ЦИКЛОАЛКАНЫ (циклопарафины, полиметилены,
цикланы), насыщенные моноциклич. углеводороды. Циклоалканы и их производные относятся
к алициклическим соединениям.
По числу атомов С. в цикле циклоалканы делят на
малые (3 или 4 атома), обычные (5-7), средние (8-12) и большие (13 и более).
Названия циклоалканов образуют, прибавляя префикс
"цикло" к названию ациклич. неразветвленного алкана с тем же числом атомов
углерода, напр. циклогексан.
Осн. природный источник циклоалканов - нефть (см.
Нафтены).
Низшие циклоалканы- циклопропан и циклобутан -
газы, остальные циклоалканы - жидкости или твердые в-ва (табл.), плохо раств. в воде,
легко - в орг. р-рителях.
СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ЦИКЛОАЛКАНОВ
|
Соединение
|
Мол. м.
|
Т. пл., °С
|
Т. кип., °С/мм
рт. ст.
|
Энергия напряжения,
кДж/моль
|
|
42,08
|
-127,5
|
-32,7/760
|
37,7
|
|
|
56,10
|
-50
|
12/760
|
28,4
|
|
|
70,13
|
-93,9
|
49,3/760
|
5,0
|
|
|
84,16
|
6,5
|
79-81/760
|
0
|
|
|
Циклогептан (суберан)
|
98,19
|
-12
|
118,5/760
|
3,7
|
|
Циклооктан
|
112,21
|
14,3
|
63/45
|
5,1
|
|
Циклононан
|
126,24
|
9,7
|
69/14
|
5,9
|
|
Циклодекан
|
140,27
|
10,8
|
201/760
|
5,0
|
|
Циклоундекан
|
154,30
|
-7,2
|
91/12
|
4,2
|
|
168,32
|
61,6
|
243/760
|
1,25
|
|
|
Циклотридекан
|
182,35
|
23,5
|
128/20
|
1,7
|
|
Циклотетрадекан
|
196,38
|
54
|
131/11
|
0
|
|
Циклопентадекан
|
210,40
|
62,1
|
147/12
|
0,4
|
Для циклоалканов, содержащих более одного заместителя
у разных атомов углерода, возможна цис-транс-изомерия (см.
Изомерия).
Кольца в циклоалканах (за исключением циклопропана)
- неплоские. Так, циклобутан имеет слегка вспученную форму - один из углеродных
атомов располагается выше или ниже плоскости, в к-рой находятся три остальных
атома, циклопентан - конформацию конверта или твист-конформацию, циклогексан
может существовать в двух конформациях кресла, при переходе между к-рыми
(через конформацию ванны) все аксиальные заместители становятся экваториальными
и наоборот (см. Конформационный анализ). Для циклов больших размеров
число конформаций возрастает, поэтому такие соед. существуют в виде неск.
взаимопревращающихся конформеров. Так, для циклогептана возможны 4 устойчивые
конформаций: искаженное кресло (твист-кресло), кресло, ванна, искаженная
ванна (твист-ванна), для циклооктана - 11 конформаций.
Циклоалканы менее устойчивы, чем их ациклич. аналоги.
Мерой относит. устойчивости циклоалканов служит энергия напряжения (см. Напряжение
молекул), значения к-рой приведены в табл. в расчете на одну связь
С — С. Устойчивость циклоалканов увеличивается от циклопропана к циклогексану (последний
- полностью ненапряженное соед.), затем падает к циклононану и снова возрастает
от циклодекана и далее в область больших циклов.
По хим. св-вам циклоалканы, начиная от С5,
подобны предельным алифатич. углеводородам; циклопропан по склонности к
электроф. присоединению напоминает непредельные углеводороды, но пассивнее
их. Циклоалканы вступают в р-ции с изменением величины цикла, раскрытием цикла и
трансаннулярной циклизации (между атомами средних циклов С8-С12).
Получают циклоалканы циклизацией дигалогенидов
(в осн. 3- и 4-членные циклы); гидрированием циклоалкенов или ароматич.
соед.; из функционально замещенных циклоалканов.
См. также Циклогексан, Циклододекан,
Циклопропан.