Термическое разложение алканов, крекинг

При температуре 500 – 700 ^оС алканы распадаются с образованием углеводоров с меньшей молекулярной массой, содержащих насы-

щенные и ненасыщенные соединения. При этом разрываются C–C-связи, а не C–H-связи, т.к. энергия разрыва последних значительно выше. Гомолиз ковалентной связи (реакция 1) приводит к образованию двух свободных радикалов, которые дальше могут реагировать по-разному. Например, радикал может оторвать атом водорода от молекулы алкана с образованием алкана меньшего размера и нового радикала (реакция 2). Вновь образовавшийся радикал может расщепиться на меньший радикал и алкен (реакция 3).

В результате подобных реакций большие молекулы превращаются в смесь алканов и алкенов меньшей молекулярной массы.

Ионные реакции алканов

Наиболее характерными реакциями алканов являются реакции радикального замещения, однако в определенных условиях могут осуществляться реакции с электрофильными реагентами: протоном H⁺, карбокатионами CH₃⁺ и др., ионом нитрония NO₂⁺.

Алканы реагируют с протоном суперкислот, из которых чаще всего используют фторсульфоновую кислоту FSO₂OH в смеси с кислотой Льюиса SbF₅ в среде жидкого SO₂ или SO₂ClF.

Электрофильное алкилирование осуществляется при взаимодействии алканов с соединениями, содержащими карбокатионы.

Методы синтеза алканов

Алканы можно получать в практически неограниченном количестве из природного газа и нефти. Однако выделение индивидуальных углеводородов с увеличением в них числа атомов углерода является трудной задачей, так как при этом резко возрастает число изомерных соединений и одновременно уменьшаются различия в их физических свойствах. Поэтому для получения индивидуальных углеводородов используются синтетические методы.

Гидрирование алкенов и алкинов

Ненасыщенные углеводороды (алкены, алкины, углеводороды с несколькими кратными связями) могут быть превращены в алканы путём каталитического гидрирования. В качестве катализатора используются мелкодисперсные платина, палладий или никель. Такие катализаторы активируют как водород, так и алкен.

Реакция Вюрца

При взаимодействии первичных галогеналканов с металлическим натрием образуются алканы с удвоенным числом атомов углерода. Эта реакция пригодна, прежде всего, для получения высших алканов симметричного строения.

Реакционная способность галогеналканов уменьшается в ряду: R–I > R–Br > R–Cl.

Алканы строения R–R^' можно получить, используя несколько изменённую реакцию Вюрца: взаимодействие диалкилкупрата лития LiR₂Cu с алкилгалогенидом R^'I. Наибольшие выходы получаются, когда алкильная группа диалкилкупрата первичная или вторичная, а алкильная группа алкилгалогенида - первичная.

Диалкилкупраты получают двухстадийным способом, реакции ведутся в среде абсолютного диэтилового эфира.