Лекція 3. Методи синтезу алканів. – 2 год

Методи синтезу алканів:

 

- гідрування ненасичених вуглеводнів

‒C≡C‒ + H₂ + гетерогенний каталізатор – Ni, Pd, Pt → >C=C< (цис-ізомер) …

‒C≡C‒ + NaNH₂ в NH₃ або LiAlH₄ в ТГФ → >C=C< (транс-ізомер) …

>C=C< + H₂ + каталізатор → ‒CH₂CH₂‒

- відновлення різних класів органічних сполук (відновники: НІ, Н₂ + каталізатор; Zn+Hg, Na в рідкому амоніаку, боран В₂Н₆, діімід HN=NH, гідразин Н₂N-NH₂ тощо)

RI + HI → RH + I₂;

R‒CO‒Alk + Zn (Hg) → R‒CH₂‒Alk

- реакція Вюрца (дія Na на галогеналкани)

R‒Hal + 2Na → R‒R

- декарбоксилювання (реакція Дюма) карбонових кислот RCOOH або їх натрієвих солей під дією NaOH + CaO або R`ONa

RCOONa + NaOH + CaO → R‒H. R – алкіл, арил, гетарил

Шарль Адольф Вюрц (1817 – 1884)	Жан Батист Андре Дюма (1800 – 1884), лаб. 416	Адольф Вільгельм Герман Кольбе (1818 – 1884)

- електроліз солей карбонових кислот RCOO^- M⁺ (анодна реакція Кольбе)

На аноді: RCOO^- M⁺ - е → R‒R + CO₂; на катоді утворюються водень і луг. R – алкіл

- гідроліз магніє- (RMgX) і літієорганічних сполук (RLi)

RMgX або RLi + H₂O → R‒H

 

Особливі випадки одержання алканів:

тільки метан: Al₄C₃ або Ве₂С + H₂O → CH₄

з природного газу: метан

продукти крекінгу нафти: метан, етан, пропан, бутан тощо

у техніці з водяного газу:

СО + H₂ + каталізатор → CH₄ та інші алкани

Технологічний процес Фішера – Тропша (1926):

nCO + (2n+1)H₂ → C_nH_2n+2 + nH₂О

nCO + 2nH₂ → C_nH_2n + nH₂О

Каталізатори – рутеній, залізо, кобальт, нікель;

тиск від 1 до 30 атм;

температура 190 – 240 і 320 – 350 ºС.

Винахідники – Франц Фішер і Ганс Тропш (Інститут кайзера Вільгельма).

Основний напрямок застосування – синтетичне паливо і мастила.

http://iplab-nnz.ru/content/view/67/118/1/2/

 

Гомогенне гідрування за допомогою розчину каталізатора за м’яких умов (атмосферний тиск, струм Н₂, кип’ятіння в етанолі). Класичними є родієвий комплекс Дж.Уїлкінсона та іридієвий комплекс Р.Кребтрі:

PPh3 = трифенілфосфін	Су = циклогексил
RhCl3 + PPh3	Активніший у 100 разів
Джефрі Уїлкінсон 1921 – 1996 Нобелівська премія 1973	Роберт Кребтрі Народився 1948

Література:

Handbook of Homogeneous Hydrogenation, 3 Volumes, Wiley VCH, 2006, € 564.00.

Hydrogenation of organic compounds using homogeneous catalysts, Chem. Rev., 1973, 73 (1), pp 21–52.

Йонне гідрування

Література: Larson, G. L.; Fry, J. L. Org. React. 2008, 71, 1.

 

 

Домашнє завдання до третьої лекції:

знайти і перекласти українською мовою біографії трьох видатних хіміків;

зібрати моделі (HyperChem) каталізаторів гомогенного гідрування.