Способы получения предельных углеводородов (алканов)

Как было уже сказано, каждый класс органических соединений характеризуется определенными особенностями строения. Мы знаем также, что от строения зависят физические и химические свойства веществ. Следовательно, вещества, принадлежащие к одному классу соединений, должны обладать многими общими или правильно изменяющимися при изменении состава физическими и химическими свойствами. Но не только физические свойства и химически-е реакции, т. е. настоящее и будущее веществ близкого строения, должны иметь много общего; в прошлом таких веществ, т. е. в способах их образования из веществ других классов, также должно быть много общего.

Общие способы получения предельных алифатических углеводородов можно разбить на три группы:

I.  Получение из соединений, содержащих в молекуле столько же атомов углерода, сколько их имеется в получаемом углеводороде.

II.  Получение из соединений с меньшим числом атомов углерода в молекуле; эти способы можно назвать синтетическими.

III. Получение из соединений с большим числом атомов углерода в молекуле; эти способы относятся к реакциям расщепления молекул.

I. Получение из соединений с тем же числом атомов углерода в молекуле:

1. Получение из производных введением водорода вместо заместителя. Получение углеводородов из соединений с тем же числом атомов углерода, но содержащих, кроме углерода и водорода, другие атомы или группы, т. е. получение углеводородов из их производных, очевидно, должно состоять в замене этих атомов или групп на атомы водорода (элиминирование заместителя). Иначе говоря, реакции этого рода можно рассматривать как реакции восстановления. Замена указанных атомов или групп на водород в различных органических веществах происходит с различной степенью трудности. Например, в таких металлоорганических соединениях, как цинкорганические или магнийорганические, атомы металла легко заменяются на атомы водорода уже при действии воды:

Для других органических соединений требуется действие сильных восстановителей.

Как показал Вертело (1868), особенно энергично восстанавливает органические вещества иодистоводородная кислота (при нагревании) вследствие ее способности диссоциировать на водород и иод:

При этом водород в момент выделения (in statu nascendi) действует чрезвычайно энергично как восстановитель. Таким образом, можно различные вещества, даже столь трудно восстанавливающиеся, как органические кислоты, восстановить до углеводородов, согласно следующим примерным уравнениям:

Газообразный водород является при обыкновенной температуре веществом инертным. Чтобы водород вступал в реакции восстановления, нужно действовать им в момент его выделения из соединений, пользуясь, например, цинком или амальгамой натрия и соляной кислотой или литийалюминийгидридом LiAlH. В этом случае реакции сводятся к прямому замещению различных атомов и остатков на водород, например:

2. Получение из непредельных углеводородов. К реакциям восстановления относят и реакции получения предельных углеводородов из непредельных, т. е. содержащих двойные и тройные связи. Здесь речь идет о непосредственном присоединении атомов водорода (реакции гидрирования), например:

Эти реакции также протекают при действии таких восстановителей, как иодистоводородная кислота, но могут идти и с газообразным водородом. Однако в последнем случае, вследствие инертности водорода при обыкновенной температуре, приходится прибегать к помощи катализаторов.

Наиболее сильными ка