Среди циклоалканов циклопропан занимает особое место. С одной стороны его свойства крайне схожи со свойствами линейных алканов: циклопропан устойчив к действию окислителей и прочих реакционно способных веществ.
Но с другой стороны, в связи с увеличением $\pi$-характера $C-C$-связей в циклопропане, в некоторых случаях он может реагировать как алкен. Например, он подвергается гидрогалогенированию с минеральными кислотами с получением линейных алкилгалогенидов. Замещенные циклопропана также реагируют, следуя правилу Марковникова.
Рисунок 1.
Особые свойства циклопропанового кольца
Циклопропановое кольцо настолько стабильно к действию окислителей, что алкилциклопропаны реагируют только по $\alpha$-положению без раскрытия цикла. Наиболее наглядным примером такого рода реакции является озонолиз тетраспироциклопропана, приводящий к моно- и диспирокетонам.
Рисунок 2.
Аналогично окислительный озонолиз транс-1,2-дифенилциклопропана дает транс-циклопропан-1,2-дикарбоновую кислоту:
Рисунок 3.
Циклопропан является наиболее сильной $C-H$ кислотой из всех циклоалканов. Арилциклопропаны отщепляют протон уже при действии раствора трет-бутилата калия в ДМСО.
Рисунок 4.
Свойства циклопропана, характерные и прочим циклоалканам
Гидрирование циклопропана (каталитический гидрогенолиз).
Напряжение цикла циклопропана проявляется во многих его реакциях. В частности он подвергается каталитическому гидрогенолизу с образованием пропана, однако при жестких условиях по сравнению с гидрогенолизом этилена и пропилена.
Рисунок 5.Реакции присоединения. К реакциям присоединения среди циклоалканов в первую очередь склоннен именно циклопропан (в меньшей мере также и циклобутан, который вступает в них в более жестких условиях):
Рисунок 6.При действии галогеноводородов на производные циклопропана реакция проходит по правилу Марковникова:
Рисунок 7.Реакции замещения в циклопропане. Несмотря на то, что реакции замещения более характерны для пяти-, шестичленных и высших циклов, циклопропан и и его производные также вступают в этот тип реакций. Например, при хлорировании на свету они образуют смесь моно- и дихлоропроизводных:
Рисунок 8.Кроме того, в зависимости от условий при реакции с хлором протекать реакция с раскрытием цикла
Рисунок 9.При аналогичной реакции с бромом образуется только 1,3-дибромпропан.
Рисунок 10.Изомеризация циклопропана. Для циклоалканов характерна изомеризация цикла с его расширением или сужением. Только циклопропан изомеризуется при нагревании в присутствии некоторых металлов с расщеплением до пропилена:
Рисунок 11.Изомеризация циклопропана происходит также при реакциях замещения, причем цикл сужается или расширяется, как правило, на один атом углерода (М. Кижнер, В. Марковников):
Рисунок 12.
Реакции с солями ртути
Производные циклопропана реагируют с солями ртути. Эти реакции, были открыты Р. Я. Левиной, и напоминают оксимеркурирование алкенов. Направление раскрытия цикла также как и в случае прочих реакций присоединения соответствует правилу Марковникова.
Рисунок 13.
Метиленциклопропан
Метиленциклопропан представляет собой органическое соединение с формулой $(CH_2)_2CCH_2$.
Рисунок 14.
Это бесцветный легко сжижаемый газ, который используется в качестве реагента в органическом синтезе.
Будучи напряженной и ненасыщенной молекула метиленциклопропана претерпевает множество реакций, особенно в присутствии металлических катализаторов. Например, метиленциклопропаны могут быть преобразованы в циклобутеноны в присутствии платинового катализатора. Этот процесс можно рассматривать аналогично расширению цикла самого циклопропана и прочих его производных:
Рисунок 15.
