**Κυκλοαλκάνια** ονομάζονται οι κορεσμένοι υδρογονάνθρακες που περιέχουν ένα δακτύλιο. Οι ενώσεις αυτές ονομάζονται επίσης και **ναφθένια**. Ο γενικός τους τύπος είναι CnH2n. Έχουν βαθμό ακορεστότητας 1 και είναι ισομερή με τα αλκένια, από τα οποία όμως συνήθως διαφέρουν πολύ στις ιδιότητες. Μια μικρή μειοψηφία τους, όσα διαθέτουν τριμελή (δηλαδή αποτελούμενο από τρία άτομα άνθρακα) ή τετραμελή (δηλαδή αποτελούμενο από τέσσερα άτομα άνθρακα) δακτύλιο, δίνουν αντιδράσεις διάσπασης και προσθήκης (προσθηκοδιάσπασης) που τα κάνουν να μοιάζουν κάπως στη χημική συμπεριφορά με τα αλκένια, αν και χρειάζονται αρκετά δραστικότερες συνθήκες για να δώσουν τελικά τις σχετικές αντιδράσεις. Τα υπόλοιπα έχουν χημική συμπεριφορά που ομοιάζει περισσότερο προς τα αλκάνια.

Δομή
----

### Κυκλοπροπάνια

«**Κυκλοπροπάνια**» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με τριμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση γωνίας δεσμού {\mathrm {\widehat {C-C-C}=60^{o}<109^{o}28'}} που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp3-sp3 που αντιστοιχεί σε κορεσμένο. Ύστερα από ενεργειακή ανάλυση των πιθανών δομών - μοριακών μοντέλων με κβαντομηχανικές μεθόδους προέκυψε ως πιθανότερη η εκδοχή του sp2 υβριδισμού και της δημιουργίας δύο μοριακών τροχιακών τριών κέντρων (των τριών ατόμων C), σ (2sp2-2sp2-2sp2) και π (2p-2p-2p), με 3 ηλεκτρόνια ανά μοριακό τροχιακό, ώστε να χρησιμοποιηθούν τα 6 διαθέσιμα ηλεκτρόνια των 3 ατόμων C (τα άλλα 6 χρησιμοποούνται για τους 6 σ δεσμούς με τα 6 άτομα υδρογόνου ή και τα αλκύλια). Αντί δηλαδή των κλασσικών 3 ομοιοπολικών δεσμών δύο κέντρων μεταξύ των ατόμων C, υπάρχουν 2 ομοιοπολικοί δεσμοί τριών κέντρων.


Εξαιτίας αυτού του γεγονότος προκύπτει η λεγόμενη «**ενέργεια τάσης δεσμών**» που συνυπολογίζει την ενέργεια παραμόρφωσης δεσμικής γωνίας (κατά Baeyer), που οφείλεται στη διαφορά γωνίας από την κανονική, και την ενέργεια στρέψης (κατά Piltzer), που οφείλεται στην αδυναμία του συστήματος να στρέψει τους δεσμούς του και να πάρει διαμόρρφωση αποφυγής των απώσεων τύπου Van der Waals, που αναπτύσσονται από την προσέγγιση αλληλοαπωθούμενων ατόμων και ομάδων αυτών. Ενώ λοιπόν το ισομερές προπένιο έχει θερμότητα ολικής καύσης 1.971 kcal/mole το κυκλοπροπάνιο έχει 2.088 kcal/mole. Το ΔQ = 117 kJ/mole αντιστοιχεί ακριβώς στην επιπλέον ενέργεια που παγιδεύει η ιδιάζουσα δομή του τριμελή δατυλίου.
Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπροπάνια να δίνουν αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,3.

### Κυκλοβουτάνια

«**Κυκλοβουτάνια**» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με τετραμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση όχι επίπεδου τετραγώνου, όπως θα περίμενε κανείς, με βάση τα κυκλοπροπάνια παραπάνω, αλλά «**πτυχωμένης**» (Puckered), όπως αποδείχθηκε από πειράματα περίθλασης ηλεκτρονίων:


Στη δομή αυτή προκύπτουν δυο απέναντι ζεύγη γωνιών που δίνουν μέσο όρο {\displaystyle \mathrm {{\widehat {C-C-C}}\simeq 88^{o}<109^{o}28'} },
που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp3-sp3 που αντιστοιχεί σε κορεσμένο, οπότε και πάλι προκύπτει «**ενέργεια τάσης δεσμών**», όπως παραπάνω στα κυκλοπροπάνια, αλλά μικρότερη: Υπολογίστηκε σε ΔQ = 109 kJ/mole. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοβουτάνια να δείνουν αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,4, αν και χρειάζονται πιο έντονες συνθήκες για να αντιδράσουν και δείνουν μικρότερες αντίστοιχες ταχύτητες αντίδρασης.

### Κυκλοπεντάνια

«**Κυκλοπεντάνια**» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με πενταμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση όχι επίπεδου πενταγώνου, όπως θα περίμενε κανείς, με βάση τα κυκλοπροπάνια παραπάνω, αλλά «**φακέλου**» (Envelope), όπως αποδείχθηκε από πειράματα περίθλασης ηλεκτρονίων:


Στη δομή αυτή προκύπτουν γωνίες που δίνουν μέσο όρο {\displaystyle \mathrm {{\widehat {C-C-C}}\simeq 105^{o}<109^{o}28'} }, που είναι η συνηθισμένη γωνία δεσμού sp3-sp3 που αντιστοιχεί σε κορεσμένο, οπότε και πάλι προκύπτει «**ενέργεια τάσης δεσμών**», όπως παραπάνω στα κυκλοπροπάνια, αλλά πολύ μικρότερη: Υπολογίστηκε σε ΔQ = 29 kJ/mole. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοπεντάνια να **μη** δίνουν αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,5, γιατί σ' αυτά η ενέργεια τάσης δεσμών είναι ανεπαρκής. Το άτομο άνθρακα (και οι υποκαταστάτες του) που βρίσκεται σε σχετικά υπερυψωμένη θέση και τα υπόλοιπα στις σχετικά χαμηλότερες δεν παραμένουν σταθερά εκεί, αλλά στις θέσεις αυτές εναλλάσσονται. Αυτό το φαινόμενο της εσωτερικής μοριακής κίνησης ονομάζεται «**ψευδοπεριστροφή**» (pseudorotation).

### Κυκλοεξάνια

«**Κυκλοεξάνια**» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με εξαμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση όχι επίπεδου εξαγώνου, όπως θα περίμενε κανείς, με βάση τα κυκλοπροπάνια παραπάνω, αλλά «**ανάκλιντρου**» (Chair) ή «**λουτήρα**» (Boat), δηλαδή διαμορφώσεων όπως αποδείχθηκε από πειράματα περίθλασης ηλεκτρονίων:

  
«**Ανάκλιντρο**»  

Λουτήρας  

«**Λουτήρας**»

Υπολογίστηκε σε ΔQ = 0 kJ/mole. Αποτέλεσμα των παραπάνω είναι τα κυκλοεξάνια να **μη** δίνουν αντιδράσεις προσθηκοδιάσπασης-1,6, γιατί σ' αυτά η ενέργεια τάσης δεσμών είναι ανεπαρκής. Η δομή του ανάκλιντρου είναι σχετικά σταθερότερη κατά ~21 kJ/mole κι έτσι είναι πιο συνηθισμένη, εκτός κι αν υπάρχουν διάφορα φαινόμενα μεταξύ των υποκαταστατών που επιβάλλουν τη δομή του λουτήρα, υπερκαλύπτοντας τη μικρή ενεργειακή διαφορά. Οι θέσεις υποκαταστατών στη δομή ανάκλιντρου **δεν** είναι όλες ισοδύναμες: Αυτές που εικονίζονται με κόκκινο στο παραπάνω σχήμα ονομάζονται «**αξονικές**» (axial) και συμβολίζονται με α- και οι μπλε ονομάζονται «**ισημερινές**» (equatorial) και συμβολίζονται με ι-. Στα μονοϋποκατεστημένα κυκλοεξάνια (π.χ. το μεθυλοκυκλοεξάνιο), ο υποκαταστάτης συνήθως μπαίνει στην ισημερινή θέση, που είναι σχετικά σταθερότερη ενεργειακά κατά 4 - 12 kJ/mole. Ωστόαο ογκώδεις υποκαταστάτες, όπως το Ph- (φαινύλιο) ή -CMe3 (τριμεθυλομεθύλιο), τείνουν να πάρουν αξονική θέση. Σε διυποκατεστημένα και πάνω κυκλοεξάνια το φαινόμενο αυτό δημιουργεί γεωμετρικά ισομερή θέσης με ελαφρά διαφοροποιημένες ιδιότητες:


|  |
| --- |
| **Ε,Ζ- (ή cis-,trans-) γεωμετρικά ισομερή σε διυποκατεστημένα κυκλοεξάνια** |
| Θέσεις υποκατασατών | E- | Z- |
| 1,2- ή 1,4- | α,ι- | α,α- ή ι,ι- |
| 1,3- | α,α- ή ι,ι- | α,ι- |
|

Όπως και στα αλκένια, τα Z- (trans-) ισομερή είναι σταθερότερα από τα E- (cis-).

### Κυκλοεπτάνια

«**Κυκλοεπτάνια**» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με επταμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση όχι επίπεδου επταγώνου, όπως θα περίμενε κανείς, με βάση τα κυκλοπροπάνια παραπάνω, αλλά «**αντεστραμένου ανάκλιντρου**», όπως αποδείχθηκε από πειράματα περίθλασης ηλεκτρονίων:

Στα κυκλοαλκάνια με επτά (7) και πάνω άτομα άνθρακα στο δακτύλιο προστίθεται στις παραπάνω αναφερόμενες και μια επιπλέον αλληλεπίδραση που ονομάζεται «**υπερκυκλική**» και οφείλεται στη δημιουργία ενδομοριακών αλληλεπιδράσεων van der Waals. Συνολικά υπολογίστηκε για τα κυκλοεπτάνια ΔQ = 25 kJ/mole.

### Κυκλοοκτάνια

«**Κυκλοοκτάνια**» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με οκταμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση όχι επίπεδου οκταγώνου, όπως θα περίμενε κανείς, με βάση τα κυκλοπροπάνια παραπάνω, αλλά δύο (2) συνολικά πιθανές δομές:

1. «**Λουτήρα-ανάκλιντρου**» (Boat-Chair) (I):
2. «**Στέμμα**» (Crown) (ΙΙ).


Στα κυκλοαλκάνια με επτά (7) και πάνω άτομα άνθρακα στο δακτύλιο προστίθεται στις παραπάνω αναφερόμενες και μια επιπλέον αλληλεπίδραση που ονομάζεται «**υπερκυκλική**» και οφείλεται στη δημιουργία ενδομοριακών αλληλεπιδράσεων van der Waals. Συνολικά υπολογίστηκε για τα κυκλοοκτάνια ΔQ = 41 kJ/mole.

### Μακροδακτυλικά

«**Μακροδακτυλικά**» ονομάζονται τα κυκλοαλκάνια με μεγαλύτερο από οκταμελή δακτύλιο, που αποτελεί και το χαρακτηριστικό της δομής τους. Οι πλευρικές αλυσίδες, όταν υπάρχουν, διαμορφώνονται όπως στα αλκάνια. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μοριακής δομής τους είναι η εμφάνιση όχι επίπεδου πολυγώνου, όπως θα περίμενε κανείς, με βάση τα κυκλοπροπάνια παραπάνω, αλλά σχηματίζουν δυο σχεδόν παράλληλες ανθρακικές αλυσίδες ενωμένες στα άκρα τους.
Στα κυκλοαλκάνια με επτά (7) και πάνω άτομα άνθρακα στο δακτύλιο προστίθεται στις παραπάνω αναφερόμενες και μια επιπλέον αλληλεπίδραση που ονομάζεται «**υπερκυκλική**» και οφείλεται στη δημιουργία ενδομοριακών αλληλεπιδράσεων van der Waals. Συνολικά υπολογίστηκε για τα κυκλοδεκαπεντάνια ΔQ = 8 kJ/mole.

Παραγωγή
--------

### Γενικές μέθοδοι κυκλοποίησης

#### Με θέρμανση αλάτων δικαρβονικών οξέων με Ca ή Ba

Με θέρμανση αλάτων δικαρβονικών οξέων με ασβέστιο (Ca) ή βάριο Ba σχηματίζεται κυκλική κετόνη με πενταμελή ως οκταμελή δακτύλιο. Στη συνέχεια αυτή ανάγεται προς το αντίστοιχο κυκλοαλκάνιο. Π.χ.:

{\displaystyle \mathrm {HOOC(CH\_{2})\_{4}COOH+Ca(OH)\_{2}{\xrightarrow {\triangle }}2H\_{2}O+CaCO\_{3}+} }   

 {\displaystyle \mathrm {+2Zn+2HCl{\xrightarrow {Ni}}ZnCl\_{2}+ZnO+} }κυκλοπεντάνιο

#### Με ενδομοριακή συμπύκνωαη διεστέρων δικαρβονικών οξέων κατά Dieckmann

Η ενδομοριακή συμπύκνωαη διεστέρων δικαρβονικών οξέων κατά Dieckmann γίνεται με επίδραση αιθανολικού νατρίου σ' αυτούς. Με αυτόν τον τρόπο σχηματίζεται κετοκαρβονικός εστέρας με εξαμελή ως εννεαμελή δακτύλιο. Στη συνέχεια αυτός σαπωνοποείται προς το αντίστοιχο καρβονικό άλας. Το τελευταίο αποκαρβοξυλιώνεται προς την αντίστοιχη κυκλοκετόνη ανάγεται, που ανάγεται προς τον αντίστοιχο κυκλοαλκάνιο:

{\displaystyle \mathrm {ROOC(CH\_{2})\_{3}COOR{\xrightarrow[{EtONa}]{\triangle }}ROH+} }   

 {\displaystyle \mathrm {+NaOH{\xrightarrow {}}ROH+} }   

 {\displaystyle \mathrm {{\xrightarrow {\triangle }}NaOH+CO\_{2}\uparrow +} }   

 {\displaystyle \mathrm {+Zn{\xrightarrow {}}ZnO+} }
  

* Τα αλκύλια R δεν είναι υποχρεωτικό να είναι ίδια. Χρησιμοποιήθηκε το ίδιο σύμβολο για λόγους απλότητας.

#### Με διαμοριακή συμπύκνωαη διεστέρων δικαρβονικών οξέων

Η διαμοοριακή συμπύκνωαη δύο διεστέρων δικαρβονικών οξέων, από τους οποίους ο ένας είναι του οξαλικού οξέως γίνεται με επίδραση μεταλλικού νατρίου. Με τον τρόπο αυτό σχηματίζεται δικετοδικαρβονικός διεστέρας με πενταμελή και πάνω δακτύλιο. Στη συνέχεια αυτός ανάγεται προς σαπωνοποείται προς το αντίστοιχο δικαρβονικό άλας. Το τελευταίο διαποκαρβοξυλιώνεται προς την αντίστοιχη κυκλοδικετόνη, που τελικά ανάγεται προς το αντίστοιχο κυκλοαλκάνιο:

{\displaystyle \mathrm {ROOCCOOR+ROOC(CH\_{2})\_{3}COOR+2Na{\xrightarrow {}}2RONa+H\_{2}+} }   

 {\displaystyle \mathrm {+2NaOH{\xrightarrow {}}2ROH+} }   

 {\displaystyle \mathrm {{\xrightarrow {\triangle }}2NaOH+2CO\_{2}+} }   

 {\displaystyle \mathrm {+2Zn{\xrightarrow {}}2ZnO+} } 

* Τα αλκύλια R δεν είναι υποχρεωτικό να είναι ίδια. Χρησιμοποιήθηκε το ίδιο σύμβολο για λόγους απλότητας.

### Ειδικές μέθοδοι κυκλοποίησης

#### Μέθοδοι παραγωγής κυκλοπροπανίων

1. Με επίδραση μετάλλων (συνήθως ψευδάργυρο ή μαγνήσιο) και σε 1,3-διαλοπαράγωγα. Π.χ.:

{\displaystyle \mathrm {BrCH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}Br+Zn{\xrightarrow {}}ZnBr\_{2}+} } κυκλοπροπάνιο

2. Με προσθήκη καρβενίων σε αλκένια. Π.χ:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}=CH\_{2}+CH\_{2}I\_{2}+Zn{\xrightarrow {Cu}}ZnI\_{2}+} } κυκλοπροπάνιο

#### Μέθοδοι παραγωγής κυκλοβουτανίων

1. Με επίδραση μετάλλων (συνήθως ψευδάργυρο ή μαγνήσιο) και σε 1,4-διαλοπαράγωγα. Π.χ..Π.χ.:

{\displaystyle \mathrm {BrCH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}Br+Zn{\xrightarrow {}}ZnBr\_{2}+} } κυκλοβουτάνιο

* Με μικρή απόδοση.

2. Με φωτοχημικό διμερισμό αλκενίων. Π.χ.:

{\displaystyle \mathrm {2CH\_{2}=CH\_{2}{\xrightarrow {hv}}} } κυκλοβουτάνιο

#### Μέθοδοι παραγωγής κυκλοπεντανίων

Κατά την επίδραση αλκίνια και μονοξειδίου του άνθρακα σε αλκένια έχουμε την ονομαζόμενη αντίδραση Pauson-Khand που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοπεντόνης, τα οποία στη συνέχεια ανάγονται σε κυκλοπεντάνια. Π.χ. με αιθένιο και αιθίνιο παράγεται κυκλοπεντεν-2-όνη:

{\mathrm {CH\_{2}=CH\_{2}+HC\equiv CH+CO{\xrightarrow {Co\_{2}(CO)\_{8}}}}}   

 {\displaystyle \mathrm {+3Zn+4HCl{\xrightarrow {Ni}}2ZnCl\_{2}+ZnO+} } κυκλοπεντάνιο

#### Μέθοδοι παραγωγής κυκλοεξανίων

1. Κατά την επίδραση αλκαδιενίου (διένιου) σε αλκένιο (διενόφιλο) έχουμε την ονομαζόμενη (αντίδραση Diels–Adler) που στην περίπτωση αυτή οδηγεί σε παραγωγή παραγώγων κυκλοεξενίου, που στη συνέχεια ανάγονται προς τα αντίστοιχα κυκλοεξάνια. Π.χ. με βουταδιένιο-1,3 και αιθένιο παίρνουμε κυκλοεξένιο:

{\displaystyle \mathrm {CH\_{2}=CH\_{2}+CH\_{2}=CHCH=CH\_{2}{\xrightarrow {}}} }   

 {\displaystyle \mathrm {+H\_{2}{\xrightarrow {Ni}}} } κυκλοεξάνιο

2. Με αναγωγή του αντίστοιχου βενζολικού παραγώγου. Π.χ.:

{\displaystyle \mathrm {PhH+3H\_{2}{\xrightarrow {Pt}}} } 

#### Μέθοδοι παραγωγής κυκλοεπτανίων

Με επίδραση καρβενίων σε αντίστοιχα βενζολικού παραγώγου παράγονται παράγωγα κυκλοεπτατριένιων, που στη συνέχεια ανάγονται προς τα αντίστοιχα κυκλοεπτάνια. Π.χ.:

{\displaystyle \mathrm {PhH+CH\_{2}I\_{2}+Zn{\xrightarrow {Cu}}ZnI\_{2}+} }   

 {\displaystyle \mathrm {+3H\_{2}{\xrightarrow {Ni}}} } κυκλοεπτάνιο

Χημικές ιδιότητες
-----------------

* Τα κυκλοαλκάνια με τριμελή ή τετραμελή δακτύλιο έχουν αρκετή ενέργεια τάσης δεσμών για να δώσουν προσθηκοδιάσπαση-1,3 ή -1,4, αντίστοιχα. Κατά τα άλλα συμπεριφέρονται χημικά όπως τα αλκάνια:

### Οξείδωση

1. Όπως όλα οι υδρογονάνθρακες, τα κυκλοαλκάνια με περίσσεια οξυγόνου καίγονται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό:

{\displaystyle \mathrm {C\_{v}H\_{2v}+{\frac {3v}{2}}O\_{2}{\xrightarrow {\triangle }}vCO\_{2}+vH\_{2}O+657v\;kJ+\Delta Q} }

* Όπου v ο αριθμός ατόμων άνθρακα του κυκλοαλκανίου και ΔQ η ενέργεια τάσης δεσμών.

2. Παραγωγή υδραερίου:

{\displaystyle \mathrm {C\_{v}H\_{2v}+vH\_{2}O{\xrightarrow[{700-1100^{o}C}]{Ni}}vCO+2vH\_{2}} }

3. Με καταλυτική 1,3-προσθηκοδιάσπαση οξυγόνου

α. Σε κυκλοπροπάνια - Παράγονται παράγωγα οξετανίου. Π.χ.:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+{\frac {1}{2}}O\_{2}{\xrightarrow[{1-2MPa,\triangle }]{Ag}}} } οξετάνιο

β. Σε κυκλοβουτάνια - Παράγονται παράγωγα οξολανίου. Π.χ.:

κυκλοβουτάνιο {\displaystyle \mathrm {+{\frac {1}{2}}O\_{2}{\xrightarrow[{1-2MPa,\triangle }]{Ag}}} } οξολάνιο

γ. Σε κυκλοαλκάνια με μεγαλύτερους δακτυλίους σχηματίζεται η αντίστοιχη κετόνη. Π.χ.:

κυκλοπεντάνιο {\displaystyle \mathrm {+O\_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{Cu}}H\_{2}O+} }

4. Κυκλοαλκάνια με τριτοταγή άτομα άνθρακα οξειδώνονται από υπερμαγγανικό κάλιο προς την αντίστοιχη τριτοταγή αλκοόλη. Π.χ.:

 {\displaystyle \mathrm {+2KMnO\_{4}+H\_{2}SO\_{4}{\xrightarrow {}}2MnO\_{2}+K\_{2}SO\_{4}+H\_{2}O+} } 

### Αλογόνωση

1. Τα κυκλοαλκάνια δίνουν φωτοχημική αντικατάσταση ενός υδρογόνου τους από αλογόνο, όπως τα αλκάνια. Π.χ. για το κτκλοπροπάνιο: Έχει 6 ισότμα άτομα υδρογόνου για φωτοχημική αντικατάσταση από αλογόνα, οπότε προκύπτει ένα μόνο κυκλοπροπυλαλογονίδιο:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+X\_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}HX+} } κυκλοπροπυλαλογονίδιο

* Δραστικότητα των X2: F2 > Cl2 > Br2 > Ι2.

**Ανάλυση του μηχανισμού της χλωρίωσης του κυκλοπροπνίου:**

1. Έναρξη: Παράγονται ελεύθερες ρίζες:

{\displaystyle \mathrm {Cl\_{2}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}2Cl^{\bullet }-239kJ} }

* Η απαιτούμενη ενέργεια προέρχεται από το υπεριώδες φως (UV) ή θερμότητα (Δ).

2. Διάδοση: Καταναλώνονται οι παλιές ελεύθερες ρίζες, σχηματίζοντας νέες.

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+Cl^{\bullet }{\xrightarrow {}}HCl+14kJ+} }   

 {\displaystyle \mathrm {+Cl\_{2}{\xrightarrow {}}Cl^{\bullet }+100kJ+} }   

3. Τερματισμός: Καταναλώνονται μεταξύ τους οι ελεύθερες ρίζες, κατά τη στατιστικά σπάνια περίπτωση της συνάντησής τους.

{\displaystyle \mathrm {2Cl^{\bullet }{\xrightarrow {}}Cl\_{2}+239kJ} }  

 {\displaystyle \mathrm {+Cl^{\bullet }{\xrightarrow {}}339kJ+} }  

{\displaystyle 2}  {\displaystyle \mathrm {{\xrightarrow {}}347kJ+} } 

* Είναι όμως πρακτικά δύσκολο να σταματήσει η αντίδραση στην παραγωγή μονοαλογονοπαραγώγων.

* Αν χρησιμοποιηθούν ισομοριακές ποσότητες κυκλοπροπάνιο και Χ2 θα παραχθεί μίγμα όλων των X-παραγώγων του κυκλοπροπάνιο
* Αν όμως χρησιμοποιηθει περίσσεια κυκλοπροπάνιο, τότε η απόδοση των μονοπαραγώγων αυξάνεται πολύ, λόγω της αύξησης της στατιστική πιθανότητας συνάντησης κυκλοπροπάνιο με X. σε σχέση με την πιθανότητα συνάντησης μονοπαραγώγου και X. που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή των υπόλοιπων X-παραγώγων.

2. Προσθηκοδιάσπαση αλογόνου:

α. Σε κυκλοπροπάνια - Παράγονται παράγωγα του 1,3-διαλοπροπάνιου. Π.χ.:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+X\_{2}{\xrightarrow {CCl\_{4}}}XCH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}X} }

β. Σε κυκλοβουτάνια - Παράγονται παράγωγα του 1,4-διαλοβουτάνιου. Π.χ.:

κυκλοβουτάνιο {\displaystyle \mathrm {+X\_{2}{\xrightarrow {CCl\_{4}}}XCH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}X} }

γ. Τα κυκλοαλκάνια με μεγαλύτερο δακτύλιο δεν δίνουν προσθηκοδιάσπαση.
### Επίδραση καρβενίων

* Τα κυκλοαλκάνια δίνουν αντιδράσεις παρεμβολής καρβρνίων στους δεσμούς C-H. Π.χ. για

το κυκλοπροπάνιο που έχει 6 ισότμα άτομα υδρογόνου για παρεμβολή καρβενίων, προκύπτει ένα μόνο προϊόν. Π.χ. με επίδρση μεθυλενίου παράγεται μεθυλοκυκλοβουτάνιο:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+CH\_{3}Cl+KOH{\xrightarrow {}}KCl+H\_{2}O+} } μεθυλοκυκλοπροπάνιο

### Νίτρωση

* Τα κυκλοαλκάνια αντιδρούν με ατμούς HNO3 στην αέρια φάση. Π.χ. για το κυκλοπροπάνιο:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+HNO\_{3}{\xrightarrow {\triangle }}+H\_{2}O+} } νιτρκυκλοπροπάνιο

### Καταλυτική υδρογόνωση με κυκλοπροσθήκη

α. Τα κυκλοπροπάνια παράγουν παράγωγα του προπανίου. Π.χ. για το κυκλοπροπάνιο:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+H\_{2}{\xrightarrow {Pt}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{3}} }

β. Τα κυκλοβουτάνια παράγουν παράγωγα του βουτανίου: Π.χ. για το κυκλοβουτάνιο:

κυκλοβουτάνιο {\displaystyle \mathrm {+H\_{2}{\xrightarrow {Pt}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{3}} }

γ. Τα κυκλοαλκάνια με μεγαλύτερο δακτύλιο δεν δίνουν κυκλοπροσθήκη.
### Υδραλογόνωση με κυκλοπροσθήκη

α. Τα κυκλοπροπάνια παράγουν προπυλαλογονίδια ή υποκατεστημένα παράγωγα αυτών, με προσθηκοδιάσπαση -1,3. Π.χ. για το κυκλοπροπάνιο:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+HX{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}X} }

β. Τα κυκλοβουτάνια παράγουν βουτυλαλογονίδια ή υποκατεστημένα παράγωγα αυτών, με προσθηκοδιάσπαση -1,4. Π.χ. για το κυκλοβουτάνιο:

κυκλοβουτάνιο {\displaystyle \mathrm {+HX{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}X} }

γ. Τα κυκλοαλκάνια με μεγαλύτερο δακτύλιο δεν δίνουν κυκλοπροσθήκη.
### Υδροξυαλογόνωση με κυκλοπροσθήκη

α. Με υπαλογονώδες οξύ (HOX), τα κυκλοπροπάνια παράγουν β-αλο-1-προπανόλες ή υποκατεστημένα παράγωγα αυτών, με κυκλοπροσθήκη -1,3. Π.χ. για το κυκλοπροπάνιο:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+HOX{\xrightarrow {}}XCH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}OH} }

β. Με υπαλογονώδες οξύ (HOX), τα κυκλοβουτάνια παράγουν γ-αλο-1-βουτανόλες ή υποκατεστημένα παράγωγα αυτών, με κυκλοπροσθήκη -1,4. Π.χ. για το κυκλοβουτάνιο:

κυκλοβουτάνιο {\displaystyle \mathrm {+HOX{\xrightarrow {}}XCH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}OH} }

γ. Τα κυκλοαλκάνια με μεγαλύτερο δακτύλιο δεν δίνουν κυκλοπροσθήκη.
### Ενυδάτωση με κυκλοπροσθήκη

α. Με επίδραση θειικού οξέως σε κυκλοπροπάνια παράγονται μονοεστέρες του θειικού οξέος, με κυκλοπροσθήκη -1,3, που υδρολύονται σχηματίζοντας 1-προπανόλες ή υποκατεστημένα παράγωγα αυτών. Π.χ. για το κυκλοπροπάνιο:

κυκλοπροπάνιο {\displaystyle \mathrm {+H\_{2}SO\_{4}{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}OSO\_{3}H{\xrightarrow[{-H\_{2}SO\_{4}}]{+H\_{2}O}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}OH} }

β. Με επίδραση θειικού οξέως σε κυκλοβουτάνια παράγονται μονοεστέρες του θειικού οξέος, με κυκλοπροσθήκη -1,4, που υδρολύονται σχηματίζοντας 1-βουτανόλες ή υποκατεστημένα παράγωγα αυτών. Π.χ. για το κυκλοβουτάνιο:

κυκλοβουτάνιο {\displaystyle \mathrm {+H\_{2}SO\_{4}{\xrightarrow {}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}OSO\_{3}H{\xrightarrow[{-H\_{2}SO\_{4}}]{+H\_{2}O}}CH\_{3}CH\_{2}CH\_{2}CH\_{2}OH} }

γ. Τα κυκλοαλκάνια με μεγαλύτερο δακτύλιο δεν δίνουν κυκλοπροσθήκη.

Πηγές
-----

* Ν. Αλεξάνδρου, *Γενική Οργανική Χημεία*, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985
* Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
* SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
* Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982

Αναφορές και παρατηρήσεις
-------------------------

1. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, *Γενική Οργανική Χημεία*, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, Σελ. 125-126, §6.1.
2. ↑  SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 140-141,Πρ.9.9γ-η
3. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, *Γενική Οργανική Χημεία*, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985: Σελ.127-128, §6.2.
4. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, Σελ. 125-126, §6.1.
5. ↑  Η μικρή αύξηση στην ενέργεια τάσης, σε σχέση με τη δομή τετραγώνου που θα είχε γωνία 90°, αντισταθμίζεαι από μεγαλύτερη ελάττωαη τη; ενέργεια στρέψης.
6. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, σελ. 125-126, §6.1. σελ.128, §6.2.
7. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, σελ. 125-126, §6.1. σελ.128-129, §6.2.
8. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, σελ. 125-126, §6.1. σελ.129-132, §6.2.
9. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, σελ. 126, §6.1. σελ.133, §6.3.
10. 1 2  Ν. Αλεξάνδρου, Γενική Οργανική Χημεία, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985, σελ. 126, §6.1. σελ.134, §6.3.
11. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982:154, §6.5.Α1. ν = 4.
12. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982:154, §6.5.Α2. ν = 1.
13. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982:154, §6.5.Α3. ν = 1.
14. 1 2  G. Gustavson (1887). "Ueber eine neue Darstellungsmethode des Trimethylens". J. Prakt. Chem. 36: 300–305. doi:10.1002/prac.18870360127. .
15. 1 2  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 154, §6.5.Β1.
16. ↑  SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 138, §9.2Β5β.
17. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982:154, §6.5.Β2
18. ↑  P. L. Pauson and I. U. Khand. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1977, 295, 2.
19. ↑  
Blanco-Urgoiti, J.; Añorbe, L.; Pérez-Serrano, L.; Domínguez, G.; Pérez-Castells, J. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 32. (doi:10.1039/b300976a)
20. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 160, §6.10.2.
21. ↑  Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.24, §1.2.
22. ↑  Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ.21, §1.1.
23. ↑  Ν. Αλεξάνδρου, *Γενική Οργανική Χημεία*, ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 1985: Σελ.126, 6.1.
24. ↑  SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 43-46 §4.4.3.
25. ↑  καθοριστικό ταχύτητας
26. ↑  SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 46 §4.4.4.
27. ↑  Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982: Σελ. 244, §10.3.2.

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| π • σ • ε
Υδρογονάνθρακες, υδρογονανθρακικές ομάδες, υδροκαρβύλια και σχετικοί όροι |
| --- |
|  |
| Καρβένιααλκύλιααλκανοδιύλιααλκιλιδένια και αλκάνια | 
Μεθυλένιο  · ΠροπαδιενυλιδένιοΜεθυλομάδαΜεθανοδιυλομάδαΜεθυλιδενομάδαΜεθάνιο  · Αιθάνιο  · Προπάνιο  · Βουτάνια (Βουτάνιο  · Μεθυλοπροπάνιο)  · Πεντάνια (Πεντάνιο  · Μεθυλοβουτάνιο  · Διμεθυλοπροπάνιο)  · Εξάνια (Εξάνιο  · 2-μεθυλοπεντάνιο  · 3-μεθυλοπεντάνιο  · 2,2-διμεθυλοβουτάνιο  · 2,3-διμεθυλοβουτάνιο)  · Επτάνια (Επτάνιο  · 2-μεθυλεξάνιο  · 3-μεθυλεξάνιο  · Αιθυλοπεντάνιο  · 2,2-διμεθυλοπεντάνιο  · 2,3-διμεθυλοπεντάνιο  · 2,4-διμεθυλοπεντάνιο  · 3,3-διμεθυλοπεντάνιο  · Τριμεθυλοβουτάνιο)  · Οκτάνια (Οκτάνιο  · 2-μεθυλεπτάνιο  · 3-μεθυλεπτάνιο  · 4-μεθυλεπτάνιο  · Αιθυλεξάνιο  · 2,2-διμεθυλεξάνιο  · 2,3-διμεθυλεξάνιο  · 2,4-διμεθυλεξάνιο) |
|  |
| Αλκένιααλκαδιένιακαι αλκατριένια | 
Αιθένιο  · Προπένιο  · Βουτένια (1-βουτένιο  · 2-βουτένιο  · Μεθυλοπροπένιο)  · Πεντένια (1-πεντένιο  · 2-πεντένιο  · 2-μεθυλο-1-βουτένιο  · 3-μεθυλο-1-βουτένιο  · μεθυλο-2-βουτένιο ) Προπαδιένιο  · Βουταδιένια (1,2-βουταδιένιο  · 1,3-βουταδιένιο)  · Πενταδιένια (1,2-πενταδιένιο  · 1,3-πενταδιένιο  · 1,4-πενταδιένιο  · 2,3-πενταδιένιο  · Μεθυλο-1,2-βουταδιένιο  · Ισοπρένιο)Κουμουλένιο |
|  |
| Αλκίνιακαι αλκενίνια | 
Αιθίνιο  · Προπίνιο  · Βουτίνια (1-βουτίνιο  · 2-βουτίνιο)  · Πεντίνια (1-πεντίνιο  · 2-πεντίνιο  · Μεθυλοβουτίνιο)Βουτενίνιο |
|  |
| Αλεικυκλικοί υδρογονάνθρακες | 
Κυκλοπροπάνια (Κυκλοπροπάνιο  · Μεθυλοκυκλοπροπάνιο  · Αιθυλοκυκλοπροπάνιο  · 1,1-διμεθυλοκυκλοπροπάνιο  · 1,2-διμεθυλοκυκλοπροπάνιο)  · Κυκλοβουτάνια (Κυκλοβουτάνιο  · Μεθυλοκυκλοβουτάνιο  · 1,2-διμεθυλενοκυκλοβουτάνιο)  · Κυκλοπεντάνιο  · Κυκλοεξάνιο  · Κυκλοεπτάνιο  · Τετραεδράνιο  · Τετρακυκλάνιο
Κυκλοπροπένια (Κυκλοπροπένιο  · Μεθυλενοκυκλοπροπένιο  · 1-αιθυλοκυκλοπροπένιο)  · 3-μεθυλενο-1-μεθυλοκυκλοβουτένιο  · Κυκλοπεντένιο  · Φουλβένιο  · Φουλβαλένιο  · Κυκλοεπταδιένια (1,3-κυκλοεπταδιένιο  · 1,4-κυκλοεπταδιένιο)  · 1,3,5-κυκλοεπτατριένιο  · Νορβορνένιο  · Νορβορναδιένιο
Κυκλοβουτίνιο |
|  |
| Αρένια και άλλοιαρωματικοίυδρογονάνθρακες | 
Βενζόλιο  · Τολουόλιο  · Φαινυλακετυλένιο  · Στυρόλιο  · Αιθυλοβενζόλιο  · ορθοξυλόλιο  · μεταξυλόλιο  · παραξυλόλιο  · Προπυλοβενζόλιο  · Κουμένιο  · Προπενυλοβενζόλιο  · Ισοπροπενυλοβενζόλιο  · Αλλυλοβενζόλιο  · ορθοαιθυλομεθυλοβενζόλιο  · μετααιθυλομεθυλοβενζόλιο  · Βενζοκυκλοβουτένιο  · Ναφθαλίνια (Ναφθαλίνιο  · 1-μεθυλοναφθαλίνιο  · 2-μεθυλοναφθαλίνιο  · 2,6-διμεθυλοναφθαλίνιο  · Σαποταλίνιο)  · Ινδένιο  · Ανθρακένιο  · Φαινανθρένιο  · Ακεναφθυλένιο  · Αζουλένιο |
|  |
| Αντιαρωματικοίυδρογονάνθρακες | 
Κυκλοβουταδιένιο  · Μεθυλοκυκλοβουταδιένιο  · Βενζοκυκλοβουταδιένιο  · Πενταλένιο  · Διφαινυλένιο |
|  |
| Σχετικοί γενικοί όροι | 
Ακόρεστη ένωση  · Κορεσμένη ένωση  · Αλεικυκλική ένωση  · Φυσικό αέριο  · Υγραέριο  · Πετρέλαιο  · Πολυμερισμός  · Πολυμερές  · Ισοτολουόλια  · Προπελλάνια |
|  |
| 
Μερικοί από τους γενικούς όρους δεν αναφέρονται μόνο στους υδρογονάνθρακες |

 |