Что такое дегидроциклизация кратко

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса " " на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки - помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация - такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Дегидроциклизация протекает с поглощением теплоты ( около 250 кДж / моль), поэтому константа равновесия реакции возрастает с повышением температуры. Однако на практике для уменьшения отложений кокса на катализаторе процесс проводят под повышенным давлением водорода. [2]

Дегидроциклизация является процессом, обратным гидроге-нолизу С - С-связей. [3]

Дегидроциклизация представляет собой принципиально другой путь достижения той же цели. [4]

Дегидроциклизация вызывает потерю восьми атомов водорода на превращенную молекулу и, кроме того, существенный сдвиг в плотности при превращении пар; фтаов в ароматические, поэтому условия выхода не столь благоприятны, как при превращения нефтеиов в ароматические, где теряется только шесть атомов водорода на молекулу и изменение плотности значительно меньше. [5]

Дегидроциклизация протекает с поглощением теплоты ( около 250 кДж / моль), поэтому константа равновесия реакции возрастает с повышением температуры. Однако на практике для уменьшения отложений кокса на катализаторе процесс проводят под повышенным давлением водорода. [6]

Дегидроциклизации благоприятствуют высокие температуры, низкие давления и низкие объемные скорости; наблюдалась конверсия н-гептана в ароматические углеводороды до 58 % мол. Считают, что при конверсии парафинов [155] сначала образуются алкилбензолы с большими ал-кильными заместителями, которые гидрируются в соответствующие нафтены. [7]

Дегидроциклизация - гептенов в условиях импульсного режима и в обычной проточной установке. [8]

Дегидроциклизация индивидуальных - гептенов на алюмохромокалиевом катализаторе. [9]

Дегидроциклизация - гексана на алюмомолибденокалиевом катализаторе в импульсном режиме. [10]

Дегидроциклизация - гептана и 2 4-диметилпентана в присутствии алюмопалладиевого катализатора. [11]

Дегидроциклизация - гексана в присутствии родия, нанесенного на окись алкминия. [12]

Дегидроциклизация триена протекает еще быстрее чем диена: при 450 С на 10 мг катализатора выход толуола из гептатриена примерно в 30 - 40 раз больше, чем из гептадиена. В продуктах реакции содержится также и мртилциклогексадиен. [13]

Термическая дегидроциклизация - процесс, широко применяемый при синтезе различных термостойких полимеров; она представляет собой новый тип пиролиза, проходящий с отщеплением только воды. Традиционный пиролиз также часто включает поликонденсационпый процесс, происходящий с отщеплением летучих продуктов: воды, углекислоты, окиси углерода, водорода, метана и других насыщенных и ненасыщенных углеводородов, бензола и других ароматических соединений. Состав этих летучих продуктов изменяется в зависимости от температуры и условий проведения пиролиза. Нелетучими продуктами оказываются кокс или графит, строение и свойства которых также зависят от строения исходных веществ и условий пиролиза. [14]

Арены - ароматические углеводороды, содержащие одно или несколько бензольных колец. Бензольное кольцо составляют 6 атомов углерода, между которыми чередуются двойные и одинарные связи.

Важно заметить, что двойные связи в молекуле бензола не фиксированы, а постоянно перемещаются по кругу.

Арены также называют ароматическими углеводородами. Первый член гомологического ряда - бензол - C₆H₆. Общая формула их гомологического ряда - C_nH_2n-6.

Долгое время структурная формула бензола оставалась тайной. Предложенная Кекуле формула с тремя двойными связями не могла объяснить то, что бензол не вступает в реакции присоединения. Как уже было сказано выше, по современным представлениям двойные связи в молекуле бензола постоянно перемещаются, поэтому более верно рисовать их в виде кольца.

За счет чередования двойных связей в молекуле бензола формируется сопряжение. Все атомы углерода находятся в состоянии sp 2 гибридизации. Валентный угол - 120°.

Номенклатура и изомерия аренов

Названия аренов формируются путем добавления названий заместителей к главной цепи - бензольному кольцу: бензол, метилбензол (толуол), этилбензол, пропилбензол и т.д. Заместители, как обычно, перечисляются в алфавитном порядке. Если в бензольном кольце несколько заместителей, то выбирают кратчайший путь между ними.

Для аренов характерна структурная изомерия, связанная с положением заместителей. Например, два заместителя в бензольном кольце могут располагаться в разных положениях.

Название положения заместителей в бензольном кольце формируется на основе их расположения относительно друг друга. Оно обозначается приставками орто-, мета- и пара. Ниже вы найдете мнемонические подсказки для их успешного запоминания ;)

Получение аренов

Реакция Зелинского (тримеризация ацетилена)

Данная реакция протекает при пропускании ацетилена над активированным углем при t = 400°C. В результате образуется ароматический углеводород - бензол.

В случае, если к ацетилену добавить пропин, то становится возможным получение толуола. Увеличивая долю пропина, в конечном итоге можно добиться образования 1,3,5-триметилбензола.

В ходе таких реакций, протекающих при повышенной температуре и в присутствии катализатора - Cr₂O₃, линейная структура алкана замыкается в цикл, отщепляется водород.

При дегидроциклизации гептана получается толуол.

В результате дегидрирования уже "готовых" циклов - циклоалканов, отщепляются 3 моль водорода, и образуется соответствующий арен, с теми же заместителями, которые были у циклоалкана.

Синтез Дюма заключается в сплавлении солей карбоновых кислот с щелочами. В результате такой реакции возможно образование различных органических веществ, в том числе аренов.

Химические свойства аренов

Арены - ароматические углеводороды, которые содержат бензольное кольцо с сопряженными двойными связями. Эта особенность делает реакции присоединения тяжело протекающими (и тем не менее возможными!)

Запомните, что, в отличие от других непредельных соединений, бензол и его гомологи не обесцвечивают бромную воду и раствор перманганата калия.

При повышенной температуре и наличии катализатора, водород способен разорвать двойные связи в бензольном кольце и превратить арен в циклоалкан.

Реакция бензола с хлором на свету приводит к образованию гексахлорциклогексана, если же использовать только катализатор, то образуется хлорбензол.

Реакции с толуолом протекают иначе: при УФ-свете хлор направляется в радикал метил и замещает атом водорода в нем, при действии катализатора хлор замещает один атом водорода в бензольном кольце (в орто- или пара-положении).

Почему хлор направляется именно в орто- и пара-положения относительно метильной группы? Здесь самое время коснуться темы ориентантов I (орто-, пара-ориентантов) и II порядков (мета-ориентанты).

К ориентантам первого порядка относятся группы: NH₂, OH, OR, CR₃, CHR₂, CH₂R, галогены. К ориентантам второго: NO₂, CN, SO₃H, CCl₃, CHO, COOH, COOR.

Например, ориентант I порядка, гидроксогруппа OH, обеспечивает протекание хлорирования в орто- и пара-положениях. А карбоксильная группа COOH, ориентант II порядка, обуславливает хлорирование в мета-положениях.

Арены вступают в реакции нитрования, протекающие при повышенной температуре и в присутствии серной кислоты, обладающей водоотнимающими свойствами.

Алкилирование аренов осуществляется путем введения алкильного радикала в молекулу бензола. Алкильным радикалом чаще всего выступает алкен или галогеналкан. В подобных реакциях используют катализатор AlCl₃.

В случае если для алкилирования используется алкен, то с молекулой бензола соединяется наименее гидрированный атом углерода алкена, прилежащий к двойной связи. Один атом водорода переходит из бензольного кольца к радикалу.

Арены, как и все органические вещества, сгорают с образованием углекислого газа и воды.

При неполном окислении гомологи бензола способны окисляться до бензойной кислоты (при подкислении раствора серной кислотой). Сам бензол не вступает в реакцию окисления с KMnO₄, не обесцвечивает его раствор.

В реакцию полимеризации способен вступать стирол (винилбензол), в радикале которого содержится двойная связь.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Алканы выделяют из природных источников (природный и попутный газ, нефть, каменный уголь).

Газообразные алканы получают из природного и попутных нефтяных газов, а твердые алканы - из нефти. Природной смесью твёрдых высокомолекулярных алканов является горный воск - природный битум.

Метан широко распространен в природе. Он является главной составной частью многих горючих газов как природных (80-97%), так и искусственных, выделяющихся при сухой перегонке дерева, торфа, каменного угля, а также при крекинге нефти. Природные газы, особенно попутные газы нефтяных месторождений, помимо метана содержат этан, пропан, бутан и пентан.

Метан выделяется со дня болот и из каменноугольных пластов в рудниках, где он образуется при медленном разложении растительных остатков без доступа воздуха. Поэтому метан часто называют болотным или рудничным газом.

В промышленности

1. Получение алканов из природных источников (нефть, природный газ)

Общие способы получения

1. Синтезом из водяного газа(СО+Н₂) получают смесь алканов:

2. Каталитическое гидрирование(+Н₂)непредельных углеводородов

При гидрировании циклопропана образуется пропан:

3. Взаимодействие галогеналканов с металлическим натрием(реакция Вюрца)

Легче реакция происходит с алкилиодидами и алкилбромидами, труднее – с алкилхлоридами.

Происходит димеризация углеродной цепи исходного галогеналкана, образуется алкан с четным числом атомов углерода в цепи:

Если в реакции участвуют разные галогеналканы, то образуется смесь алканов:

Например, при взаимодействии метил- и этилиодидов с натрием наряду с пропаном образуется этан и бутан:

Реакцию Вюрца невозможно использовать для третичных алкилгалогенидов, т.к. вместо алкана с удвоенным числом атомов углерода образуется смесь алкана и алкена с исходным углеродным скелетом.

4. Электролиз растворов солей карбоновых кислот(реакция Кольбе)

На примере ацетата натрия

В водном растворе ацетат натрия практически полностью диссоциирует:

При этом на катод притягиваются катионы натрия Na + и молекулы воды H₂O.

Разряжаться на катоде будут молекулы воды:

На аноде окисляются ацетат-ионы, а именно, атом углерода карбоксильной группы.

При этом от карбоксильной группы отрывается углекислый газ и остаются метильные радикалы, которые образуют газообразный этан:

Суммарное уравнение электролиза водного раствора ацетата натрия:

5. Синтез Гриньяра (реактив Гриньяра – магнийорганическое соединение; например метилмагнийхлорид)

Специфические способы получения

а) Синтезом на основеводяного газа из оксида углерода (II) и водорода можно получить метан (синтез Фишера-Тропша):

б) Метан можно получить синтезом из простых веществ при нагревании, повышенном давлении в присутствии катализатора (Ni):

в) Гидролиз карбида алюминия (получение метана)

г) Взаимодействие карбида алюминия с сильными кислотами

д) Сплавление солей уксусной кислоты со щелочами(реакция Дюма) – реакция декарбоксилирования (отщепление (элиминирование) молекулы углекислого газа)

ЦИКЛОАЛКАНЫ

1. Дегидрогалогенирование дигалогеналканов

Реакция Вюрца применяется для внутримолекулярных конденсаций. Этим путем можно получать циклоалканы заданного строения.

При взаимодействии 1,4-дибромбутана с металлическим натрием можно получить циклобутан (реакция Густавсона):

Из 1,3-дибромпропана под действием металлического цинка и йодида натрия, как активатора, может быть получен циклопропан:

2. Каталитическое гидрирование аренов

Среди продуктов – смесь цис- и трансизомеров.

АЛКЕНЫ

Общие способы получения

1. Дегидрирование алканов

При дегидрировании алканов, содержащих от 2 до 4 атомов углерода в молекуле, образуются двойные и тройные связи.

При дегидрировании бутана под действием металлических катализаторов образуется смесь продуктов. Преимущественно образуется бутен-2:

Если бутан нагревать в присутствии оксида хрома (III), преимущественно образуется бутадиен-1,3:

2. Крекинг алканов

Крекинг -это реакция разложения алкана с длинной углеродной цепью на алканы и алкены с более короткой углеродной цепью. При этом получается смесь алканов и алкенов с различной длиной углеродной цепи и различной молекулярной массой.

РЕАКЦИИ ЭЛИМИНИРОВНИЯ – реакции отщепления, при которых от двух соседних атомов углерода отщепляются атомы или группы атомов, а между атомами углерода образуется пи-связь.

3. Дегидрогалогенирование моногалогеналканов

Галогеналканы взаимодействуют с щелочами в спиртовом растворе. При этом происходит дегидрогалогенирование – отщепление (элиминирование) атомов водорода и галогена от галогеналкана.

При взаимодействии хлорбутана с спиртовым раствором гидроксида натрия образуется бутилен.

При отщеплении галогена и водорода от некоторых галогеналканов могут образоваться различные органические продукты. В таком случае выполняется правило Зайцева: отщепление атома водорода при дегидрогалогенировании и дегидратации происходит преимущественно от наименее гидрогенизированного атома углерода.

4. Дегидратация спиртов

При нагревании спиртов (выше 140 о С) в присутствии водоотнимающих веществ (концентрированная серная кислота, фосфорная кислота) или катализаторов (оксид алюминия) протекает дегидратация. Дегидратация - это отщепление молекул воды.

Дегидратация более сложных молекул также протекает по правилу Марковникова.

5. Дегалогенирование галогеналканов

Дигалогеналканы, в молекулах которых два атома галогена расположены у соседних атомов углерода, реагируют с активными металлами с образованием алкенов.

Как правило, для отщепления используют двухвалентные активные металлы - цинк или магний.

АЛКАДИЕНЫ

1. Дегидрирование алканов

Отщепление водорода от бутана - это промышленный способ получения дивинила.Реакция протекает при нагревании в присутствии оксида хрома (III):

Изопрен получают каталитическим дегидрированием изопентана (2-метилбутана):

2. Дегидратация двухатомных спиртов (группы –ОН должны располагаться через одну)

Под действием серной кислоты вода отщепляется от бутандиола-1,3. При этом образуется дивинил и вода:

1,3-Дихлорбутан реагирует со спиртовым раствором гидроксида калия с образованием бутадиена-1,3:

1. Синтез Лебедева (дегидрирование и одновременная дегидратация)

Нагревание этанола в присутствии катализатора (смесь оксидов Al₂O₃, MgO, ZnO) – это промышленный способ получения дивинила из этанола (синтез Лебедева).

При этом образуются бутадиен-1,3, вода и водород:

АЛКИНЫ

Общие способы получения

1. Дегидрирование алканов

При дегидрировании алканов, содержащих от двух до трех атомов углерода в молекуле, образуются двойные и тройные связи.

2. Дегидрогалогенирование дигалогеналканов

Дигалогеналканы, в молекулах которых два атома галогена расположены у одного, либо у соседних атомов углерода, реагируют с избытком спиртового раствора щелочей с образованием алкинов.

1,2-дихлорпропан реагирует со спиртовым раствором гидроксида натрия

1,1-дихлорпропан реагирует со спиртовым раствором щелочи с образованием пропина.

3. Алкилирование соединений алкинов с металлами

Ацетилениды, пропиниды и прочие соединения алкинов с металлами реагируют с галогеналканами с образованием гомологов алкинов. При этом происходит удлиннение исходной молекулы алкина.

Специфические способы получения

1. Пиролиз метана.

Пиролиз метана -это промышленный способ получения ацетилена.

Реакцию проводят, очень быстро пропуская метан между электродами (электродуговой способ) - примерно 0,1-0,01 секунды при температуре 1500 о С.

Если процесс проводить дольше, то метан разлагается на углерод и водород

2. Карбидный способ

Лабораторный способ получения ацетилена – водный или кислотный гидролиз карбида кальция CaC₂.

В кислой среде образуется ацетилен и соответствующая соль:

Карбид кальция можно получить, нагревая оксид кальция с углеродом:

АРЕНЫ

1. (реакция Вюрца-Фиттига).

Дегидроциклизация алканов

Алканы с углеродной цепью, содержащей 6 и более атомов углерода в главной цепи, при дегидрировании образуют устойчивые шестиатомные циклы, т.е. циклогексан и его гомологи, которые далее превращаются в ароматические углеводороды.

Гексан при нагревании в присутствии оксида хрома (III) в зависимости от условий может образовать циклогексан и потом бензол:

Гептан при дегидрировании в присутствии катализатора образует метилциклогексан и далее толуол:

3. Дегидрирование циклоалканов

При дегидрировании циклогексана и его гомологов при нагревании в присутствии катализатора образуется бензол или соответствующие гомологи бензола.

При нагревании метилциклогексана в присутствии палладия образуется толуол и водород

4. Декарбоксилирование солей бензойной кислоты

Реакция Дюма - это взаимодействие солей карбоновых кислот с щелочами при сплавлении.

R–COONa + NaOH → R–H + Na₂CO₃

Декарбоксилирование - это отщепление (элиминирование) молекулы углекислого газа из карбоксильной группы (-COOH) или органической кислоты или карбоксилатной группы (-COOMe) соли органической кислоты.

Взаимодействие бензоата натрия с гидроксидом натрия в расплаве протекает аналогично реакции получения алканов по реакции Дюма с образованием бензола и карбоната натрия:

5. Алкилирование бензола и его гомологов

Арены взаимодействуют с галогеналканами в присутствии катализаторов (AlCl_3, FeBr₃ и др.) с образованием гомологов бензола.

Ароматические углеводороды взаимодействуют с алкенами в присутствии хлорида алюминия, бромида железа (III), фосфорной кислоты и др.

Алкилирование спиртами протекает в присутствии концентрированной серной кислоты.

6. Тримеризация ацетилена

При нагревании ацетилена под давлением над активированным углем молекулы ацетилена соединяются, образуя бензол.

Читайте также:

  
• Педагогический состав школа 1794
  
• Какие предметы входят в филологию в школе
  
• Гренки с сыром как в детском саду
  
• Что такое географические объекты 5 класс определение кратко и понятно
  
• Чем похожи марс и земля кратко