В отличие от предельных углеводородов, характеризующихся наличием открытых углеродных цепей, существуют углеводороды с замкнутыми цепями (циклами). По своим свойствам они напоминают обычные предельные углеводороды алканы (парафины), отсюда и произошло их название – циклоалканы (циклопарафины). Общая формула гомологического ряда циклоалканов C n H 2n , то есть циклоалканы изомерны этиленовым углеводородам. Представителями этого ряда соединений являются циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклогексан.
Циклопропан
Циклобутан
Циклопентан
Циклогексан
Очень часто в органической химии структурные формулы перечисленных циклоалканов изображают без символов C и H простыми геометрическими фигурами.
Общая формула гомологического ряда циклоалканов CnH2n. Точно такой же формулой описывается гомологический ряд алкенов. Из чего следует, что каждому циклоалкану изомерен соответствующий алкен. Это пример так называемой «межклассовой» изомерии.
Изомерия и номенклатура циклоалканов
1) Для циклоалканов как и для всех классов органических соединений, характерна изомерия углеродного скелета (структурная изомерия). Структурная изомерия для циклоалканов, во-первых, обусловлена размером цикла. Так, существует два циклоалкана формулы С4Н8: циклобутан и метилциклопропан. Во-вторых, такая изомерия обусловливается положением заместителей в цикле (например, 1,1 и 1,2-диметилбутан).
а) Изомерией кольца:
а) Изомерия боковых цепей:
2) Изомерия положения заместителей в кольце:
3) Межклассовая изомерия с алкенами:
4) Пространственная изомерия. Отсутствие свободного вращения вокруг связей С-С в цикле создает предпосылки для существования пространственных изомеров у некоторых замещенных циклоалканов. Например, в молекуле 1,2-диметилциклопропана две группы СН 3 могут находиться по одну сторону от плоскости цикла (цис-изомер) или по разные стороны (транс-изомер):
По размеру цикла циклоалканы делятся на ряд групп, из которых мы рассмотрим малые (С3, С4) и обычные (С5-С7) циклы.
По правилам международной номенклатуры в циклоалканах главной считается цепь углеродных атомов, образующих цикл. Название строится по названию этой замкнутой цепи с добавлением приставки «цикло-» (циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклогексан и т.д.). При наличии в цикле заместителей нумерацию атомов углерода в кольце проводят так, чтобы ответвления получили возможно меньшие номера. Так, соединение следует назвать 1,2-диметилциклобутан, а не 2,3-диметилциклобутан, или 3,4-диметилциклобутан.
Структурные формулы циклоалканов обычно записывают в сокращенном виде, используя геометрическую форму цикла и опуская символы атомов углерода и водорода.
Физические свойства циклоалканов
При обычных условиях первые два члена ряда (С3 - С4) - газы, (С5 - С11) - жидкости, начиная с С12 - твёрдые вещества. Температуры кипения и плавления циклоалканов выше, чем у соответствующих алканов. Циклоалканы в воде практически не растворяются. При увеличении числа атомов углерода возрастает молярная масса, следовательно, увеличивается температура плавления.
Химические свойства циклоалканов
Свойства сильно зависят от размера цикла, определяющего его устойчивость.
Трех- и четырехчленные циклы (малые циклы), являясь насыщенными, тем не менее, резко отличаются от всех остальных предельных углеводородов. Валентные углы в циклопропане и циклобутане значительно меньше нормального тетраэдрического угла 109°28’, свойственного sp3-гибридизованному атому углерода.
Это приводит к большой напряженности таких циклов и их стремлению к раскрытию под действием реагентов. Поэтому циклопропан, циклобутан и их производные вступают в реакции присоединения, проявляя характер ненасыщенных соединений. Легкость реакций присоединения уменьшается с уменьшением напряженности цикла в ряду:
циклопропан > циклобутан >> циклопентан
Наиболее устойчивыми являются 6-членные циклы, в которых отсутствуют угловое и другие виды напряжения.
· Малые циклы (С3 – С4) довольно легко вступают в реакции гидрирования:
· Циклопропан и его производные присоединяют галогены и галогеноводороды:
Циклопропан и его гомологи реагируют с галогенводородами с раскрытием цикла в соответствии с правилом Марковникова.
Когда несимметричный алкен соединяется с галогеноводородной кислотой, галоген присоединяется к атому углерода, содержащему меньше атомов водорода.
В других циклах (начиная с С5) угловое напряжение снимается благодаря неплоскому строению молекул. Поэтому для циклоалканов (С5 и выше) вследствие их устойчивости характерны реакции, в которых сохраняется циклическая структура, т.е. реакции замещения.
Реакция идет по цепному радикальному механизму (аналогичному замещению в алканах).
Эти соединения, подобно алканам, вступают также в реакции дегидрирования, например дегидрирование циклогексана и его алкильных производных:
А также окисления в присутствии катализатора, например окисление циклогексана:
Подытожив химические свойства циклоалканов можно записать их химические свойства так:
Справочный материал для прохождения тестирования:
Таблица Менделеева
Таблица растворимости
В молекуле циклопропана все атомы углерода расположены в одной плоскости.
При таком расположении атомов углерода в цикле валентные углы должны быть равны 60 0 , а величина их отклонения от нормального валентного угла (109 0 28) должна составлять: α = (109 0 28 – 60 0) : 2 = 24 0 44 . Это наиболее напряженная циклическая система.
Однако в действительности, валентные углы между атомами углерода в циклопропановом цикле составляет 106 0 . Это объясняется тем, что σ-связи между атомами углерода в циклопропане отличаются от обычных σ-связей, образующихся при перекрыванииsp 3 -гибридных орбиталей в алканах.
При образовании углерод-углеродных связей в циклопропановом цикле происходит только частичное перекрывание sp 3 -гибридных орбиталей, направленное не вдоль прямой, соединяющей центры связанных углеродных атомов, а за пределами плоскости циклопропана, что приводит к образованию изогнутых орбиталей или так называемыхбанановых или τ- (греч.«тау») связей.
Образование банановых (или τ-) связей в циклопропане приводит к уменьшению углового напряжения в цикле, так как угол между осями двух электронных облаков увеличивается от 60 0 до 106 0 , а сами τ-связи приобретают частично ненасыщенный характер и по прочности они занимают промежуточное положение между σ- и π-связями.
Этим объясняется склонность циклопропана к реакциям присоединения. О частичном ненасыщенном характере атомов углерода в молекуле циклопропана свидетельствует также повышенная протонная подвижность атомов водорода.
Строение циклобутана и циклопентана
В циклобутане и особенно в циклопентане угловое (ангулярное) напряжение, связанное с отклонением валентных углов атомов углерода от нормального валентного (109 0 28), значительно ниже.
При расположении всех атомов углерода четырех- и пятичленных циклов в одной плоскости отклонение валентных углов составляет соответственно:
Для циклобутана - (109 0 28 - 90 0) : 2 = 9 0 44
Для циклопентана - (109 0 28 - 108 0) : 2 = 0 0 44
Однако, в действительности, молекулы циклобутана и циклопентана не являются плоскими, так как в плоских структурах все атомы водорода находятся в заслоненном состоянии, что приводит к появлению торсионного напряжения и уменьшению стабильности молекул.
Для снижения торсионного напряжения молекулы циклобутана и циклопентана принимают неплоские конформации, в которых благодаря силам отталкивания между атомами водорода один из атомов углерода в циклобутане или два атома углерода в циклопентане непрерывно выходят из плоскости циклов.
Поэтому кольца циклобутана и циклопентана как бы находятся в постоянном волнообразном движении, при котором происходит быстрое превращение одной конформации в другую:
Для циклобутана:
Для циклопентана:
В конформации «кресло» 6 атомов водорода перпендикулярны усредненной плоскости кольца и называются аксиальными (a-), а 6 других находятся близко к этой условной плоскости и называются экваториальными (e-). Если заместить один из водородов на алкильную или какую-нибудь функциональную группу, она может находиться в экваториальном или аксиальном положении. При комнатной температуре существует единственный циклогексан, а не два изомера. Причина этого – быстрая инверсия цикла, в результате которой метильная группа из аксиальной становится экваториальной.
Рис. 16.3. Инверсия метилциклогексана
Циклопентан по Байеру практически не имеет углового напряжения. Однако даже он существует не в планарной форме, т.к. в плоской молекуле все атомы водорода будут находиться в заслоненной конформации, что приведет к заметному торсионному напряжению. Энергетически более выгодно существование циклопентана в виде так называемого «конверта», в котором 4 атома углерода находятся в одной плоскости, а пятый выходит из нее.
Рис. 16.4. Конформационные изменения циклопентана
Циклобутан также неплоский, он представляет собой два равносторонних треугольника, соединенных по одной из сторон и располагающихся в разных плоскостях. Причина выхода двух атомов углерода из плоскости все в той же заслоненной конформации метиленовых групп, которая энергетически невыгодна.
Рис. 16.5. Конформационные изменения циклобутана
В циклопропане атомы углерода не могут находиться в разных плоскостях (геометрическое место трех точек – плоскость). Молекулу можно представить как правильный треугольник. Однако экспериментальные данные показывают, что циклопропан ведет себя так, как если бы угол между С-С связями составлял 102 о. Невозможно представить себе правильный треугольник с внутренними углами не равными 60 о.
Перекрывание атомных гибридизованных орбиталей в молекуле циклопропана показано на рис. 16.6. Как видно, связь образуется не по линии, связывающей центры атомов. Такие связи называют «банановыми» или изогнутыми. По своим характеристикам они занимают промежуточное положение между s- и p-связями. Этот факт объясняет частичную ненасыщенность циклопропана.
Рис. 16.6. Перекрывание атомных орбиталей в молекуле циклопропана
В результате в молекулах циклобутана и циклопентана уменьшается «заслоненность» атомов водородов у соседних углеродных атомов, что приводит к снижению торсионного напряжения, за счет появления небольшого углового (ангулярного) напряжения.
«Циклопарафины. Состав, строение, изомерия»
Циклоалканы (Циклопарафины)
Циклоалканы – это ненасыщенные углеводороды, в молекулах которых имеется замкнутое кольцо из углеродных атомов.
В отличие от предельных углеводородов, характеризующихся наличием открытых углеродных цепей, существуют углеводороды с замкнутыми цепями (циклами). По своим свойствам они напоминают обычные предельные углеводороды алканы (парафины), отсюда и произошло их название – циклоалканы (циклопарафины).
Общая формула гомологического ряда циклоалканов C n H 2n , то есть циклоалканы изомерны этиленовым углеводородам. Представителями этого ряда соединений являются циклопропан, циклобутан, циклопентан, циклогексан.
По своему строению молекулы органическогих соединений различают на соединения с открытой цепью и циклические. Циклы могут быть построены либо только из атомов углерода (карбоциклы), либо могут включать в себя атомы других элементов (гетероциклы). В свою очередь, циклические соединения бывают предельными, непредельными и ароматическими.
Молекулы циклоалканов имеют скелет, построенный в виде цикла из только sp 3 -гибридных атомов углерода. Для образования названия циклоалканов необходимо к названию соответствующего предельного углеводорода добавить приставку «цикло». Так, наименьший из возможных циклоалканов – циклопропан, за ним следует циклобутан, затем циклопентан и т.д.
Положения заместителей указывают, нумеруя атомы цикла, причем атому с наиболее старшим заместителем присваивается номер 1. В дизамещенных циклоалканах заместители могут располагаться по одну (цис-) или по разные стороны плоскости кольца (транс-).
Молекулы циклоалканов могут состоять из двух и более циклов. Бициклические углеводороды следует различать по способу соединения (аннелирования) циклов. Если два цикла имеют лишь один общий атом углерода, соединения называют спироциклическими. Названия таких бициклов образуют, добавляя приставку «спиро» к названию соответствующему гомолога алкана. После приставки в квадратных скобках указывают две цифры, обозначающие число атомов углерода, расположенных по каждую сторону от узлового С-атома. Нумерацию атомов начинают с меньшего цикла, последним номером обозначают узловой атом.
В другом способе аннелирования циклы имеют два общих атома углерода. Это – так называемые мостиковые циклоалканы. Названия таких соединений начинается с указания количества циклов приставками бицикло-, трицикло-, затем указываются три цифры, обозначающие число углеродных атомов каждого мостика, связанного с узловыми атомами. В конце пишется название соответствующего алкана. Нумеруют атомы, начиная с одного узлового и передвигаясь по большему (главному) циклу к другому узловому С-атому. Иногда указывают дополнительные координаты мостика.
Получение
1. Циклоалканы содержатся в значительных количествах в нефтях некоторых месторождений (отсюда произошло одно из их названий – нафтены ). При переработке нефти выделяют главным образом циклоалканы С 5 Н 10 – С 7 Н 14
2. Действие активных металлов на дигалогензамещенные алканы (реакция Вюрца) приводит к образованию различных циклоалканов:
(вместо металлического натрия используется также порошкообразный цинк).
Строение образующегося циклоалкана определяется структурой исходного дигалогеналкана. Этим путем можно получать циклоалканы заданного строения. Например, для синтеза 1,3-диметилциклопентана следует использовать 1,5-дигалоген – 2,4-диметилпентан:
Существуют и другие методы получения циклоалканов. Так, например, циклогексан и его алкильные производные получают гидрированием бензола и его гомологов, являющихся продуктами нефтепереработки.
Изомерия
Для циклопарафинов, начиная с C 4 H 8 , характерны некоторые виды структурной изомерии, связанные:
a) с числом углеродных атомов в кольце – например, (этилциклопропан), (метилциклобутан);
b) с числом
углеродных атомов в заместителях –
(1-метил-2-пропилциклопентан),
(1,2-диэтилциклопентан)
c) с положением заместителя в кольце – (1,1-диметилциклогексан), (1,2-диметилциклогексан)
Для циклоалканов характерна также межклассовая изомерия с алкенами.
При наличии двух заместителей в кольце у разных углеродных атомов возможна геометрическая цис-транс-изомерия, начиная с C 5 H 10 , и оптическая изомерия. Оптическая изомерия проявляется в том случае, если молекула не имеет плоскости симметрии.
Цис-транс-изомерия в циклических соединениях
При наличии двух заместителей в циклических соединениях также возможна цис-транс-изомерия. Метильные группы в приведенных примерах могут располагаться по одну сторону плоскости кольца (такой изомер называется цис-изомером) и по разные стороны (такой изомер называется транс-изомером).
Естественно, что при наложении друг на друга моделей цис- и транс- изомеров они не совмещаются. Взаимные изомеризации требуют разрыва цикла с последующим его замыканием или разрыва связи заместителя с углеродным атомом цикла и образованием новой связи с другой стороны цикла.
Следует отметить, что в циклических соединениях возможно возникновение не только цис-транс-, но и зеркальной изомерии. При наложении модели молекулы цис-изомера с одинаковыми заместителями и ее зеркального отражения они совмещаются, в то время как таковое невозможно для цис-изомера с различными заместителями. Для транс-изомеров совмещение модели молекулы и ее зеркального отражения невозможно как при одинаковых, так и различающихся заместителях.
Циклобутан, циклопентан и их конформации
Циклические соединения – это такие органические соединения, в которых углеродные атомы составляют замкнутые цепи, т.е. циклы. Простейшими представителями таких соединений являются циклопарафины или циклоалканы.
Прочность связей в циклических соединениях зависит от числа атомов, участвующих в образовании цикла. Она определяется степенью его напряженности, обусловленной изменением валентных углов атомов цикла и отклонением этих атомов от нормального направления.
Для циклопропана межъядерные углы составляют 60º, как в равностороннем треугольнике, для циклобутана – 90º, как в квадрате, а в циклопентане – 108º, как в правильном пятиугольнике. Нормальный валентный угол для атома углерода – 109,5º. Поэтому при расположении в названных соединениях всех атомов углерода в одной плоскости уменьшение валентных углов составляет в циклопропане – 49,5º, в циклобутане – 19,5º, в циклопентане – 1,5º.
Чем больше отклонение валентного угла от нормального, тем более напряжены и, следовательно, непрочны циклы. Однако в отличие от циклопропана циклобутан и циклопентан имеют неплоские циклы. Один из атомов углерода непрерывно выходит из плоскости. Циклобутан существует в виде неплоских «сложенных» конформаций. Циклопентан характеризуется конформацией «конверт». Таким образом, обсуждаемые циклы находятся в колебательном движении, приводящем к уменьшению «заслоненности» атомов водорода у соседних углеродных атомов и снижению напряжения.
Циклогексан и его конформации
Для циклогексана, как правильного шестиугольника, межъядерные углы составляют 120º. Если бы молекула циклогексана имела плоское строение, то отклонение от нормального валентного угла атома углерода составляло: 109,5º-120º = 10,5º.
Однако циклогексан и большие циклы имеют неплоское строение. В рассматриваемой молекуле циклогексана сохраняются обычные валентные углы при условии его существования в двух конформациях «кресла» и «ванны». Конформация «кресла» менее напряжена, поэтому циклогексан существует преимущественно в виде конформеров I и III, причем цикл претерпевает непрерывную инверсию (inversio – с латинского переворачивание, перестановка) с промежуточным образованием конформера II:
ось симметрии II III I
Двенадцать связей C–H, которые имеются у циклогексана в конформации «кресла», делятся на два типа. Шесть связей направлены радиально от кольца к периферии молекулы и называются экваториальными связями (e – связи), остальные шесть связей направлены параллельно друг другу и оси симметрии и называются аксиальными (a – связи). Три аксиальные связи направлены в одну сторону от плоскости цикла, а три – в другую (имеется чередование: вверх-вниз).
Свойства циклоалканов
Физические свойства циклоалканов закономерно изменяются с ростом их молекулярной массы. Пpи ноpмальных условиях циклопpопан и циклобутан – газы, циклоалканы С 5 Н 10 – С 16 Н 32 – жидкости, начиная с С 17 Н 34 , – твердые вещества. Температуры кипения циклоалканов выше, чем у соответвующих алканов. Это связано с более плотной упаковкой и более сильными межмолекулярными взаимодействиями циклических структур.
Химические свойства циклоалканов сильно зависят от размера цикла, определяющего его устойчивость. Трех- и четырехчленные циклы (малые циклы ), являясь насыщенными, тем не менее, резко отличаются от всех остальных предельных углеводородов. Валентные углы в циклопропане и циклобутане значительно меньше нормального тетраэдрического угла 10928’, свойственного sp 3 -гибридизованному атому углерода.
Это приводит к большой напряженности таких циклов и их стремлению к раскрытию под действием реагентов. Поэтому циклопропан, циклобутан и их производные вступают в реакции присоединения , проявляя характер ненасыщенных соединений. Легкость реакций присоединения уменьшается с уменьшением напряженности цикла в ряду:
циклопропан > циклобутан >> циклопентан.
Наиболее устойчивыми являются 6-членные циклы, в которых отсутствуют угловое и другие виды напряжения.
Малые циклы (С 3 Н 6 – С 4 Н 8) довольно легко вступают в реакции гидрирования:
Циклопропан и его производные присоединяют галогены и галогеноводороды:
В других циклах (начиная с С 5) угловое напряжение снимается благодаря неплоскому строению молекул. Поэтому для циклоалканов (С 5 и выше) вследствие их устойчивости характерны реакции, в которых сохраняется циклическая структура, т.е. реакции замещения .
Эти соединения, подобно алканам, вступают также в реакции дегидрирования, окисления в присутствии катализатора и др.
Столь резкое отличие в свойствах циклоалканов в зависимости от размеров цикла приводит к необходимости рассматривать не общий гомологический ряд циклоалканов, а отдельные их ряды по размерам цикла. Например, в гомологический ряд циклопропана входят: циклопропан С 3 Н 6 , метилциклопропан С 4 Н 8 , этилциклопропан С 5 Н 10 и т.д.
Применение
Наибольшее практическое значение имеют циклогексан, этилциклогексан. Циклогексан используется для получения циклогексанола, циклогексанона, адипиновой кислоты, капролактама, а также в качестве растворителя. Циклопропан используется в медицинской практике в качестве ингаляционного анестезирующего средства.
Список использованной литературы
1. Химия: Органическая химия: Учебное издание для 10 кл. сред. шк. – Москва, Просвещение, 1993
2. Глинка Н.Л. Общая химия. -25-е изд., испр. – Л.: Химия
3. Артеменко А.И. Органическая химия: учеб. для строит. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 2000.
4. Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии. Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1999.
5. ХИМИЯ. Справочник школьника, – М., 1995.
6. ХИМИЯ. Энциклопедия для детей. АВАНТА, 2000.
7. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в ВУЗы. – М., 1995 г.
8. «Органическая химия»., Просвещение, 1991
; легко воспламеняется; смеси с воздухом , О 2 и N 2 O взрывоопасны.
Ц иклопропан - простейший циклоалкан , трехчленный цикл к-рого обладает значит. энергией напряжения (~ 115 кДж/моль) и повышенной по сравнению с др. циклоалканами хим. активностью . Углы в циклопропане 60° (ССС), 114-115° (НСН), длины связей 0,151 (С -С) и 0,109 нм (С -Н). Малая величина угла ССС по сравнению с углом между sр 3 -гибридизованными орбиталями (109,5°) позволяет предположить, что при образовании связей С - С в циклопропане не достигается макс. перекрывание атомных орбиталей . Такие связи наз. "банановыми" (рис.), по своему характеру они являются промежуточными между и-связями, поэтому циклопропан может вести себя подобно олефинам . Кроме того, благодаря слабости "банановой" связи, циклопропан легко раскрывает кольцо в разл. р-циях. Возможны др. способы описания характера и св-в связей в циклопропане.
Замещение в циклопропане значительно изменяет его
геометрию. Так, электронодонорные заместители укорачивают прилежащие связи
С - С и удлиняют противолежащую; электроноакцепторные группы действуют
наоборот; объемные вицинальные заместители удлиняют связь между атомами
С, несущими эти заместители. В высоконапряженных структурах при сочленении
циклопропана с др. циклами, в т. ч. циклопропановыми, наблюдаются большие искажения
3-членного цикла (см. Напряжение молекул).
Ц
иклопропан- слабая СН-к-та: рК а 46
(вода , 25 °С).
Легко протекает изомеризация циклопропана в пропен ;
р-ция осуществляется термически или в присут. каталитич. кол-в Pt, Pd,
Fe, Ni, Rh, A1 2 O 3 .
При действии Н 2 алкилциклопропаны
в мягких условиях подвергаются гидрогенолизу либо изомеризации с послед.
гидрированием :
Р-ция циклопропана с протонными к-тами приводит к
пропилгалогенидам. В присут. А1С1 3 циклопропан алкилирует ароматич. соед.
с образованием как пропильных, так и изопропильных производных; при этом
при переходе от n-ксилола к о-дихлорбензолу соотношение указанных
изомеров изменяется от (92: 8) до (4: 96) соотв.
С хлором и бромом циклопропан реагирует неодинаково.
В условиях радикального бромирования образуется 1,3-дибромпропан, а радикального
хлорирования в мягких условиях - 1,1-дихлорциклопропан. При электроф. бромировании
получают смесь бромпропанов:
Р-ция циклопропана и его производных с солями в среде протонных р-рителей приводит к-меркурир. спиртам [или их алкокси(ацилокси)производным]; р-ция не имеет аналогов в химии др. карбоциклов:
R"=H,Alk, Ас
Замещенные циклопропана, содержащие электронодонорные
и электроноакцепторные группы, при умеренном нагревании претерпевают гетеролиз
по наиб. замещенной связи, напр.:
1,1-Дигалогенциклопропаны при действии (C 4 H 9) 3 SnH или Mg в СН 3 ОН восстанавливаются в моногалогениды, а при взаимод. с CH 3 Li превращаются в соответствующие аллены :
Ц иклопропан и его производные получают действием Zn-пыли на 1,3-дигалогениды:
Для синтеза функционально замещенных циклопропана используют р-ции внедрения по связи С = С при действии диазоэфиров (кат.- комплексы Сu и Rh) или
Структурная формула
Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: C 3 H 6
Молекулярная масса: 42,081
Циклопропа́н (триметилен) - химическое соединение с формулой C 3 H 6 , простейший углеводород алициклического (карбоциклического) ряда; относится к циклоалканам и является их первым членом гомологического ряда.
Физические свойства
Бесцветный горючий газ с характерным запахом, напоминающим запах петролейного эфира, едкого вкуса. Относительная плотность 1,879. При температуре 4 - 20 °C и давлении 5 атм переходит в жидкое состояние; температура плавления −127 °C, температура кипения циклопропана при атмосферном давлении −33 °C. Мало растворим в воде (один объём газа при + 20 °C растворим в 2, 85 объёма воды). Легко растворим в , петролейном эфире, хлороформе и жирных маслах. Легко воспламеняется, смеси с воздухом, кислородом или закисью азота взрывоопасны. Циклопропан (как и циклобутан) можно получить с помощью внутримолекулярной реакции Вюрца из ω-дигалогеналканов при нагревании с металлами (Na, Mg, Zn).
Медицинское применение
Циклопропан оказывает сильное общеобезболивающее действие. Чрезвычайно огнеопасен; его смеси с кислородом , закисью азота и воздухом могут взрываться при соприкосновении с пламенем, электрической искрой и другими источниками, которые могут вызывать воспламенение. При использовании циклопропана необходимо принимать все меры, исключающие возможность взрыва, в том числе меры предосторожности, связанные с применением электро- и рентгеноаппаратуры и исключающие образование статического электричества. В связи с этими особенностями, а также с появлением новых способов и средств общего обезболивания циклопропан в настоящее время крайне редко используется в качестве средства для наркоза. Действует циклопропан быстро. В концентрации 4 об. % вызывает аналгезию, 6 об. % - выключает сознание, 8 - 10 об. % - вызывает наркоз (III стадии), в концентрации 20 −30 об. % - глубокий наркоз. В организме циклопропан не разрушается и выделяется в неизменном виде почти полностью через 10 мин после прекращения ингаляции. Циклопропан не оказывает выраженного влияния на функции печени и почек; несколько понижает диурез. Иногда при наркозе циклопропаном наступает кратковременная гипергликемия, связанная с возбуждением адренореактивных систем. Этот эффект менее выражен, чем при применении эфира. Циклопропан оказывает возбуждающее влияние на холинореактивные системы организма и вызывает некоторое замедление пульса, возможны аритмии. Под влиянием циклопропана сильно повышается чувствительность миокарда к адреналину ; введение адреналина при наркозе циклопропаном может вызвать фибрилляцию желудочков. Артериальное давление во время наркоза несколько повышается, что может привести к некоторому усилению кровоточивости. Циклопропан используется для вводного и основного наркоза (циклопропан с кислородом); чаще применяется в комбинации с другими средствами для наркоза (закись азота, эфир) и с мышечными релаксантами. Показан больным с заболеваниями легких, так как не вызывает раздражения слизистых оболочек дыхательных путей. Его можно назначать при болезнях печени и при диабете. Циклопропановый наркоз может применяться для кратковременных оперативных вмешательств. Циклопропан применяют в смеси с кислородом по закрытой и полузакрытой системе (иногда по полуоткрытой) с использованием наркозных аппаратов с дозиметрами. Для поддержания наркоза используют 15 - 18 % циклопропана. Введение в наркоз осуществляется более высокими концентрациями циклопропана. К моменту окончания операции подачу циклопропана прекращают, и через 2 - 5 мин. вдыхания чистого кислорода больные просыпаются. Подача кислорода должна производиться непрерывно. Необходимо следить за тем, чтобы сохранялась достаточная вентиляция легких и происходило освобождение организма от углекислоты . Иногда циклопропан применяют как составную часть «смеси Шейна Ашмена». После вводного внутривенного наркоза тиопентал-натрием подают (по полузакрытому способу) смесь газов в следующем соотношении: закись азота - 1 часть, кислород - 2 части, циклопропан - 0,4 части. При использовании этой смеси необходимо после окончания обезболивания исключать наркотизирующие компоненты в определенной последовательности (во избежание развития гипоксии): сначала прекращают подачу циклопропана, через 2 - 3 мин - закиси азота и ещё через такой же срок - кислорода . При правильном дозировании циклопропана наркоз протекает без осложнений, больные быстро просыпаются после окончания ингаляции. В случае передозировки возможны остановка дыхания и угнетение сердечной деятельности вплоть до остановки сердца. В связи с быстрым пробуждением после прекращения наркоза больные могут ощущать после операции сильную боль, поэтому до окончания операции рекомендуется ввести анальгетик. После наркоза относительно часто наблюдается головная боль, в отдельных случаях - послеоперационная рвота, парез кишечника. Поэтому больные после пробуждения от наркоза нуждаются в тщательном наблюдении. К применению циклопропана допускается только медицинский персонал, прошедший соответствующий инструктаж.
Противопоказания
При циклопропановом наркозе противопоказано введение адреналина и норадреналина.
Токсическое воздействие циклопропана
Наркотик, вызывающий возбуждение нервной системы с последующим угнетением её, что связано с преимущественным влиянием на кору головного мозга, а также с нарушением в мозге обменных процессов, включая обмен . При вдыхании циклопропана в концентрации 15-20 % и смеси с кислородом у крыс через час снижается количество гликогена и суммарных белков в печени, повышается активность SH-групп клеток печени и повышается в них содержание рибонуклеиновой кислоты. При хроническом действии циклопропана угнетается продукция костного мозга, главным образом гранулоцитов.
Форма выпуска
Форма выпуска: в стальных цельнотянутых баллонах вместимостью 1 и 2 л жидкого циклопропана, находящегося под давлением 5 атм; баллоны окрашены в оранжевый цвет и имеют надпись <Осторожно. Циклопропан. Огнеопасен>.
Хранение
Хранение: в прохладном месте вдали от источников огня.