2. Нитрование (реакция Коновалова)

СН₃СН₂СН₃ +НNO₃  CH₃CHCH₃ + H₂O



NO₂ 2-нитропропан

Наиболее легко реакция протекает по третичному атому углерода и труднее – по первичному.

Механизм реакции.

1. НОNO₂  NO₂^ + ^OH

2. СН₃СН₂СН₃ +^OH  СН₃СН^СН₃ + H₂O

3. СН₃СН^СН₃ + NO₂^  CH₃CHCH₃



NO₂

3. Сульфирование и сульфохлорирование.

С₆Н₁₄ + Н₂SO₄  С₆Н₁₃SO₃H + Н₂О (гексилсульфоновая кислота)

Однако прямое сульфирование алканов протекает с трудом, лучше идет сульфирование при совместном действии SO₂ и Cl₂ (сульфохлорирование):

СН₄ + SO₂ + Cl₂  СН₃SO₂Cl + HCl (метилсульфонилхлорид)

Механизм реакции.

1. Cl₂  Cl^ + Cl^

2. СН₄ + Cl^  СН₃^ + HCl

3. СН₃^ + SO₂  СН₃SО₂^

4. СН₃SO₂^ + Cl₂  СН₃SО₂Cl + Cl^

СН₃SO₂Cl + 2NaOH  СН₃SO₂ONa + NaCl + H₂O

Соли алкансульфокислот имеют широкое практическое значение: ПАВ, моющие средства, эмульгаторы, ингибиторы коррозии.

Аналогично проходит и сульфоокисление:

СН₄ + SO₂ + О₂  СН₃SO₂ОН + Н₂О (метилсульфокислота)

4. Окисление.

Алканы – наиболее трудно окисляемые органические соединения. Даже сильные окислители при комнатной температуре не действуют на алканы. Окисление проходит только в очень жестких условиях. В присутствии большого количества кислорода при высоких температурах алканы полностью сгорают:

С₃Н₈ + 5О₂  3СО₂ + 4Н₂О

При температуре 120-160⁰С образуется смесь продуктов окисления:

СН₃СН₂СН₃ + О₂  СН₃СНСН₃



ООН (гидроперекись изопропана)

[О]

СН₃СНСН₃  СН₃СН + СН₃ОН  СН₃СООН

 

ООН  СН₃ССН₃ + Н₂О



О

5. Изомеризация.

Изомеризация алканов – это реакция, связанная с перестройкой углеродного скелета молекулы. Она проходит при нагревании с кислотами Льюиса (AlCl₃, AlBr₃):

AlBr₃

СН₃СН₂СН₂СН₃  СН₃СНСН₃



СН₃

6. Дегидрирование.

Дегидрирование алканов используется в промышленности для получения различных ненасыщенных углеводородов. В качестве катализаторов применяют металлы (Pt, Pd, Ni, Fe) и оксиды (Сr₂O₃, Fe₂O₃, ZnO) и др.

Низшие алканы (С₂-С₄) при дегидрировании превращаются в алкены, а из бутана, в зависимости от катализатора и условий реакции, может получиться и бутадиен-1,3:

СН₂=СНСН₂СН₃ + СН₃СН=СНСН₃ + Н₂

СН₃СН₂СН₂СН₃  бутен-1 бутен-2

СН₂=СНСН=СН₂ + 2Н₂

Алкены, содержащие пять атомов углерода в главной цепи (но не более), подвергаются дегидроциклизации с образованием циклопентанового углеводорода:

СН₃СНСН₂СНСН₃  + Н₂

 

СН₃ СН₃

Если в цепи алкана содержится 6 и более атомов углерода, то образующийся циклогексан подвергается дальнейшему дегидрированию с образованием энергетически более выгодного ароматического кольца:

СН₃(СН₂)₅СН₃ 

7. Крекинг.

Крекинг – это термическое расщепление углеводородов нефти. Осуществляется при температуре 450-600⁰С или в присутствии катализаторов. Крекинг сопровождается разрывом связей СН и СС, что приводит к смеси насыщенных и ненасыщенных углеводородов с меньшей длиной цепи:

С₈Н₁₈  С₄Н₁₀ + С₄Н₈

Состав продуктов крекинга зависит от исходного сырья, типа катализатора и технологического режима. Крекинг является важнейшим методом химической переработки нефти, который дает ценное химическое сырье и различные виды топлива.

АЛКЕНЫ.

(олефины, непредельные, ненасыщенные углеводороды)

Общая формула алкенов С_nH_2n

Алкены содержат одну двойную углерод-углеродную связь. Родоначальник ряда этилен (этен) СН₂=СН₂.

n=2 С₂Н₄ этен n=4 С₄Н₈ бутен

n=3 С₃Н₆ пропен n=5 С₅Н₁₀ пентен и т.д.

Физические свойства.

С₂ – С₄ – газы. С₅ – С₁₇ – жидкости. С₁₈ – твердые вещества.

Все алкены практически нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в углеводородах, бензоле, диэтиловом эфире.

Способы получения.