Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Способы получения алканов. Химические свойства алканов. Крекинг. Реакции окисления.






    Основные способы получения алканов:

    Алканы входят в состав нефти, а также природных и попутных газов.

    1). Промышленный способ:

    Из промышленных способов получения алканов следует отметить синтез из оксида углерода и водорода (синтез-газ). При этом в качестве катализатора используют никель или кобальт

    nCO + (2n +1)H2 = CnH2n+2 + nH2O

    Давление: p=0, 1 1 МПа

    Температура: 170-320

    Образовавшуюся смесь алканов называют «синтином» (синтетическим бензином).

    2). Лабораторные способы получения алканов:

    1. Восстановление галогенопроизводных углеводородов

    Rhal =H2/ Ni RH + H hal

    Восстановители, используемые в органическом синтезе:

    H2/ Ni - католит. восстановление водорода.

    2. Из магний - органических соединений:

    RI + Mg =(эфир) RMgI (магний галог. алкил) (реактив Гриньяра)

    RMgI + HOH = RH + MgOHI йодид гидроксомагния

    R-C - ONa=O + NaOH =t Na2CO3 + RH

    CH3 – CH2 – C -Na =O +NaOH =t CH3

    3). Синтетические методы:

    1. Гидрирование непредельных УВ (этиленовых или ацетиленовых) в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni)^

    C2H4 +H2 === C2H6; C2H2+2H2 === C2H6

    2. Синтез Вюрца Этот метод позволяет получать предельные Ув с большим содержанием атомов углерода в цепи, чем в исходных соединениях. Реакция заключается в действии металлического натрия на галогеналкилы

    H3C-I+2Na+I-CH3=== CH3-CH3+2NaI

    Синтез Вюрца применяют в основном для получения УВ из однородных галогеналкилов.

    Химические свойства:

    Это химически инертные соединения, для которых наиболее характерны реакции замещения атома водорода, расщепления углеродного скелета, окисления, кот. протекают

    в жёстких условиях крекинга.

    Реакции замещения атома водорода протекают в соответствии с правилом Зайцева:

    атом водорода замещается легче всего у третичного, вторичного, и первичного атома.

    1). Галогенирование (действие галогенов). Это одна из важнейших реакций предельных УВ. Она протекает с замещением атомов водорода в алканах на галогены – реакция металепсии:

    CH4+Cl2== CH3Cl+HCl; CH3Cl+Cl2==CH2Cl2+HCl

    CH2Cl2+Cl2===CHCl3+HCl; CHCl3+Cl2===CCl4+HCl

    Реакция галогенирования идёт на свету (фотохимическое галогенирование) или при нагревании.

    2). Нитрование (действие азотной кислотой). При обычной температуре предельные УВ с концентрированной азотной кислотой практически не взаимодействуют. При нагревании эта кислота действует как окислитель. Впервые реакцию нитрования предельных Ув провёл в 1888 г. М.И. Коновалов, действуя на Алканы разбавленной азотной кислотой при нагревании (140оС):

    СH3-CH2-CH2-CH3+HNO3===t CH3-CH -NO2 –CH2-CH3 + H2O

    бутан 2-нитробутан

    Используют парофазное и жидкофазное нитрование. Оптимальная температура парофазного нитрования 400-500оС. Реакция сопровождается крекингом с образованием монопроизводных, имеющих различную длину цепи. Для нитрования алканов с числом углеродных атомов больше 10 используют жидкофазное нитрование при 130-220оС.

    3). Сульфирование. Предельные УВ при обычных условиях устойчивы к действию конц. серной кислоты. При высокой температуре она действует как окислитель. При слабом нагревании дымящая серная кислота сульфирует алканы, т.е. атом водорода в них замещается на сульфогруппу:

    R-H+H2SO4===R-SO3H+H2O

    4). Сульфохлорирование и сульфоокисление. Эти реакции имеют большое практическое значение, так как они позволяют получать сульфокислоты с 12-18 и выше атомами углерода, применяемые в основном в производстве поверхностно-активных веществ (ПАВ). Реакция сульфохлорирования была открыта Ридом и Хорном в 1936г. Она заключается вдействии на алканы смесью диоксида серы и хлора:

    R-H+SO2+Cl2===R-SO2Cl+HCl алкилсульфохлорид

    В качестве катализатора используют органические пероксиды или действуют УФ-излучением.

    Реакции расщепления:

    1). Отщепление водорода (дегидрирование УВ). В присутствии катализатора и при нагревании из предельных УВ за счёт разрыва связи С-Н (отщепления атомов водорода) можно получить непредельные УВ:

    С3Н8 пропан =====Cr2O3, 460C C3H6+H2 пропилен

    Окисление алканов:

    Окисление алканов проводят при повышенных давлении и температуре, в присутствии катализаторов. CH3-CH2-CH2-CH3 =2CH3 -OH =O

    Окисление алканов протекает через стадию образования гидроперекиси.

    R-O-O-H

    CH3-CH2-CH3 = =CH3-CH2=CH3-CH2-CH-OH-CH2-O-O-H

    =CH3-CH2-C -H=O = CH3-CH2-C -OH=O

     

    =CH3-CH-O-OH –CH =CH3-CH2OH+C -H=O

    CH3-C -H=O+CH3OH

    Крекинг – это химические процессы, которые протекают при высокотемпературной обработке углерода.

    CH3 – CH2 –CH2 –CH3 = =CH3–CH2–CH2+CH3=CH3 -CH=CH2+CH4

    =CH3-CH2+CH3-CH2

    CH3+CH3 = CH3-CH3

    CH3+CH2-CH3=CH3-CH3

    С помощью крекинга получают из высококипящих нефтяных фракций(керосин, соляровые масла, мазут) низкокипящие. Например. выход бензина из сырой нефти при крекинге нефтепродуктов повышается почти в три раза. Крекинг был изобретён В.Г. Шуховым в 1891г. Различают два типа крекинга – термический и каталитический.

    Основными процессами при крекинге являются гомолитический разрыв углеродной цепи с одновременной изомеризацией и циклизацией, а также дегидрогенизация УВ с образованием непредельных соединений. Место разрыва углеродной цепи зависит от температуры и давления: с повышением температуры разрыв происходит ближе к краю цепи с образованием устойчивых УВ с короткими цепями. С повышением давления Цепь разрывается ближе к середине. Повышение температуры ведёт также к увеличению скорости процесса. Термический крекинг – свободнорадикальный процесс. При высокой температуре углеводороды распадаются на свободные радикалы R-CH2-CH2-R===2R-CH2

    которые способны распадаться и дальше с образованием более простых (метильных или этильных) радикалов.

    Каталитический крекинг протекает в присутствии катализаторов(алюмосиликатов или хлорида алюминия) при 480-540оС и давлении 0, 2-0, 3 МПа. Процесс начинается с отщепления от алкана гилридиона Н- с образованием карбкатиона, который распадается затем на непредельное соединение и другой карбониевый ион, но с меньшим числом углеродных атомов.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.