Несмотря на неполярность связи С-Н, под действием сильных кислот удается осуществить для алканов реакции ионного типа, приобретающие возрастающее значение в химии алканов. В 1968 году Дж. Ола впервые обнаружил катионы с пентакоординированным атомом углерода. Формально это можно представить как взаимодействие алкана в качестве донора пары электронов связи С-Н с Н+ в качестве акцептора с образованием трехцентровой двухэлектронной связи; например, фиксируемый в масс-спектрах метана катион метония:
Этот катион образуется и при растворении метана в суперкислотах, например, в FSO3H—SbF5 [1:1] (Ола, 1965 г.).
Алканы, имеющие связи водорода с третичным углеродом, в концентрированной серной кислоте претерпевают водородный обмен, в результате оптически активные алканы рацемизуются, то есть теряют оптическую активность (см. раздел 3.2.2) (Ингольд 1936 г.):
Реакция водородного обмена реализуется и при промышлец. ном синтезе изооктана (процесс Ипатьева, 1934 г.) из смеси изобутан — изобутилен под действием 98%-ной H2SO4 при 4°С в ионной цепной реакции:
Обрыв цепи происходит при взаимодействии карбокатиона с нуклеофилами HSO–4, Н2O и др.
Важное техническое значение имеет изомеризация н-алканов в разветвленные алканы (изоалканы), осуществляемая в промышленности при нагревании их с хлоридом алюминия в присутствии каталитических количеств воды и алкена. Реакция, как и в предыдущем случае, имеет ионный цепной характер (см. раздел 9.6.4). Обрыв цепи реализуется при взаимодействии втор-бутилкатиона с АlСl–4, Н2O, примесями, отщеплении Н+.
Изомеризация н-алканов в изоалканы позволяет повысить качество бензина для двигателей внутреннего сгорания. В последние годы растет интерес к гетеролитическим реакциям алканов с участием металл органических и металлогидридных катализаторов [64]. На рубеже XXI столетия показано (И. С. Ахрем), что суперэлектрофильные системы, содержащие полигалогенметаны и галогениды алюминия CHal4 • nАlНal3, позволяют проводить реакции лонного типа алканов в мягких условиях. Среди осуществленных таким образом процессов — крекинг, изомеризация, окислительное сочетание, карбонилирование и др. [102, с. 29].
В современном образовательном процессе выполнение лабораторных работ является важной составляющей обучения. Однако не всегда студенты…
Двуокись углерода (диоксид углерода, CO2) – это одно из важнейших химических соединений, встречающихся как в…
Современный бизнес требует эффективного управления не только производственными процессами, но и деятельностью сотрудников. Система учета…
Бизнес игры давно стали неотъемлемой частью корпоративной культуры и обучения сотрудников. Они помогают развивать ключевые…
Для успешной карьеры в области химии и нефтехимии важна не только страсть к экспериментам и…
Современный рынок труда предъявляет высокие требования к специалистам различных отраслей, включая химию и нефтехимию. Конкуренция…
