Способы получения. Главными промышленными источниками получения алканов являются природный газ и нефть

Главными промышленными источниками получения алканов являются природный газ и нефть. Переработку нефти и различных её фракций в промышленности осуществляют преимущественно таким методом как крекинг.

Совокупность реакций, происходящих при термическом распаде алканов, называют крекингом. Данный процесс, сопровождающийся гомолитическим разрывом С-С и С-Н связей, приводит к образованию промежуточных радикалов, из которых далее образуются низкомолекулярные алканы, алкены и карбоциклы.

С_n H _2n+2 → С_m H _2m+2 + C_p H _2p.

При крекинге метана (t≈ 800°C) образуется смесь, преимущественно состоящая из ацетилена и водорода:

Этан в этих условиях разлагается в соответствии с суммарной реакцией

Очень важно отметить, что промышленная переработка нефти, как наиболее богатого и разнообразного по составу источника углеводородов, в большей степени, к сожалению, служит нуждам энергетики, а также сгорает в двигателях внутреннего сгорания.

Путём термического крекинга возможно расщепление алканов керосиновой фракции (С₁₀ - С₁₅) и солярной фракции (С₁₂ – С₂₀). Однако, полученный таким путём бензин невысокого качества (октановое число не более 65).

На современных перерабатывающих предприятиях термический крекинг практически полностью заменён каталитическим крекингом. Он обычно проводится в газовой фазе (400-450°С) и под давлением 10-15 атм в присутствии алюмосиликатного катализатора.

Большое практическое значение получил синтез углеводородов из оксида углерода (II) и водорода (метод Фишера-Тропша). При температурном режиме 250°С и в присутствии никелевого катализатора получают метан:

Если в качестве катализатора использовать железо и кобальт, то можно получать смесь углеводородов (синтин), содержащих от 12 до 18 углеродных атомов:

Кроме природных источников получения алканов широко используют и многочисленные синтетические способы, которые можно разделить на три группы.

Первую группу составляют реакции, в которых исходные вещества и конечные продукты содержат одинаковое число атомов углерода. К ним относятся следующие реакции:

а) гидрирование непредельных углеводородов:

б) восстановление галогенопроизводных водородом или йодоводородом

Ко второй группе реакций относят реакции, при которых полученный продукт содержит больше углеродных атомов, чем исходное вещество. Особо следует отметить взаимодействие галогенопроизводных с металлическим натрием (реакция Вюрца):

Данная реакция более интересна с точки зрения получения симметричных алканов из двух молей одинаковых исходных соединений. Если же исходными веществами являются разные галогенопроизводные, то, как правило, образуется смесь трёх алканов:

Модифицированный вариант этой реакции, называемой реакциейВюрца-Фиттига, используют для получения алкилзамещённых аренов (см. 10.1.)

Для наращивания цепи углеродных атомов применяют реакцию Кольбе, которая по сути представляет собой электролиз солей одноосновных карбоновых кислот. Кислотный остаток на аноде окисляется до радикала CH₃COO^•, который далее распадается с образованием CO₂ и алкильного радикала. Два таких радикала, соединяясь, образуют алкан:

К третьей группе относятся реакции, при которых полученный продукт содержит меньше углеродных атомов, чем исходное соединение. Примером такого способа является расщепление солей карбоновых кислот при сплавлении с щёлочью: