Циклоалканлар Маъруза режаси

Физик хоссалари. Циклоалканларнинг дастлабки вакиллари газсимон, циклопентандан бошлаб суюқлик. Уларнинг қайнаш, суюқланиш ҳароратлари, зичликлари тегишли тенг сонли алканларникига нисбатан катта. Ҳалқадаги углеродларнинг сони ортиб бориши билан циклоалканларнинг қайнаш ҳароратлари ортиб боради. Айрим циклоалканларнинг муҳим физик катталиклари жадвалда келтирилган.

Номи	Суюқланиш ҳарорати, ^0С	Қайнаш ҳарорати, ^0С	Зичлиги, г/л
Циклопропан	-126,9	-33	0,698
Циклобутан	-80,0	13	0,7038
Метилциклопропан	-177,2	0,7	0,6912
Циклопентан	-94,4	49,9	0,7490
Этилциклопропан	-149,4	34,5	0,677
Циклогексан	-6,5	80,7	0,7781
Метилциклопентан	-142,2	71,9	0,7488

Кимёвий хоссалари. 3-аъзоли циклоалканлар галогенлаш, гидрогалогенлаш, гипогалогенлаш каби кимёвий жараёнларга осон кириша оладилар. Реакция вақтида С – С боғи узилади ҳалқа очилади.


Галогенлаш. Циклопропанга бром билан таъсир этилганда 1,3-дибром пропан ҳосил бўлади:




Циклопропанни хлорлаш реакциясида 1,3-дихлорпропан билан бирга хлор циклопропан ҳам ҳосил бўлади:

Циклобутан ва унинг гомологлари бром билан қийинчилик билан юқори ҳароратда реакцияга киришадилар.

Циклопентан ва циклогексанга галогенлар билан таъсир этилганда, ҳалқа очилмайди ва алмашиниш реакцияси содир бўлади.






Галоидводородлар таъсири. Циклопропан ва циклобутанга галоидводородлар, айниқса водород билан таъсир этилганда бирикиш реакцияси содир бўлади ва ҳалқа очилади:

Юқори аъзоли цикллар галоид водородлар билан реакцияга киришмайдилар.

Водороднинг таъсири. Водород циклопропан ва унинг гомологларига этилен углеводородларига қараганда қийинчилик билан бирикади. Бу реакция юқори ҳароратда платина, палладий ёки никел катализаторлари иштирокида боради. Реакция натижасида тўйинган углеводородлар ҳосил бўлади:

Циклобутанга водороднинг бирикиши циклопропанга нисбатан юқори ҳароратда боради. Яна ҳам юқори ҳароратда водород циклопентанга ҳам бирикиши мумкин.

Оксидловчилар таъсири. Оксидлаш реакцияси ёрдамида циклопарафинларни тегишли этилен углеводородларидан фарқлаш мумкин. Циклопропан ва унинг гомологлари одатдаги ҳароратда ишқорий муҳитда калийперманганат иштирокида жуда секин оксидланадилар. Циклобутан ва юқори цикллар калийперманганат иштирокида оксидланмайдилар ва бу билан улар тўйинган углеводородларни эслатадилар. Циклопарафинларни кучли оксидловчилар ёрдамида оксидлаш натижасида икки асосли кислоталар ҳосил бўлади:

Бу реакция ёрдамида нефт таркибида учрайдиган циклогександан фойдаланиб капролактам, найлон-4,6 ва гексаметилендиамин учун зарур бўлган адипин кислота олинади.

Нитролаш. 5 ва юқори аъзоли циклларни нитролаш тўйинган углеводородларни нитролашдаги каби юқори ҳароратда суюлтирилган нитрат кислота ёрдамида амалга оширилади.


Изомерланиш ва диспропорцияланиш реакциялари. Уч аъзоли циклоалканлар юқори ҳарорат таъсирида этилен углеводородларига изомерланади:




Тўрт аъзоли цикллар этилен углеводородлари ҳосил қилиб парчаланадилар:

Саккиз ва ундан юқори аъзоли цикллар юқори ҳароратда беш ва олти аъзоли цикллар ҳосил қилиб изомерланадилар. Беш ва олти аъзоли цикллар энг барқарор ҳисобланадилар.

Циклопентаннинг алкилалмашган ҳосилалари юқори ҳарорат, катализатор ва босим остида олти аъзоли ҳалқа ҳосил қилиб изомерланадилар. Бу реакциядан саноатда метилциклопентандан циклогексан ҳосил қилишда фойдаланилади:






Олти ва етти аъзоли ҳалқалар юқори ҳарорат, босим ва катализатор иштирокида ҳалқани кичрайтириб ёки кенгайтириб изомерланишлари мумкин:

Уч ва тўрт аъзоли ҳалқаларнинг беқарорлик, беш, олти ва юқори аъзоли ҳалқаларнинг барқарорлик сабабларини Байёр ўзининг кучланишлар назариясида қуйидагича тушунтиради. Ҳалқа қанчалик кичик бўлса, цикл юқори кучланиш остида мавжуд бўлади. Ҳалқа катталашиши билан кучланиш камайиб боради. Байер углеводородларнинг очиқ зангжир ҳосил қилгандаги фазода жойлашишида углерод ва водород орасидаги боғлар орасидаги бурчак (109⁰28’) ва ёпиқ занжир ҳосил қилгандаги ҳолати орасидаги фарқни Байер кучланишининг мезони сифатида қабул қилади.

Масалан, пропандаги углерод ва водород атомлари орасидаги бурчак (109⁰28’) га тенг. Циклопропандаги углерод ва водород атомлари орасидаги бурчак (109⁰28’ – 60⁰):2 = 24⁰44’ га тенг. Шунинг учун циклопропандаги 3 та углерод атоми битта текисликда ётади ва катта кучланиш остида бўлади. Ҳамма углерод атомлари бир текисликда ётганда циклобутан ва циклопропанда (109⁰28’ – 90⁰):2 = 9⁰44’ ва (109⁰28’ – 108⁰):2 = 0⁰44’ га тенг. Лекин тўрт ва беш аъзоли ҳалқалар текис жойлашган эмас.
Байернинг кучланишлар назарияси катта ҳалқаларнинг мавжуд бўлишлигини инкор қилади. Лекин ҳозирги кунда тузилишида 30 дан ортиқ углерод бўлган ёпиқ занжирли бирикмалар синтез қилиб олинган ва улар ўта барқарор бирикмалар эканлиги аниқланган.
Юқори аъзоли циклларнинг барқарорлик сабабини Сакс ва Мор уларнинг молекуласини ҳар хил текисликда жойлашганлигида деб тушунтирадилар. Масалан, циклогексан молекуласи икки хил – «қайиқ» ва «кресло» кўринишида мавжуд бўлиши мумкин.

Циклогексан молекуласининг конформацион модели.

а) «қайиқ» конформацияси; б) «кресло» конформацияси
Айрим вакиллари ва уларнинг ишлатилиши. Циклоалканлар орасида метилциклопентан ва циклогексаннинг аҳамияти каттадир. Метилциклопентан катализатор, босим ва ҳарорат таъсирида циклогексанга айлантирилади. Циклогександан эса циклогексанон ва адипин кислота олинади. Циклогексанон ва адипин кислоталар асосида гексаметилендиамин, капролактам, капрон ва нейлон-4,6 толалари олинади.