ЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Циклические соединения, молекулы которых имеют замкнутые цепи (циклы) атомов, подразделяются на два класса:

1. Карбоциклические соединения, содержащие в цикле только атомы углерода.

2. Гетероциклические — соединения, содержащие в цикле кроме атомов углерода атомы других элементов (азот, сера, кислород и др.).

Карбоциклические соединения также подразделяются на две группы:

А. Алициклические — соединения, сходные по свойствам алифатическими углеводородами (отсюда одинаковая приставка али).

Б. Ароматические — соединения, которые отличаются тем, что содержат особую циклическую группировку из шести атомов углерода (названную бензольным ядром), определяющую специфические свойства соединений ароматического ряда.

17. АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Полиметиленовые углеводороды (циклопарафины)

Полиметиленовыми углеводородами называются углеводороды, состоящие из метиленовых групп, замкнутых в кольцо. Общая формула углеводородов этого класса т. е. они содержат на 2 атома водорода меньше, чем соответствующие алифатические углеводороды.

Номенклатура. Полиметилеиовые углеводороды обычно носят названия соответствующих парафиновых углеводородов с приставкой цикло, например:

Свойства. Первые два представителя, циклопропан и циклобутан, при нормальных условиях — газы; следующие три жидкости; высшие полиметиленовые углеводороды — твердые вещества. Полиметиленовые углеводороды нерастворимы в воде, относительная плотность их меньше единицы.

По химическим свойствам циклопарафины очень близки к парафиновым углеводородам. Они довольно стойки к действию многих реагентов и вступают в реакции, в основном характерные для предельных углеводородов жирного ряда.

Например, при взаимодействии с галоидами происходит реакция замещения:

Исключение по своим химическим свойствам представляют первые два представителя — циклопропан и циклобутан.

Они напоминают ненасыщенные углеводороды. Так, при действии на них галоидов происходит реакция присоединения с разрывом кольца и образованием дигалоидпроизводных жирного ряда:

Чем объясняются такие аномальные свойства циклопропана и циклобутана?

Если измерить углы между четырьмя валентностями атома углерода, направленными к углам тетраэдра в модели Вант-Гоффа (стр. 171), то каждый угол окажется равным Когда 3 атома углерода образуют трехчленное кольцо, как в случае циклопропана, то каждая валентность отклоняется от своего нормального положения на 24° 44; в случае четырехчленного кольца — на 9° 44; пятичленного — на и шестичленного — на 5° 16. Таким образом, наименее напряженными циклами, в которых отклонение направлений сил валентностей атомов углерода от нормального положения является наименьшим, будут пяти- и шестичленные циклы, а наиболее напряженными — трех- и четырехчленные циклы. Этим объясняются аномальные свойства циклопропана и циклобутана.

Изучение строения циклогексана привело к созданию конформационных представлений — области стереохимии, изучающей конформации (структуры), возникающие в результате

вращения в молекуле атомов или групп атомов вокруг простых (ординарных) связей. Наличие разных конформаций при одном и том же химическом строении молекулы является следствием взаимного отталкивания атомов и трупп атомов при их сближении. Для циклогексана возможны конформации «ванны» и «кресла», схематические изображаемые следующим образом:

При обычной температуре циклогексан существует в основном в форме «кресла». В зависимости от характера замещающих групп в кольце циклогексана и сопряженных с ним других циклов устойчивой является та или иная его конформация.

Способы получения. Наиболее распространенным синтетичен ским способом получения циклопарафинов является метод отщепления атомов галоида от дигалоидпроизводных парафинового ряда:

В природе циклопарафины встречаются в значительных количествах в некоторых сортах нефти (в СССР, например, в бакинской нефти). Поэтому их также называют нафтенами.