Химические свойства циклобутана и его гомологов

Соединения с четырехчленными циклами отличаются от соединений ряда циклопропана меньшей склонностью к раскрытию цикла и большей активностью в реакциях замещения. Реакции присоединения Br2, HBr, HJ, H2, а также реакции окисления протекают при температурах более высоких, чем у циклопропана. Так, реакция гидрирования требует нагревания до 2000С (вместо 800С у циклопропана).

 

Ni 1 +H2 2000C 2 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3

При этом разрыв кольца идет с одинаковой скоростью по любой связи цикла.

 

Химические свойства циклопарафинов с пяти- и шестичленными циклами

Химические поведение циклопентановых и цилогексановых сходно с поведением предельных углеводородов.

1.Наиболее типичными для них реакциями являются реакции замещения водорода, протекающие преимущественно по свободно-радикальному механизму.

а) галоидирование;

 

рассеянный свет +Cl2 - HCl + Cl2 - HCl + Cl2 ... - HCl

б) нитрование.

Проводится в условиях реакции Коновалова под действием разбавленной азотной кислоты при повышенной температуре. Нитруются легче, чем парафины и дают лучшие выходы нитросоединения. Особенно легко реагируют углеводороды с третичным атомом углерода в цикле.

 

t + HO-NO2 H2O + разб.
    1-нитро-1-метициклопентан

Окисление

Пяти- и шестичленные циклы к окислению устойчивы и могут окисляться лишь сильными окислителями при нагревании. В качестве окислителя чаще всего используются концентрированная азотная кислота.

2 HNO3 2 NO2 + H2O + O

  +О +О -Н2О +3О
    циклогексанол   циклогексанон  

 

+3О
  адипиновая кислота

 

В зависимости от условий окисления, можно получить любой из этих продуктов.

 

Реакции термического разложения

Под действием высоких температур без доступа воздуха проходят процессы крекинга или дегидрогенизации.

 

  >6000С 3H2 + Pt 3000C
    бензол
  4500С СН4 +
    циклогексен
>6000С 2Н2 +
    циклопентадиен

Реакции присоединения

нетипичны и известны лишь для пятичленных циклов, которые могут при высоких температурах присоединять водород за счет разрушения цикла.

Pt, Ni +Н2 3000C

При наличии радикала реакция идет, как правило, с разрывом наиболее удаленной связи цикла.

 

Взаимные превращения циклов

Циклические углеводороды способны под влиянием катализаторов, а также в процессе химических реакций претерпевать изомеризацию, которая приводит либо к расширению, либо к сужению цикла.

1.Изомеризация под действием катализаторов.