Физические свойства

Циклизация углеродной цепи приводит к повышению Т_кип, плотности и показателя преломления.

	Ткип, ^0С	d^420, г/см^3	nd^20
Циклопентан	49,00	0,740	1,4065
Цис-2-пентен	36,94	0,656	1,3700
Пентан	36,00	0,626	1,3577

Циклопропан и циклобутан – газы, следующие члены ряда – жидкости и твердые вещества. Растворимость в воде – ничтожна. В органических растворителях она несколько иная, чем у соединений открытого строения, например, в анилине циклопарафины растворяются лучше, чем парафины. Это используется в анализе углеводородных смесей (метод анилиновых точек).

Химические свойства

Зависят от величины цикла. Согласно теории Байера, устойчивость цикла тем меньше, чем больше отклонение валентного угла в цикле от тетраэдрического. В циклах с шестью и более атомами углерода угловое напряжение фактически отсутствует, почти нет его у циклопентана. Они ведут себя как предельные углеводороды. Соединения с трех- и четырехчленными циклами менее прочны. Напряженная С-С связь в таких циклах легко рвется, и они преимущественно дают реакции за счет разрушения кольца, приближаясь по свойствам к олефинам.

Химические свойства соединений с трехчленными циклами

Циклопропановое кольцо обладает наибольшей напряженностью. Это объясняется необычным видом С-С связей. Максимальные перекрывания электронных облаков в циклопропане не находятся на прямой, соединяющей центры атомов углерода, а расположены на некотором расстоянии – вне треугольника молекулы (банановые связи).

Такое расположение связей энергетически оказывается более выгодным. Образующиеся “банановые связи” занимают промежуточное положение между обычными и -связями. Гибридизация электронного облака атома углерода в циклопропане отличается от обычной sp³-гибридизации. Угол между связями в циклопропане =109⁰28^/ (вместо 60⁰), угол Н-С-Н =120⁰ (как при sp²-гибридизации). Поэтому циклопропан и его гомологи по свойствам близки к олефинам. Наиболее характерными для ни циклопропан и его гомологи х являются реакции присоединения, протекающие при действии свободно-радикальных или электрофильных реагентов. Сравнительно легко вступают они в реакции окисления под действием сильных окислителей и в реакции конденсации с другими органическими соединениями, изомеризуются. Все эти виды превращений идут за счет разрыва С-С связи в трехчленном цикле.

1.Реакции присоединения

а) присоединение водорода

	Ni + H2 80^0C
метилциклопропан		изобутан

Разрыв кольца может идти по любой связи, но преимущественно в наиболее удаленном положении от радикала

б) присоединение галогенов

солнечный свет (кислород) + Br2 медленно

(бромная вода не действует)

При действии хлора наряду с присоединением происходит и реакция замещения, например, при хлорировании на свету.

	+ Cl2 - h -HCl	Cl-CH2-CH2-CH2-Cl
			+Cl2 -HCl

в) присоединение галогеноводородов

t + HI

реакция протекает в соответствии с правилом Марковникова (протон идет к наиболее гидрированному углероду цикла).

2.Реакции окисления

+[O] HNO3 -H2O KMnO4 конц.

При нагревании с концентрированным KMnO₄ или другими сильными окислителями (HNO₃, кислород в присутствии катализаторов) происходит разрыв кольца и окисление до двухосновных кислот.

3.Реакции конденсации с ароматическими углеводородами

	+		AlCl3 безв.
				пропилбензол

Алкилирование ароматических углеводородов циклопропаном позволяет ввести боковую цепь нормального строения (к реакции полимеризации трехчленные циклы не способны).

4.Изомеризация с образованием олефинов происходит при пропускании углеводорода через раскаленные трубки. В присутствии катализаторов температура реакции снижается до 50-100⁰С.

		Al2O3, 100^0C Fe, Pt, 50-70^0С			(1)
			СH3-CH2-CH2-CH=CH2 (2)
			CH3-CH2-CH=CH-CH3 (3)