Циклопропан

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Циклопропан
Изображение химической структуры Изображение молекулярной модели
Изображение молекулярной модели
Общие
Хим. формула C3H6
Физические свойства
Состояние бесцветный газ с запахом петролейного эфира
Молярная масса 42,0797 ± 0,0028 г/моль
Плотность 1,879 г/л (при н. у.)
Энергия ионизации 9,86 эВ[1]
Термические свойства
Температура
 • плавления -127,62 °C
 • кипения -32,86 °C
 • самовоспламенения 555 °C
Критическая точка 397,80
Химические свойства
Растворимость
 • в воде 0,502 г в 1л
Структура
Дипольный момент 0 Кл·м[1]
Классификация
Рег. номер CAS 75-19-4
PubChem 6351
Рег. номер EINECS 200-847-8
SMILES
InChI
ChEBI 30365
ChemSpider 6111
Безопасность
Токсичность слаботоксичен, имеет наркотические свойства
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondОгнеопасность 4: Быстро или полностью испаряется при нормальном атмосферном давлении и температуре или легко рассеивается в воздухе и легко возгорается (например, пропан). Температура вспышки ниже 23 °C (73 °F)Опасность для здоровья 1: Воздействие может вызвать лишь раздражение с минимальными остаточными повреждениями (например, ацетон)Реакционноспособность 0: Стабильно даже при действии открытого пламени и не реагирует с водой (например, гелий)Специальный код: отсутствует
4
1
0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Циклопропа́н (триметиле́н) — химическое соединение с молекулярной формулой C3H6, содержащее трехчленный цикл. Простейший предельный углеводород алициклического (карбоциклического) ряда; относится к циклоалканам и является первым членом их гомологического ряда[2].

Физические свойства[править | править код]

Бесцветный горючий газ с характерным запахом, напоминающим запах петролейного эфира и едким вкусом[3]. При комнатной температуре и давлении 5−6 атм переходит в жидкое состояние[4]; температура плавления: −127 °C[3]; температура кипения циклопропана при атмосферном давлении: −33 °C[3]. Малорастворим в воде[2]: при +15 °C один объём газа растворяется в 2,7 объёма воды[5]. Легкорастворим в этаноле[3], диэтиловом эфире[3], петролейном эфире, хлороформе и жирных маслах. Легко воспламеняется, смеси с воздухом, кислородом или закисью азота взрывоопасны[2]. Предел воспламеняемости в воздухе составляет 2,4—10,3 % по объёму[3].

Получение[править | править код]

Циклопропан был впервые синтезирован Августом Фройндом в 1881 году с помощью внутримолекулярной реакции Вюрца с участием 1,3-дибромпропана и металлического натрия[4]. Выход реакции был значительно повышен в 1887 Гавриилом Густавсоном за счет использования цинка вместо натрия[6]. Использование в ней в качестве исходного вещества более доступного 1,3-дихлорпропана[7], который получают в результате реакции свободнорадикального замещения пропана и хлора, легло в основу предложенного в 1936 году первого промышленного метода синтеза циклопропана[8].

Виктóр Гриньяр успешно применил в этой реакции магний на примере серии 1,3-дихор-, 1,3-дибром- и 1,3-дииодпропанов[9], а впоследствии Моррисом Харашем было показано, что циклопропан с высокими выходами образуется при обработке фенилмагнийбромидом (PhMgBr) 1,3-дибром- или 1-бром-3-хлорпропана в присутстии каталитических количеств хлорида железа (III)[10].

Получение циклопропана реакцией Вюрца

Химические свойства[править | править код]

При нагревании до 360—370 °С циклопропан стабилен[11]:2015, при температуре 550 °С и выше почти полностью изомеризуется в пропен[12]:490; использование в качестве катализатора платины, железа или оксида алюминия позволяет снизить температуру реакции до 100—385 °С, но уменьшает степень конверсии[12]:490[13]:1063. Циклопропан восстанавливается водородом до пропана на никеле, используемом в качестве катализатора, при 80—120 °С[14].

Основным направлением взаимодействия циклопропана с хлором является реакция радикального замещения[15][16]. В темноте при температуре менее 300 °С циклопропан практически не взаимодействует с хлором[15][16]; выше 400 °С реакция протекает быстро с образованием преимущественно хлорциклопропана, который при увеличении времени проведения реакции или увеличении температуры выше 585 °С частично изомеризуется в аллилхлорид[16]. На свету при комнатной температуре реакция циклопропана и хлора протекает экзотермично (иногда со взрывом), при этом основным продуктом реакции является хлорциклопропан, образующийся наряду с 1,1-дихлорциклопропаном[15][16][17][18][19]; минорными продуктами реакции в этих условиях являются 1,3-дихлорпропан и изомерные трихлорпропаны[17]. При проведении фотохимической реакции циклопропана с хлором при комнатной темпераутре в растворителях, таких как дихлорметан, хлороформ, 1,2-дихлорэтан, основным продуктом становится 1,3-дихлорпропан[20]. При охлаждении до –35 °С в темноте в присутствии хлорида железа (III) циклопропан и хлором взаимодействуют в жидком состоянии с образованием смеси 1,3-дихлорпропана и 1,2-дихлорпрпана в примерно равном соотношении; считается, что в этом случае реакция протекает по механизму электрофильного присоединения[21].

Циклопропан не взаимодействует с твёрдым перманганатом калия смоченным водой, а также не обесцвечивает его растворы при комнатной температуре и нагревании; взаимодействие происходит только выше 250 °С в запаянном сосуде[22]:285.

Медицинское применение[править | править код]

Циклопропан оказывает сильное общеобезболивающее действие.

Действует циклопропан быстро. В концентрации 4 об.% вызывает анальгезию, 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 минут 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.

Противопоказания[править | править код]

При циклопропановом наркозе противопоказано введение адреналина и норадреналина.

Токсическое воздействие циклопропана[править | править код]

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 катехоламинов[23].

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[24].

Форма выпуска[править | править код]

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».

Меры безопасности[править | править код]

Чрезвычайно огнеопасен; его смеси с кислородом, закисью азота и воздухом могут взрываться при соприкосновении с пламенем, электрической искрой и другими источниками зажигания, которые могут вызывать воспламенение. При использовании циклопропана необходимо принимать все меры, исключающие возможность взрыва, в том числе меры предосторожности, связанные с применением электро- и рентгеновской аппаратуры и исключающие образование искр от 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.

Хранение[править | править код]

Хранение: в прохладном месте вдали от источников огня.

Примечания[править | править код]

  1. ↑ 1 2 David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
  2. ↑ 1 2 3 Химическая Энциклопедия, 1999, Т. 5, с. 373.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Hawley's Condensed Chemical Dictioanry, 2007, с. 363.
  4. ↑ 1 2 August Freund. Ueber Trimethylen (нем.) // Journal f�r Praktische Chemie. — 1882-08-12. — Bd. 26, H. 1. — S. 367–377. — ISSN 1521-3897 0021-8383, 1521-3897. — doi:10.1002/prac.18820260125. Архивировано 5 апреля 2023 года.
  5. ↑ An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (англ.) / Budavari S.. — Whitehouse Station, NJ: Merck and Co., Inc, 1996. — P. 464.
  6. ↑ G. Gustavson. Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens (нем.) // Journal f�r Praktische Chemie. — 1887-06-27. — Bd. 36, H. 1. — S. 300–303. — ISSN 1521-3897 0021-8383, 1521-3897. — doi:10.1002/prac.18870360127. Архивировано 5 апреля 2023 года.
  7. ↑ Hass H.B., Hinds G.E. Sinthesis of cyclopropane (англ.) // US Patent. — 1937. — No. 2.098.239. Архивировано 3 апреля 2023 года.
  8. ↑ H. B. Hass, E. T. McBee, G. E. Hinds. Synthesis of Cyclopropane (англ.) // Industrial & Engineering Chemistry. — 1936-10. — Vol. 28, iss. 10. — P. 1178–1181. — ISSN 1541-5724 0019-7866, 1541-5724. — doi:10.1021/ie50322a013. Архивировано 5 апреля 2023 года.
  9. ↑ Tissier L., Grignard V. C.R. Acad. Sci. Paris. Nouvelles réactions des composés organomagnésiens (фр.) // Acad. Sci. Paris : журнал. — 1901. — Vol. 132. — P. 835—837. Архивировано 6 апреля 2023 года.
  10. ↑ M. S. Kharasch, M. Weiner, W. Nudenberg, Anima Bhattacharya, Ting-I Wang, N. C. Yang. Factors Influencing the Course and Mechanism of Grignard Reactions. XXIV. Reactions of 1,3-Disubstituted Compounds, 1,2-Hydrogen Atom Shift 1 (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1961-08. — Vol. 83, iss. 15. — P. 3232–3234. — ISSN 1520-5126 0002-7863, 1520-5126. — doi:10.1021/ja01476a015. Архивировано 4 апреля 2023 года.
  11. ↑ Wl. Ipatiew, W. Huhn. Pyrogenetische Contactreactionen organischer Verbindungen (нем.) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. — 1903-04. — Bd. 36, H. 2. — S. 2014–2016. — ISSN 0365-9496. — doi:10.1002/cber.190303602113.
  12. ↑ 1 2 Berthelot M. Etudes sur les trimethylene (фр.) // Comptes rendus de l’Académie des Sciences. — 1899. — 25 septembre (vol. 129). — P. 484—491. Архивировано 7 апреля 2023 года.
  13. ↑ W. Ipatiew. Pyrogenetische Contactreactionen organischer Verbindungen (нем.) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. — 1902-01. — Bd. 35, H. 1. — S. 1057–1064. — ISSN 0365-9496. — doi:10.1002/cber.190203501174.
  14. ↑ Richard Willstätter, James Bruce. Reduktion des Trimethylens (англ.) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. — 1907-10. — Vol. 40, iss. 4. — P. 4456–4459. — ISSN 0365-9496. — doi:10.1002/cber.19070400483.
  15. ↑ 1 2 3 G. Gustavson. Ueber die Einwirkung des Chlors auf Trimethylen (нем.) // Journal f�r Praktische Chemie. — 1890-06-11. — Bd. 42, H. 1. — S. 495–500. — ISSN 1521-3897 0021-8383, 1521-3897. — doi:10.1002/prac.18900420144. Архивировано 9 апреля 2023 года.
  16. ↑ 1 2 3 4 John D. Roberts, Philip H. Dirstine. Cyclopropane Derivatives. I. Studies of the Photochemical and Thermal Chlorination of Cyclopropane (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1945-08. — Vol. 67, iss. 8. — P. 1281–1283. — ISSN 1520-5126 0002-7863, 1520-5126. — doi:10.1021/ja01224a020. Архивировано 9 апреля 2023 года.
  17. ↑ 1 2 G. Gustavson. Ueber die Produkte der Einwirkung des Chlors auf Trimethylen (нем.) // Journal f�r Praktische Chemie. — 1894-07-09. — Bd. 50, H. 1. — S. 380–382. — ISSN 1521-3897 0021-8383, 1521-3897. — doi:10.1002/prac.18940500134. Архивировано 9 апреля 2023 года.
  18. ↑ G. Gustavson. Ueber die Reaktionsfähigkeit des Monochlortrimethylens und einiger verwandten Verbindungen (англ.) // Journal für Praktische Chemie. — 1891-04-02. — Vol. 43, iss. 1. — P. 396–402. — doi:10.1002/prac.18910430141. Архивировано 9 апреля 2023 года.
  19. ↑ Edward L. Dedio, Peter J. Kozak, Serge N. Vinogradov, Harry E. Gunning. A PHOTOCHEMICAL PREPARATION OF SOME HALOGENATED CYCLOPROPANES (англ.) // Canadian Journal of Chemistry. — 1962-04-01. — Vol. 40, iss. 4. — P. 820–822. — ISSN 1480-3291 0008-4042, 1480-3291. — doi:10.1139/v62-122.
  20. ↑ James M. Tanko, N. Kamrudin Suleman. Solvent Pressure Effects in Free Radical Reactions. 2. Reconciliation of the Gas and Condensed Phase Chlorination of Cyclopropane (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1994-06. — Vol. 116, iss. 12. — P. 5162–5166. — ISSN 1520-5126 0002-7863, 1520-5126. — doi:10.1021/ja00091a020. Архивировано 10 апреля 2023 года.
  21. ↑ Joseph B. Lambert, Erik C. Chelius, William J. Schulz, Nancy E. Carpenter. Polar bromination and chlorination of cyclopropane (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1990-04. — Vol. 112, iss. 8. — P. 3156–3162. — ISSN 1520-5126 0002-7863, 1520-5126. — doi:10.1021/ja00164a043. Архивировано 9 апреля 2023 года.
  22. ↑ G. Gustavson. Ueber die Einwirkung des Broms auf Trimethylen unter verschiedenen Bedingungen (нем.) // Journal f�r Praktische Chemie. — 1900-07-31. — Bd. 62, H. 1. — S. 273–295. — ISSN 1521-3897 0021-8383, 1521-3897. — doi:10.1002/prac.19000620118. Архивировано 7 апреля 2023 года.
  23. ↑ Плехоткина С. И., Головчинский В. Б. Бюлл. экспер. биол. и мед., 1971, т. 72, № 8, с. 68-62.
  24. ↑ Жданов Г. П. и др. Фармакол. и токсикол., 1969, т. 32. № 1. с- 88—92.

Литература[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Циклопропан&oldid=135191825