главная > справочник > химическая энциклопедия:

Циклоалканы

Циклоалканы (циклопарафины, полиметилены, цикланы), насыщенные моноциклические углеводороды. Циклоалканы и их производные относятся к алициклическим соединениям.

По числу атомов углерода 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 ациклического неразветвленного алкана с тем же числом атомов углерода, например циклогексан.

Основной природный источник циклоалканов - нефть

Низшие циклоалканы - циклопропан и циклобутан - газы, остальные циклоалканы - жидкости или твердые вещества (табл.), плохо растворимы в воде, легко - в органических растворителях.

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ЦИКЛОАЛКАНОВ

Для циклоалканов, содержащих более одного заместителя у разных атомов углерода, возможна цис-транс-изомерия.

Кольца в циклоалканах (за исключением циклопропана) - неплоские. Так, циклобутан имеет слегка вспученную форму - один из углеродных атомов располагается выше или ниже плоскости, в которой находятся три остальных атома, циклопентан - конформацию конверта или твист-конформацию, циклогексан может существовать в двух конформациях кресла, при переходе между которыми (через конформацию ванны) все аксиальные заместители становятся экваториальными и наоборот. Для циклов больших размеров число конформаций возрастает, поэтому такие соединения существуют в виде нескольких 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 ациклические аналоги. Мерой относительной устойчивости циклоалканов служит энергия напряжения, значения которой приведены в таблице в расчете на одну связь С-С. Устойчивость циклоалканов увеличивается от циклопропана к циклогексан. (последний - полностью ненапряженное соединению), затем падает к циклононану и снова возрастает от циклодекана и далее в область больших циклов.

По химическим свойствам циклоалканы, начиная от С₅, подобны предельным алифатическим углеводородам; циклопропан по склонности к электрофильному присоединению напоминает непредельные углеводороды, но пассивнее их. Циклоалканы вступают в реакции с изменением величины цикла, раскрытием цикла и трансаннулярной циклизации (между атомами средних циклов С₈-С₁₂).

Получают циклоалканы циклизацией дигалогенидов (в основном, 3- и 4-членные циклы); гидрированием циклоалкенов или ароматических соединений; из функционально замещенных циклоалканов.

См. также Циклогексан, Циклододекан. Циклопропан.