Циклопропан

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.

Циклопропан
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
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
Классификация
Рег. номер CAS	75-19-4
PubChem	6351
Рег. номер EINECS	200-847-8
SMILES	C1CC1
InChI	InChI=1S/C3H6/c1-2-3-1/h1-3H2 LVZWSLJZHVFIQJ-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	30365
ChemSpider	6111
Безопасность
Токсичность	слаботоксичен, имеет наркотические свойства
NFPA 704	4 1 0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойства

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

Получение

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

(Виктóр Гриньяр) успешно применил в этой реакции магний на примере серии 1,3-дихор-, 1,3-дибром- и 1,3-дииодпропанов, 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 присутствии каталитических количеств (хлорида железа (III)).

Химические свойства

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

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

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^:285.

Медицинское применение

Циклопропан оказывает сильное общеобезболивающее действие.

Действует циклопропан быстро. В концентрации 4 об.% вызывает анальгезию, 6 об.% — выключает сознание, 8—10 об.% — вызывает наркоз , 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

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 (катехоламинов).

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».

Меры безопасности

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

Хранение: в прохладном месте вдали от источников огня.

Примечания

1. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — (CRC Press), 1993. —
2. Химическая Энциклопедия, 1999, Т. 5, с. 373.
3. Hawley's Condensed Chemical Dictioanry, 2007, с. 363.
4. 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. 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. 5 апреля 2023 года.
7. Hass H.B., Hinds G.E. Sinthesis of cyclopropane (англ.) // US Patent. — 1937. — No. 2.098.239. 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. 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. 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. 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. Berthelot M. Etudes sur les trimethylene (фр.) // Comptes rendus de l’Académie des Sciences. — 1899. — 25 septembre (vol. 129). — P. 484—491. 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. 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. 9 апреля 2023 года.
16. 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. 9 апреля 2023 года.
17. 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. 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. 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. 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. 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. 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

• Химическая энциклопедия : [рус.] : в 5 т. / под ред. Н.С. Зефирова. — М. : Большая российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — 783 с. — .
• Hawley's Condensed Chemical Dictioanry, Fiftenth Edition (англ.) / Ed. R.J. Lewis. — New York: John Wiley & Sons, Inc, 2007. — 1400 p. — .