомеризация:

Под действием катализатора (например, AlCl ₃
) происходит изомеризация алкана: например, бутан (C ₄
H ₁₀
), взаимодействуя с хлоридом алюминия (AlCl ₃
), превращается из н
-бутана в 2-метилпропан.

С марганцевокислым калием (KMnO ₄
) и бромной водой (раствор Br ₂
в воде) алканы не взаимодействуют.