Реакции синтеза алканов.

1. Реакция Вюрца (из галогеналканов): RHal + 2Na + R'Hal → RR' + 2NaHal Выходы невысокие. Реакция пригодна только для первичных галогеналкилов (у вторичных и третичных отщепляется галогеноводород и образуется олефин).

2. Через реактивы Гриньяра (из галогеналканов): RHal + Mg → RMgHal RMgHal + HCl → RH + MgClHal

3. Синтез Кольбе (из солей карбоновых кислот): 2RCOONa → RR + 2CO₂ + 2Na Протекает при прохождении электрического тока через расплав соли карбоновой кислоты. Выходы обычно низкие.

4. Восстановление галогеналкилов: RHal + H₂ → RH + HHal Катализатор: палладий на карбонате бария.

5. Восстановление иодалкилов иодоводородной кислотой: RI + HI → RH + I₂

6. Восстановление кратной связи алкенов и алкинов: R-CH=CH-R + H₂ → R-CH₂-CH₂-R R-C≡C-R + 2H₂ → R-CH₂-CH₂-R Проводится в присутствии катализатора (платина, палладий, никель, смесь оксидов меди(II) и хрома(III)).

1. Реакция Кори-Хауса: RHal + 2Li → RLi + LiHal 2RLi + CuI → R₂CuLi + LiI R₂CuLi + 2R'I → 2RR' + LiI + CuI

Реакции дегидрирования и разложения

Дегидрирование обычно протекает при температуре 800—900 К на поверхности таких металлов, как платина, палладий, никель, или на оксиде хрома (III) по схеме:

R-СH₂-СН₃ ® R-CH=CH₂ + H₂

Механизм включает в себя адсорбцию алкана на поверхности катализатора, взаимодействие электронов s-связей с вакантными d-орбиталями металла и, таким образом, внедрение атома металла в s-связь С–Н :

При этом при отщеплении одной молекулы водорода от молекулы высшего алкана обычно образуется смесь алкенов, являющихся изомерами как структурными, так и геометрическими.

Каталитическое дегидрирование алканов часто используют в промышленности. Этот процесс может сопровождаться разрывом С–С-связей (крекингом, пиролизом). При этом образуется смесь непредельных и предельных углеводородов с меньшей молекулярной массой:

Промежуточными частицами являются свободные радикалы. Они образуются в результате гомолиза алканов как по связям С–С, так и по связям С–Н.

Алкильные радикалы (обычно разветвлённого строения) не только диспропорционируют с образованием алкана и алкена, но и претерпевают расщепление с разрывом углерод-углеродной связи (как правило, у разветвлённого атома углерода):

(Такое превращение иногда называют b-распадом, так как осколочный радикал отрывается от b-углеродного атома по отношению к радикальному центру.)

Радикалы также способны рекомбинировать, изомеризоваться или отщеплять атомы водорода от углеводородов. В таких реакциях образуется, как правило, смесь продуктов.

В промышленности крекингу (термическому или каталитическому) подвергают нефть, получая из неё топливо для двигателей внутреннего сгорания и другие ценные соединения.

2.4.3. Реакции изомеризации

Металлы некоторых переходных элементов способствуют отщеплению гидрид-ионов от алканов при повышенных температурах.

Образующийся карбокатион, отщепляя катион водорода, превращается в бутен-2. Такой процесс имеет место при каталитическом дегидрировании. однако наряду с этим направлением реакции может происходить нуклеофильная перегруппировка — перемещение метильной группы с электронной парой связи из b-положения к положительному атому углерода этого карбокатиона:

Получающийся изобутил-катион, присоединяя гидрид-ион, превращается в изобутан. При отщеплении от данного карбокатиона катиона водорода образуется в качестве побочного стабильного продукта изобутилен:

В данном случае процесс изомеризации бутана в изобутан сопровождается дегидрированием алканов. В зависимости от условий проведения реакции можно осуществить изомеризацию и (или) дегидрирование алкана, что широко используется в промышленном органическом синтезе.