Почему прекращен выпуск циклопропана. Значение слова циклопропан в справочнике лекарственных средств

Циклопропан

ЦИКЛОПРОПАН (Cyclopropanum).

Синоним: Cyclopropane.

Безцветный горючий газ с характерным запахом, напоминающим запах петролейного эфира, едкого вкуса. Относительная плотность 1, 879. При температуре 4 - 20 С и давлении 5 атм переходит в жидкое состояние; температура кипения циклопропана при атмосферном давлении - 347 С. Мало растворим в воде (один объем газа при + 20 С растворим в 2, 85 объема воды). Легко растворим в спирте, петролейном эфире, хлороформе и жирных маслах.

В организме циклопропан не разрушается и выделяется в неизменном виде почти полностью через 10 мин после прекращения ингаляции.

Циклопропан не оказывает выраженного влияния на функции печени и почек; несколько понижает диурез. Иногда при наркозе циклопропаном наступает кратковременная гипергликемия, связанная с возбуждением адренореактивных систем. Этот эффект менее выражен, чем при применении эфира.

Циклопропан оказывает возбуждающее влияние на холинореактивные системы организма и вызывает некоторое замедление пульса, возможны аритмии. Под влиянием циклопропана сильно повышается чувсвительность миокарда к адреналину; введение адреналина при наркозе циклопропаном может вызвать фибрилляцию желудочков.

Артериальное давление во время наркоза несколько повышается, что может привести к некоторому усилению кровоточивости.

Циклопропан используется для вводного и основного наркоза (циклопропан с кислородом); чаще применяется в комбинации с другими средствами для наркоза (закись азота, эфир) и с мышечными релаксантами. Показан больным с заболеваниями легких, так как не вызывает раздражения слизистых оболочек дыхательных путей. Его можно назначать при болезнях печени и при диабете.

Циклопропановый наркоз может применяться для кратковременных оперативных вмешательств.

Циклопропан применяют в смеси с кислородом по закрытой и полузакрытой системе (иногда по полуоткрытой) с использованием наркозных аппаратов с дозиметрами. Для поддержания наркоза используют 15 - 18 % циклопропана. Введение в наркоз осуществляется более высокими концентрациями циклопропана. К моменту окончания операции подачу циклопропана прекращают, и через 2 - 5 мин. вдыхания чистого кислорода больные просыпаются.

Подача кислорода должна производиться непрерывно. Необходимо следить за тем, чтобы сохранялась достаточная вентиляция легких и происходило освобождение организма от углекислоты.

Иногда циклопропан применяют как составную часть. После вводного внутривенного наркоза тиопентал-натрием подают (по полузакрытому способу) смесь газов в следующем соотношении: закись азота - 1 часть, кислород - 2 части, циклопропан - 0, 4 части.

При использовании этой смеси необходимо после окончания обезболивания исключать наркотизирующие компоненты в определенной последовательности (во избежание развития гипоксии): сначала прекращают подачу циклопропана, через 2 - 3 мин - закиси азота и еще через такой же срок - кислорода.

При правильном дозировании циклопропана наркоз протекает без осложнений, больные быстро просыпаются после окончания ингаляции. В случае передозировки возможны остановка дыхания и угнетение сердечной деятельности вплоть до остановки сердца.

В связи с быстрым пробуждением после прекращения наркоза больные могут ощущать после операции сильную боль, поэтому до окончания операции рекомендуется ввести анальгетик. После наркоза относительно часто наблюдается головная боль, в отдельных случаях - послеоперационная рвота, парез кишечника. Поэтому больные после пробуждения от наркоза нуждаются в тщательном наблюдении.

При циклопропановом наркозе противопоказано введение адреналина и норадреналина.

Форма выпуска: в стальных цельнотянутых баллонах вместимостью 1 и 2 л жидкого циклопропана, находящегося под давлением 5 атм; баллоны окрашены в оранжевый цвет и имеют надпись.

К применению циклопропана допускается только медицинский персонал, прошедший соответствующий инструктаж.

Хранение: в прохладном месте вдали от источников огня.

Справочник лекарственных средств. 2012

Смотрите еще толкования, синонимы, значения слова и что такое Циклопропан в русском языке в словарях, энциклопедиях и справочниках:

ЦИКЛОПРОПАН
(триметилен) бесцветный газ, tкип -32,7 °С. Средство для …
ЦИКЛОПРОПАН
триметилен, углеводород алициклического ряда; бесцветный газ, tкип 32,8 |С, плотность 0,720 г/см3 (-79 |С); нерастворим в воде, растворим в спирте, …
ЦИКЛОПРОПАН в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона:
(триметилен) — b75_173-1.jpg пробовал получить, но безуспешно Ребуль из бромистого триметилена отнятием брома: получился обыкновенный пропилен; в 1882 г. Фрейнд, …
ЦИКЛОПРОПАН в Энциклопедическом словарике:
а, мн. нет, м. хим. Органическое соединение - углеводород алициклического ряда, газ, применяемый в хирургии для …
ЦИКЛОПРОПАН в Большом российском энциклопедическом словаре:
ЦИКЛОПРОП́АН (триметилен), бесцв. газ, t кип -32,7 °C. Средство для …
ЦИКЛОПРОПАН в Энциклопедии Брокгауза и Ефрона:
(триметилен) ? пробовал получить, но безуспешно Ребуль из бромистого триметилена отнятием брома: получился обыкновенный пропилен; в 1882 г. Фрейнд, однако, …
ЦИКЛОПРОПАН в Новом словаре иностранных слов:
(см. цикла... + пропан) органическое соединение, углеводород алицикли-ческого ряда; газ; примен. в хирургии как общий …
ЦИКЛОПРОПАН в Словаре иностранных выражений:
[см. цикла... + пропан] органическое соединение, углеводород алицикли-ческого ряда; газ; примен. в хирургии как общий …
ЦИКЛОПРОПАН в словаре Синонимов русского языка.
ЦИКЛОПРОПАН в Полном орфографическом словаре русского языка:
циклопропан, …
ЦИКЛОПРОПАН в Орфографическом словаре:
циклопроп`ан, …
ЦИКЛОПРОПАН в Современном толковом словаре, БСЭ:
(триметилен) , бесцветный газ, tкип -32,7 °С. Средство для …
Метоксифлуран в Справочнике лекарственных средств:
МЕТОКСИФЛУРАН (Methоxyfluгanum) 1, 1 - (Дифтор-2, 2-дихлор-1 метоксиэтан) Синонимы: Ингалан, Пентран, Inhalanum, Methofluranum, Metofаnе, Penthrane, Реntrаn. Бесцветная прозрачная летучая жидкость …
ФИБРИЛЛЯЦИЯ ЖЕЛУДОЧКОВ в Медицинском словаре:
ФИБРИЛЛЯЦИЯ ЖЕЛУДОЧКОВ в Медицинском большом словаре:
Фибрилляция желудочков (ФЖ) - форма сердечной аритмии, характеризющаяся полной асинхронностью сокращения отдельных волокон миокарда желудочков, обусловливающей утрату эффективной систолы и …
НАСЫЩЕННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ в Большом энциклопедическом словаре:
(предельные соединения) органические соединения, в молекулах которых атомы соединены между собой только простыми связями в "открытые" цепи (алифатические насыщенные соединения) …
АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ в Большом энциклопедическом словаре:
органические соединения, содержащие в молекулах циклы (кольца) из трех или более атомов углерода (за исключением ароматических соединений). Включают углеводороды и …
ЦИКЛОАЛКАНЫ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
циклопарафины, цикланы, насыщенные циклические углеводороды общей формулы CnH2n (см. Алициклические соединения) . Кольцо простейшего Ц. - циклопропана - состоит …
ЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
соединения, соединения (главным образом органические), молекулы которых содержат одно или несколько колец (циклов, ядер) из трёх и более атомов. Наиболее …

В молекуле циклопропана все атомы углерода расположены в одной плоскости.

При таком расположении атомов углерода в цикле валентные углы должны быть равны 60 0 , а величина их отклонения от нормального валентного угла (109 0 28) должна составлять: α = (109 0 28 – 60 0) : 2 = 24 0 44 . Это наиболее напряженная циклическая система.

Однако в действительности, валентные углы между атомами углерода в циклопропановом цикле составляет 106 0 . Это объясняется тем, что σ-связи между атомами углерода в циклопропане отличаются от обычных σ-связей, образующихся при перекрыванииsp 3 -гибридных орбиталей в алканах.

При образовании углерод-углеродных связей в циклопропановом цикле происходит только частичное перекрывание sp 3 -гибридных орбиталей, направленное не вдоль прямой, соединяющей центры связанных углеродных атомов, а за пределами плоскости циклопропана, что приводит к образованию изогнутых орбиталей или так называемыхбанановых или τ- (греч.«тау») связей.

Образование банановых (или τ-) связей в циклопропане приводит к уменьшению углового напряжения в цикле, так как угол между осями двух электронных облаков увеличивается от 60 0 до 106 0 , а сами τ-связи приобретают частично ненасыщенный характер и по прочности они занимают промежуточное положение между σ- и π-связями.

Этим объясняется склонность циклопропана к реакциям присоединения. О частичном ненасыщенном характере атомов углерода в молекуле циклопропана свидетельствует также повышенная протонная подвижность атомов водорода.

Строение циклобутана и циклопентана

В циклобутане и особенно в циклопентане угловое (ангулярное) напряжение, связанное с отклонением валентных углов атомов углерода от нормального валентного (109 0 28), значительно ниже.

При расположении всех атомов углерода четырех- и пятичленных циклов в одной плоскости отклонение валентных углов составляет соответственно:

Для циклобутана - (109 0 28 - 90 0) : 2 = 9 0 44

Для циклопентана - (109 0 28 - 108 0) : 2 = 0 0 44

Однако, в действительности, молекулы циклобутана и циклопентана не являются плоскими, так как в плоских структурах все атомы водорода находятся в заслоненном состоянии, что приводит к появлению торсионного напряжения и уменьшению стабильности молекул.

Для снижения торсионного напряжения молекулы циклобутана и циклопентана принимают неплоские конформации, в которых благодаря силам отталкивания между атомами водорода один из атомов углерода в циклобутане или два атома углерода в циклопентане непрерывно выходят из плоскости циклов.

Поэтому кольца циклобутана и циклопентана как бы находятся в постоянном волнообразном движении, при котором происходит быстрое превращение одной конформации в другую:

Для циклобутана:

Для циклопентана:

В конформации «кресло» 6 атомов водорода перпендикулярны усредненной плоскости кольца и называются аксиальными (a-), а 6 других находятся близко к этой условной плоскости и называются экваториальными (e-). Если заместить один из водородов на алкильную или какую-нибудь функциональную группу, она может находиться в экваториальном или аксиальном положении. При комнатной температуре существует единственный циклогексан, а не два изомера. Причина этого – быстрая инверсия цикла, в результате которой метильная группа из аксиальной становится экваториальной.

Рис. 16.3. Инверсия метилциклогексана

Циклопентан по Байеру практически не имеет углового напряжения. Однако даже он существует не в планарной форме, т.к. в плоской молекуле все атомы водорода будут находиться в заслоненной конформации, что приведет к заметному торсионному напряжению. Энергетически более выгодно существование циклопентана в виде так называемого «конверта», в котором 4 атома углерода находятся в одной плоскости, а пятый выходит из нее.

Рис. 16.4. Конформационные изменения циклопентана

Циклобутан также неплоский, он представляет собой два равносторонних треугольника, соединенных по одной из сторон и располагающихся в разных плоскостях. Причина выхода двух атомов углерода из плоскости все в той же заслоненной конформации метиленовых групп, которая энергетически невыгодна.

Рис. 16.5. Конформационные изменения циклобутана

В циклопропане атомы углерода не могут находиться в разных плоскостях (геометрическое место трех точек – плоскость). Молекулу можно представить как правильный треугольник. Однако экспериментальные данные показывают, что циклопропан ведет себя так, как если бы угол между С-С связями составлял 102 о. Невозможно представить себе правильный треугольник с внутренними углами не равными 60 о.

Перекрывание атомных гибридизованных орбиталей в молекуле циклопропана показано на рис. 16.6. Как видно, связь образуется не по линии, связывающей центры атомов. Такие связи называют «банановыми» или изогнутыми. По своим характеристикам они занимают промежуточное положение между s- и p-связями. Этот факт объясняет частичную ненасыщенность циклопропана.

Рис. 16.6. Перекрывание атомных орбиталей в молекуле циклопропана

В результате в молекулах циклобутана и циклопентана уменьшается «заслоненность» атомов водородов у соседних углеродных атомов, что приводит к снижению торсионного напряжения, за счет появления небольшого углового (ангулярного) напряжения.

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C 3 H 6

Молекулярная масса: 42,081

Циклопропа́н (триметилен) - химическое соединение с формулой C 3 H 6 , простейший углеводород алициклического (карбоциклического) ряда; относится к циклоалканам и является их первым членом гомологического ряда.

Физические свойства

Бесцветный горючий газ с характерным запахом, напоминающим запах петролейного эфира, едкого вкуса. Относительная плотность 1,879. При температуре 4 - 20 °C и давлении 5 атм переходит в жидкое состояние; температура плавления −127 °C, температура кипения циклопропана при атмосферном давлении −33 °C. Мало растворим в воде (один объём газа при + 20 °C растворим в 2, 85 объёма воды). Легко растворим в , петролейном эфире, хлороформе и жирных маслах. Легко воспламеняется, смеси с воздухом, кислородом или закисью азота взрывоопасны. Циклопропан (как и циклобутан) можно получить с помощью внутримолекулярной реакции Вюрца из ω-дигалогеналканов при нагревании с металлами (Na, Mg, Zn).

Медицинское применение

Циклопропан оказывает сильное общеобезболивающее действие. Чрезвычайно огнеопасен; его смеси с кислородом , закисью азота и воздухом могут взрываться при соприкосновении с пламенем, электрической искрой и другими источниками, которые могут вызывать воспламенение. При использовании циклопропана необходимо принимать все меры, исключающие возможность взрыва, в том числе меры предосторожности, связанные с применением электро- и рентгеноаппаратуры и исключающие образование статического электричества. В связи с этими особенностями, а также с появлением новых способов и средств общего обезболивания циклопропан в настоящее время крайне редко используется в качестве средства для наркоза. Действует циклопропан быстро. В концентрации 4 об. % вызывает аналгезию, 6 об. % - выключает сознание, 8 - 10 об. % - вызывает наркоз (III стадии), в концентрации 20 −30 об. % - глубокий наркоз. В организме циклопропан не разрушается и выделяется в неизменном виде почти полностью через 10 мин после прекращения ингаляции. Циклопропан не оказывает выраженного влияния на функции печени и почек; несколько понижает диурез. Иногда при наркозе циклопропаном наступает кратковременная гипергликемия, связанная с возбуждением адренореактивных систем. Этот эффект менее выражен, чем при применении эфира. Циклопропан оказывает возбуждающее влияние на холинореактивные системы организма и вызывает некоторое замедление пульса, возможны аритмии. Под влиянием циклопропана сильно повышается чувствительность миокарда к адреналину ; введение адреналина при наркозе циклопропаном может вызвать фибрилляцию желудочков. Артериальное давление во время наркоза несколько повышается, что может привести к некоторому усилению кровоточивости. Циклопропан используется для вводного и основного наркоза (циклопропан с кислородом); чаще применяется в комбинации с другими средствами для наркоза (закись азота, эфир) и с мышечными релаксантами. Показан больным с заболеваниями легких, так как не вызывает раздражения слизистых оболочек дыхательных путей. Его можно назначать при болезнях печени и при диабете. Циклопропановый наркоз может применяться для кратковременных оперативных вмешательств. Циклопропан применяют в смеси с кислородом по закрытой и полузакрытой системе (иногда по полуоткрытой) с использованием наркозных аппаратов с дозиметрами. Для поддержания наркоза используют 15 - 18 % циклопропана. Введение в наркоз осуществляется более высокими концентрациями циклопропана. К моменту окончания операции подачу циклопропана прекращают, и через 2 - 5 мин. вдыхания чистого кислорода больные просыпаются. Подача кислорода должна производиться непрерывно. Необходимо следить за тем, чтобы сохранялась достаточная вентиляция легких и происходило освобождение организма от углекислоты . Иногда циклопропан применяют как составную часть «смеси Шейна Ашмена». После вводного внутривенного наркоза тиопентал-натрием подают (по полузакрытому способу) смесь газов в следующем соотношении: закись азота - 1 часть, кислород - 2 части, циклопропан - 0,4 части. При использовании этой смеси необходимо после окончания обезболивания исключать наркотизирующие компоненты в определенной последовательности (во избежание развития гипоксии): сначала прекращают подачу циклопропана, через 2 - 3 мин - закиси азота и ещё через такой же срок - кислорода . При правильном дозировании циклопропана наркоз протекает без осложнений, больные быстро просыпаются после окончания ингаляции. В случае передозировки возможны остановка дыхания и угнетение сердечной деятельности вплоть до остановки сердца. В связи с быстрым пробуждением после прекращения наркоза больные могут ощущать после операции сильную боль, поэтому до окончания операции рекомендуется ввести анальгетик. После наркоза относительно часто наблюдается головная боль, в отдельных случаях - послеоперационная рвота, парез кишечника. Поэтому больные после пробуждения от наркоза нуждаются в тщательном наблюдении. К применению циклопропана допускается только медицинский персонал, прошедший соответствующий инструктаж.

Противопоказания

При циклопропановом наркозе противопоказано введение адреналина и норадреналина.

Токсическое воздействие циклопропана

Наркотик, вызывающий возбуждение нервной системы с последующим угнетением её, что связано с преимущественным влиянием на кору головного мозга, а также с нарушением в мозге обменных процессов, включая обмен . При вдыхании циклопропана в концентрации 15-20 % и смеси с кислородом у крыс через час снижается количество гликогена и суммарных белков в печени, повышается активность SH-групп клеток печени и повышается в них содержание рибонуклеиновой кислоты. При хроническом действии циклопропана угнетается продукция костного мозга, главным образом гранулоцитов.

Форма выпуска

Хранение

Хранение: в прохладном месте вдали от источников огня.

; легко воспламеняется; смеси с воздухом , О 2 и N 2 O взрывоопасны.

Ц иклопропан - простейший циклоалкан , трехчленный цикл к-рого обладает значит. энергией напряжения (~ 115 кДж/моль) и повышенной по сравнению с др. циклоалканами хим. активностью . Углы в циклопропане 60° (ССС), 114-115° (НСН), длины связей 0,151 (С -С) и 0,109 нм (С -Н). Малая величина угла ССС по сравнению с углом между sр 3 -гибридизованными орбиталями (109,5°) позволяет предположить, что при образовании связей С - С в циклопропане не достигается макс. перекрывание атомных орбиталей . Такие связи наз. "банановыми" (рис.), по своему характеру они являются промежуточными между и-связями, поэтому циклопропан может вести себя подобно олефинам . Кроме того, благодаря слабости "банановой" связи, циклопропан легко раскрывает кольцо в разл. р-циях. Возможны др. способы описания характера и св-в связей в циклопропане.

Замещение в циклопропане значительно изменяет его геометрию. Так, электронодонорные заместители укорачивают прилежащие связи С - С и удлиняют противолежащую; электроноакцепторные группы действуют наоборот; объемные вицинальные заместители удлиняют связь между атомами С, несущими эти заместители. В высоконапряженных структурах при сочленении циклопропана с др. циклами, в т. ч. циклопропановыми, наблюдаются большие искажения 3-членного цикла (см. Напряжение молекул).
Ц иклопропан- слабая СН-к-та: рК а 46 (вода , 25 °С).
Легко протекает изомеризация циклопропана в пропен ; р-ция осуществляется термически или в присут. каталитич. кол-в Pt, Pd, Fe, Ni, Rh, A1 2 O 3 .
При действии Н 2 алкилциклопропаны в мягких условиях подвергаются гидрогенолизу либо изомеризации с послед. гидрированием :

Р-ция циклопропана с протонными к-тами приводит к пропилгалогенидам. В присут. А1С1 3 циклопропан алкилирует ароматич. соед. с образованием как пропильных, так и изопропильных производных; при этом при переходе от n-ксилола к о-дихлорбензолу соотношение указанных изомеров изменяется от (92: 8) до (4: 96) соотв.
С хлором и бромом циклопропан реагирует неодинаково. В условиях радикального бромирования образуется 1,3-дибромпропан, а радикального хлорирования в мягких условиях - 1,1-дихлорциклопропан. При электроф. бромировании получают смесь бромпропанов:

Р-ция циклопропана и его производных с солями в среде протонных р-рителей приводит к-меркурир. спиртам [или их алкокси(ацилокси)производным]; р-ция не имеет аналогов в химии др. карбоциклов:

R"=H,Alk, Ас
Замещенные циклопропана, содержащие электронодонорные и электроноакцепторные группы, при умеренном нагревании претерпевают гетеролиз по наиб. замещенной связи, напр.:

1,1-Дигалогенциклопропаны при действии (C 4 H 9) 3 SnH или Mg в СН 3 ОН восстанавливаются в моногалогениды, а при взаимод. с CH 3 Li превращаются в соответствующие аллены :

Ц иклопропан и его производные получают действием Zn-пыли на 1,3-дигалогениды:

Для синтеза функционально замещенных циклопропана используют р-ции внедрения по связи С = С при действии диазоэфиров (кат.- комплексы Сu и Rh) или

«Циклопарафины. Состав, строение, изомерия»

Циклоалканы (Циклопарафины)

Циклоалканы – это ненасыщенные углеводороды, в молекулах которых имеется замкнутое кольцо из углеродных атомов.

В отличие от предельных углеводородов, характеризующихся наличием открытых углеродных цепей, существуют углеводороды с замкнутыми цепями (циклами). По своим свойствам они напоминают обычные предельные углеводороды алканы (парафины), отсюда и произошло их название – циклоалканы (циклопарафины).

Общая формула гомологического ряда циклоалканов C n H 2n , то есть циклоалканы изомерны этиленовым углеводородам. Представителями этого ряда соединений являются циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклогексан.

По своему строению молекулы органическогих соединений различают на соединения с открытой цепью и циклические. Циклы могут быть построены либо только из атомов углерода (карбоциклы), либо могут включать в себя атомы других элементов (гетероциклы). В свою очередь, циклические соединения бывают предельными, непредельными и ароматическими.

Молекулы циклоалканов имеют скелет, построенный в виде цикла из только sp 3 -гибридных атомов углерода. Для образования названия циклоалканов необходимо к названию соответствующего предельного углеводорода добавить приставку «цикло». Так, наименьший из возможных циклоалканов – циклопропан, за ним следует циклобутан, затем циклопентан и т.д.

Положения заместителей указывают, нумеруя атомы цикла, причем атому с наиболее старшим заместителем присваивается номер 1. В дизамещенных циклоалканах заместители могут располагаться по одну (цис-) или по разные стороны плоскости кольца (транс-).

Молекулы циклоалканов могут состоять из двух и более циклов. Бициклические углеводороды следует различать по способу соединения (аннелирования) циклов. Если два цикла имеют лишь один общий атом углерода, соединения называют спироциклическими. Названия таких бициклов образуют, добавляя приставку «спиро» к названию соответствующему гомолога алкана. После приставки в квадратных скобках указывают две цифры, обозначающие число атомов углерода, расположенных по каждую сторону от узлового С-атома. Нумерацию атомов начинают с меньшего цикла, последним номером обозначают узловой атом.

В другом способе аннелирования циклы имеют два общих атома углерода. Это – так называемые мостиковые циклоалканы. Названия таких соединений начинается с указания количества циклов приставками бицикло-, трицикло-, затем указываются три цифры, обозначающие число углеродных атомов каждого мостика, связанного с узловыми атомами. В конце пишется название соответствующего алкана. Нумеруют атомы, начиная с одного узлового и передвигаясь по большему (главному) циклу к другому узловому С-атому. Иногда указывают дополнительные координаты мостика.

Получение

1. Циклоалканы содержатся в значительных количествах в нефтях некоторых месторождений (отсюда произошло одно из их названий – нафтены ). При переработке нефти выделяют главным образом циклоалканы С 5 Н 10 – С 7 Н 14

2. Действие активных металлов на дигалогензамещенные алканы (реакция Вюрца) приводит к образованию различных циклоалканов:

(вместо металлического натрия используется также порошкообразный цинк).

Строение образующегося циклоалкана определяется структурой исходного дигалогеналкана. Этим путем можно получать циклоалканы заданного строения. Например, для синтеза 1,3-диметилциклопентана следует использовать 1,5-дигалоген – 2,4-диметилпентан:

Существуют и другие методы получения циклоалканов. Так, например, циклогексан и его алкильные производные получают гидрированием бензола и его гомологов, являющихся продуктами нефтепереработки.

Изомерия

Для циклопарафинов, начиная с C 4 H 8 , характерны некоторые виды структурной изомерии, связанные:

a) с числом углеродных атомов в кольце – например, (этилциклопропан), (метилциклобутан);

b) с числом углеродных атомов в заместителях – (1-метил-2-пропилциклопентан), (1,2-диэтилциклопентан)

c) с положением заместителя в кольце – (1,1-диметилциклогексан), (1,2-диметилциклогексан)

Для циклоалканов характерна также межклассовая изомерия с алкенами.

При наличии двух заместителей в кольце у разных углеродных атомов возможна геометрическая цис-транс-изомерия, начиная с C 5 H 10 , и оптическая изомерия. Оптическая изомерия проявляется в том случае, если молекула не имеет плоскости симметрии.

Цис-транс-изомерия в циклических соединениях

При наличии двух заместителей в циклических соединениях также возможна цис-транс-изомерия. Метильные группы в приведенных примерах могут располагаться по одну сторону плоскости кольца (такой изомер называется цис-изомером) и по разные стороны (такой изомер называется транс-изомером).

Естественно, что при наложении друг на друга моделей цис- и транс- изомеров они не совмещаются. Взаимные изомеризации требуют разрыва цикла с последующим его замыканием или разрыва связи заместителя с углеродным атомом цикла и образованием новой связи с другой стороны цикла.

Следует отметить, что в циклических соединениях возможно возникновение не только цис-транс-, но и зеркальной изомерии. При наложении модели молекулы цис-изомера с одинаковыми заместителями и ее зеркального отражения они совмещаются, в то время как таковое невозможно для цис-изомера с различными заместителями. Для транс-изомеров совмещение модели молекулы и ее зеркального отражения невозможно как при одинаковых, так и различающихся заместителях.

Циклобутан, циклопентан и их конформации

Циклические соединения – это такие органические соединения, в которых углеродные атомы составляют замкнутые цепи, т.е. циклы. Простейшими представителями таких соединений являются циклопарафины или циклоалканы.

Прочность связей в циклических соединениях зависит от числа атомов, участвующих в образовании цикла. Она определяется степенью его напряженности, обусловленной изменением валентных углов атомов цикла и отклонением этих атомов от нормального направления.

Для циклопропана межъядерные углы составляют 60º, как в равностороннем треугольнике, для циклобутана – 90º, как в квадрате, а в циклопентане – 108º, как в правильном пятиугольнике. Нормальный валентный угол для атома углерода – 109,5º. Поэтому при расположении в названных соединениях всех атомов углерода в одной плоскости уменьшение валентных углов составляет в циклопропане – 49,5º, в циклобутане – 19,5º, в циклопентане – 1,5º.

Чем больше отклонение валентного угла от нормального, тем более напряжены и, следовательно, непрочны циклы. Однако в отличие от циклопропана циклобутан и циклопентан имеют неплоские циклы. Один из атомов углерода непрерывно выходит из плоскости. Циклобутан существует в виде неплоских «сложенных» конформаций. Циклопентан характеризуется конформацией «конверт». Таким образом, обсуждаемые циклы находятся в колебательном движении, приводящем к уменьшению «заслоненности» атомов водорода у соседних углеродных атомов и снижению напряжения.

Циклогексан и его конформации

Для циклогексана, как правильного шестиугольника, межъядерные углы составляют 120º. Если бы молекула циклогексана имела плоское строение, то отклонение от нормального валентного угла атома углерода составляло: 109,5º-120º = 10,5º.

Однако циклогексан и большие циклы имеют неплоское строение. В рассматриваемой молекуле циклогексана сохраняются обычные валентные углы при условии его существования в двух конформациях «кресла» и «ванны». Конформация «кресла» менее напряжена, поэтому циклогексан существует преимущественно в виде конформеров I и III, причем цикл претерпевает непрерывную инверсию (inversio – с латинского переворачивание, перестановка) с промежуточным образованием конформера II:

ось симметрии II III I

Двенадцать связей C–H, которые имеются у циклогексана в конформации «кресла», делятся на два типа. Шесть связей направлены радиально от кольца к периферии молекулы и называются экваториальными связями (e – связи), остальные шесть связей направлены параллельно друг другу и оси симметрии и называются аксиальными (a – связи). Три аксиальные связи направлены в одну сторону от плоскости цикла, а три – в другую (имеется чередование: вверх-вниз).

Свойства циклоалканов

Физические свойства циклоалканов закономерно изменяются с ростом их молекулярной массы. Пpи ноpмальных условиях циклопpопан и циклобутан – газы, циклоалканы С 5 Н 10 – С 16 Н 32 – жидкости, начиная с С 17 Н 34 , – твердые вещества. Температуры кипения циклоалканов выше, чем у соответвующих алканов. Это связано с более плотной упаковкой и более сильными межмолекулярными взаимодействиями циклических структур.

Химические свойства циклоалканов сильно зависят от размера цикла, определяющего его устойчивость. Трех- и четырехчленные циклы (малые циклы ), являясь насыщенными, тем не менее, резко отличаются от всех остальных предельных углеводородов. Валентные углы в циклопропане и циклобутане значительно меньше нормального тетраэдрического угла 10928’, свойственного sp 3 -гибридизованному атому углерода.

Это приводит к большой напряженности таких циклов и их стремлению к раскрытию под действием реагентов. Поэтому циклопропан, циклобутан и их производные вступают в реакции присоединения , проявляя характер ненасыщенных соединений. Легкость реакций присоединения уменьшается с уменьшением напряженности цикла в ряду:

циклопропан > циклобутан >> циклопентан.

Наиболее устойчивыми являются 6-членные циклы, в которых отсутствуют угловое и другие виды напряжения.

Малые циклы (С 3 Н 6 – С 4 Н 8) довольно легко вступают в реакции гидрирования:

Циклопропан и его производные присоединяют галогены и галогеноводороды:

В других циклах (начиная с С 5) угловое напряжение снимается благодаря неплоскому строению молекул. Поэтому для циклоалканов (С 5 и выше) вследствие их устойчивости характерны реакции, в которых сохраняется циклическая структура, т.е. реакции замещения .

Эти соединения, подобно алканам, вступают также в реакции дегидрирования, окисления в присутствии катализатора и др.

Столь резкое отличие в свойствах циклоалканов в зависимости от размеров цикла приводит к необходимости рассматривать не общий гомологический ряд циклоалканов, а отдельные их ряды по размерам цикла. Например, в гомологический ряд циклопропана входят: циклопропан С 3 Н 6 , метилциклопропан С 4 Н 8 , этилциклопропан С 5 Н 10 и т.д.

Применение

Наибольшее практическое значение имеют циклогексан, этилциклогексан. Циклогексан используется для получения циклогексанола, циклогексанона, адипиновой кислоты, капролактама, а также в качестве растворителя. Циклопропан используется в медицинской практике в качестве ингаляционного анестезирующего средства.

Список использованной литературы

1. Химия: Органическая химия: Учебное издание для 10 кл. сред. шк. – Москва, Просвещение, 1993

2. Глинка Н.Л. Общая химия. -25-е изд., испр. – Л.: Химия

3. Артеменко А.И. Органическая химия: учеб. для строит. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 2000.

4. Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1999.

5. ХИМИЯ. Справочник школьника, – М., 1995.

6. ХИМИЯ. Энциклопедия для детей. АВАНТА, 2000.

7. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы. – М., 1995 г.

8. «Органическая химия»., Просвещение, 1991