Меню Главная Случайная статья Настройки Нитроалканы Материал из https://ru.wikipedia.org Нитроалканы (нитропарафины) — это производные алканов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на нитрогруппу. Относятся к классу нитросоединений. Содержание 1 Номенклатура 2 Физические свойства 3 Химические свойства 3.1 Восстановление нитроалканов 3.2 Действие сильных кислот 3.3 Кислотность 3.4 Реакции с электрофильными агентами 4 Получение нитроалканов 5 Применение 6 Литература Номенклатура Названия нитроалканов образуются из названия соответствующего углеводорода с префиксом «нитро-» и с учётом числа нитрогрупп в молекуле вещества. Нумерация углеродной цепи начинается с конца цепи, к которому нитрогруппа находится ближе, если в цепи нет иных, более старших характеристических групп и заместителей (-OH, -NH2, -SO3H), двойных или тройных связей. Физические свойства Низшие нитроалканы при нормальных условиях представляют собой бесцветные или желтоватые жидкости со слабым запахом, нитроалканы с большой длиной углеродной цепи или с несколькими нитрогруппами в молекуле — кристаллические вещества. Наличие полярной нитрогруппы обусловливает значительный дипольный момент молекул мононитроалканов — (10,512,6)•10-30 Кл•м (3,153,70 D). В УФ-спектрах нитроалканов наблюдается слабое поглощение в области 270—280 нм с ~1015, вызванное n* переходом от неподелённой электронной пары атома кислорода нитрогруппы на несвязывающую молекулярную орбиталь. Сильное поглощение, вызванное * переходом с ~5000, находится в области 200 нм. В ИК-спектрах максимумы поглощения находятся в областях 1370 см-1, 1550 см-1 и связаны с симметричными и антисимметричными колебаниями двух N-O связей. Химические свойства Кроме реакций, характерных для алканов вообще, нитроалканы характеризуются реакциями по нитрогруппе и реакциями по -углеродному атому. Восстановление нитроалканов Восстановление нитроалканов осуществляют действием восстановителей либо электрохимическим способом. Процесс восстановления включает несколько стадий: Присоединение одного электрона с образованием анион-радикала и быстрое присоединение второго электрона с образованием дианиона ${\displaystyle {\mathsf {R{\text{-}}NO_{2}{\xrightarrow[{}]{e^{-}}}[R{\text{-}}NO_{2}^{\bullet -}]{\xrightarrow[{}]{e^{-}}}[R{\text{-}}NO_{2}]^{2-}}}}$ Протонирование дианиона с последующим образованием нитрозосоединения: ${\displaystyle {\mathsf {[R{\text{-}}NO_{2}^{2-}]+2H^{+}\rightarrow R{\text{-}}N(OH)_{2}\rightarrow R{\text{-}}NO+H_{2}O}}}$ При наличии -углеродного класса возможна перегруппировка нитросоединения в оксим: ${\displaystyle {\mathsf {R{\text{-}}CH_{2}{\text{-}}N{\text{=}}O\rightarrow R{\text{-}}CH{\text{=}}N{\text{-}}OH+D}}}$ Действие сильных кислот Реакция первичных нитроалканов с 80-95 % серной кислотой приводит к образованию карбоновой кислоты и соли гидроксиламина: ${\displaystyle {\mathsf {RCH_{2}NO_{2}+H_{2}SO_{4}+H_{2}O\rightarrow RCOOH+[H_{3}NOH]^{+}H_{2}SO_{4}^{-}}}}$ Эта реакция используется в промышленном синтезе гидроксиламина. Кислотность Нитроалканы с первичной и вторичной нитрогруппой являются CH-кислотами, по силе сравнимыми с фенолами, при этом наличие у одного атома двух и трёх нитрогрупп сильно увеличивает кислотность: если у нитрометана CH3NO2 pKa(H2O) = 10,2, то у тринитрометана pKa(H2O) ~ 0. Кислотность нитроалканов может также обусловливаться их таутомеризацией (равновесие сильно сдвинуто влево) в нитроновые кислоты (кислоты средней силы с pKa~3): ${\displaystyle {\mathsf {R_{2}CH{\text{-}}NO_{2}\rightleftarrows R_{2}C{\text{=}}N(O)OH}}}$ Реакции с электрофильными агентами Реакция протекает по -углеродному атому в присутствии оснований. Галогенирование: ${\displaystyle {\mathsf {R_{2}CH{\text{-}}NO_{2}+Br_{2}\rightarrow R_{2}CBr{\text{-}}NO_{2}+HBr}}}$ Нитрозирование: ${\displaystyle {\mathsf {R_{2}CH{\text{-}}NO_{2}+HNO_{2}\rightarrow R_{2}C(NO){\text{-}}NO_{2}+H_{2}O}}}$ Алкилирование: ${\displaystyle {\mathsf {R_{2}CH{\text{-}}NO_{2}+Alk{\text{-}}Br\rightarrow R_{2}C(Alk){\text{-}}NO_{2}+HBr}}}$ Получение нитроалканов Применение Нитрометан используется как растворитель, сырьё для органического синтеза, служит топливом для реактивных двигателей. Тетранитрометан — окислитель во взрывотехнике и в ракетной отрасли. Нитроциклогексан — сырьё в синтезе капролактама. Литература О. Я. Нейланд. Органическая химия. — М.: Высшая школа, 1990. — 751 с. — 35 000 экз. — ISBN 5-06-001471-1.