3.1. Алкины: Строение, номенклатура, изомерия

Алкины — номенклатура, получение, химические свойства

Алкины — ациклические углеводороды, содержащие в молекуле помимо одинарных связей, одну тройную связь между атомами углерода и соответствующие общей формуле СпН2n-2.

Атомы углерода, между которыми образована тройная связь, находятся в состоянии sр — гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвуют одна s- и одна р-орбиталь, а две р-орбитали остаются негибридизованными. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию σ — связи, а за счет негибридизованных р-орбиталей соседних атомов углерода образуются две π — связи. Таким образом, тройная связь состоит из одной σ -связи и двух π -связей.

Все гибридные орбитали атомов, между которыми образована двойная связь, а также заместители при них (в случае этина — атомы водорода) лежат на одной прямой, а плоскости л-связей перпендикулярны друг другу.

Тройная углерод-углеродная связь с длиной 0,12 нм короче двойной, энергия тройной связи больше, т. е. она является более прочной.

Гомологический ряд этина

Неразветвленные алкины составляют гомологический ряд этина (ацетилена): С2Н2этин, С3Н4пропин, С4Н6бутин, С5Н8пентин, С6Н10гексин и т. д.

Изомерия и номенклатура алкинов

Для алкинов характерна структурная изомерия: изомерия углеродного скелета и изомерия положения кратной связи. Простейший алкин, для которого характерны структурные изомеры положения кратной связи класса алкинов, — это бутин:

Изомерия углеродного скелета у алкинов возможна, начиная с пентина:

Так как тройная связь предполагает линейное строение углеродной цепи, геометрическая (цис-, транс-) изомерия для алкинов невозможна.

Наличие тройной связи в молекулах углеводородов этого класса отражается суффиксом — ин, а ее положение в цепи — номером атома углерода. Например:

Алкинам изомерны соединения некоторых других классов. Так, химическую формулу С6Н10 имеют гексин (алкин), гексадиен (алкадиен) и циклогексен (циклоалкен):

Физические свойства алкинов

Температуры кипения и плавления алкинов, так же как и алкенов, закономерно повышаются при увеличении молекулярной массы соединений. Алкины имеют специфический запах. Они лучше растворяются в воде, чем алканы и алкены.

Химические свойства алкинов

Химические свойства алкинов сходны с алкенами, что обусловлено их ненасыщенностью.

1) p-Электроны более короткой тройной связи прочнее удерживаются ядрами атомов углерода и обладают меньшей поляризуемостью (подвижностью). Поэтому реакции электрофильного присоединения к алкинам протекают медленнее, чем к алкенам.

Читайте также:
1.3. Алканы: Химические свойства

2) Связь атома водорода с углеродом в sp-гибридизованном состоянии значительно более полярна по сравнению с С-Н-связями в алканах и алкенах. Это объясняется различным вкладом в гибридизованное состояние s-орбитали, которая более прочно, чем р-АО, удерживает электроны (сравните форму и энергию s- и р-АО). Доля s-АО в sp3-состоянии составляет 25%, в sp2- 33%, а в sp- 50%. Чем больше вклад s-АО, тем выше способность атома удерживать внешние электроны, т.е. его электроотрицательность. Повышенная полярность связи С(sp)-Н приводит к возможности ее гетеролитического разрыва с отщеплением протона Н+.

Таким образом, алкины с концевой тройной связью (алкины-1) проявляют кислотные свойства и способны, вступая в реакции с металлами, образовывать соли

Получение алкинов

Применение алкинов

Наибольшее практическое значение имеют ацетилен и винилацетилен. Ацетилен используется для получения самых разнообразных веществ: уксусной кислоты, поливинилхлорида, синтетического каучука. Винилацетилен является важным промежуточным продуктом в производстве масло- и бензостойкого синтетического хлоропренового каучука.

Алкины

Алкины – непредельные (ненасыщенные) углеводороды, имеющие в молекуле одну тройную связь С≡С. Каждая такая связь содержит одну сигма-связь (σ-связь) и две пи-связи (π-связи).

Алкины также называют ацетиленовыми углеводородами. Первый член гомологического ряда – этин – CH≡CH (ацетилен). Общая формула их гомологического ряда – CnH2n-2.

Номенклатура и изомерия алкинов

Названия алкинов формируются путем добавления суффикса “ин” к названию алкана с соответствующим числом: этин, пропин, бутин и т.д.

При составлении названия алкина важно учесть, что главная цепь атомов углерода должна обязательно содержать тройную связь. Нумерация атомов углерода в ней начинается с того края, к которому ближе тройная связь. В конце названия указывают атом углерода у которых начинается тройная связь.

Для алкинов характерна изомерия углеродного скелета, положения тройной связи, межклассовая изомерия с алкадиенами.

Пространственная геометрическая изомерия для них невозможна, ввиду того, что каждый атом углерода, прилежащий к тройной связи, соединен только с одним единственным заместителем.

Некоторые данные, касающиеся алкинов, надо выучить:

  • В молекулах алкинов присутствуют тройные связи, длина которых составляет 0,121 нм
  • Тип гибридизации атомов углерода – sp
  • Валентный угол (между химическими связями) составляет 180°
Получение алкинов

Ацетилен получают несколькими способами:

    Пиролиз метана

При нагревании метана до 1200-1500 °C происходит димеризация молекул метана, в ходе чего отщепляется водород.

Осуществляется напрямую, из простых веществ. Протекает на вольтовой (электрической) дуге, в атмосфере водорода.

Читайте также:
2.4. Алкены: Решение цепочек. Часть 1

2C + H2 → (t, вольтова дуга) CH≡CH

Разложение карбида кальция

В результате разложения карбида кальция образуется ацетилен и гидроксид кальция II.

Получение гомологов ацетилена возможно в реакциях дегидрогалогенирования дигалогеналканов, в которых атомы галогена расположены у одного атома углерода или у двух соседних атомов.

Химические свойства алкинов

Алкины – ненасыщенные углеводороды, легко вступающие в реакции присоединения. Реакции замещения для них не характерны.

Водород присоединяется к атомам углерода, образующим тройную связь. Пи-связи (π-связи) рвутся, остается единичная сигма-связь (σ-связь).

CH≡C-CH3 + H2 → (t, Ni) CH2=CH-CH3 (в реакции участвует 1 моль водорода)

CH≡CH + 2H2 → (t, Ni) CH3-CH3 (в реакции участвует 2 моль водорода)

Реакция с бромной водой является качественной для непредельных соединений, содержащих двойные (и тройные) связи. В ходе такой реакции бромная вода обесцвечивается, что указывает на присоединение его по кратным связям к органическому веществу.

Алкины вступают в реакции гидрогалогенирования, протекающие по типу присоединения.

Гидрогалогенирование протекает по правилу Марковникова, в соответствии с которым атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному, а атом галогена – к наименее гидрированному атому углерода.

Реакцией Кучерова называют гидратацию ацетиленовых соединений с образованием карбонильных соединений. Открыта русским химиком М.Г. Кучеровым в 1881 году. Катализатор – соли ртути Hg 2+ .

Только в реакции с ацетиленом образуется уксусный альдегид. Во всех остальных реакциях (с гомологами ацетилена) образуются кетоны.

При горении алкины, как и все органические соединения, сгорают с образование углекислого газа и воды – полное окисление.

Сильные окислители (особенно в подкисленной среде) способны разрывать молекулы алкинов в самом слабом месте – в месте тройной связи.

Так, при окислении пропина, образуется уксусная кислота и муравьиная кислота, окисляющаяся до угольной кислоты, которая распадается на углекислый газ и воду.

Данная реакция протекает при пропускании ацетилена над активированным углем при t = 400°C. В результате образуется ароматический углеводород – бензол.

Димеризация ацетилена происходит при наличии катализатора – солей меди I. В результате реакции две молекулы ацетилена соединяются, образуя винилацетилен.

В случае если тройная связь прилежит к краевому атому углерода, то имеющийся у данного атома водород может быть замещен атомом металла. Если тройная связь спрятана внутри молекулы, то образование солей невозможно.

Реакция аммиачного раствора серебра и ацетилена – качественная реакция, в ходе которой выпадает осадок ацетиленида серебра.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Читайте также:
4.2. Алкадиены (диены): Способы получения

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Алкины: строение, изомерия и номенклатура

Алкины – это непредельные (ненасыщенные) нециклические углеводороды, в молекулах которых присутствует одна тройная связь между атомами углерода С≡С.

Остановимся на свойствах, способах получения и особенностях строения алкинов.

Гомологический ряд алкинов

Все алкины имеют общие или похожие физические и химические свойства. Схожие по строению алкины, которые отличаются на одну или несколько групп –СН2–, называют гомологами. Такие алкины образуют гомологический ряд.

Первый представитель гомологического ряда алкенов – этин (ацетилен) C2H2, или СH≡СH.

Продолжить гомологический ряд можно, последовательно добавляя группу –СН2– в углеводородную цепь.

Название алкина Формула алкина
Этин (ацетилен) C2H2
Пропин C3H4
Бутин C4H6
Пентин C5H8
Гексин C6H10
Гептин C7H12

Общая формула гомологического ряда алкинов CnH2n-2.

Первые три члена гомологического ряда алкинов – газы, начиная с C5Н8 по С16Н30 – жидкости, начиная с С17Н32 — твердые вещества.

Алкины плохо растворимы в воде и хорошо растворимы в органических растворителях.

Строение алкинов

Рассмотрим особенности строения алкинов на примере ацетилена.

В молекуле ацетилена присутствуют химические связи C–H и С≡С.

Связь C–H ковалентная слабополярная одинарная σ-связь. Связь С≡С – тройная, ковалентная неполярная, одна из связей σ, еще две: π-связи. Атомы углерода при тройной связи образуют по две σ-связи и две π-связи. Следовательно, гибридизация атомов углерода при тройной связи в молекулах алкинов – sp:

При образовании σ-связи между атомами углерода происходит перекрывание sp-гибридных орбиталей атомов углерода:

При образовании π-связи между атомами углерода происходит перекрывание негибридных орбиталей атомов углерода:

Две sp-гибридные орбитали атома углерода взаимно отталкиваются, и располагаются в пространстве так, чтобы угол между орбиталями был максимально возможным.

Поэтому две гибридные орбитали атомов углерода при тройной связи в алкинах направлены в пространстве под углом 180 о друг к другу:

Изображение с сайта orgchem.ru

Это соответствует линейному строению молекулы.

Например, молекуле ацетилена C2H2 соответствует линейное строение.

Изображение с сайта orgchem.ru

Молекулам алкинов с большим числом атомов углерода соответствует пространственное строение.

Читайте также:
9.1. Фенол: Строение, номенклатура
Например, в молекуле пропина присутствует атом углерода в sp 3 -гибридном состоянии, в составе метильного фрагмента СН3. Такой фрагмент имеет тетраэдрическое строение.

Изомерия алкинов

Для алкинов характерна структурная и пространственная изомерия.

Структурная изомерия

Для алкинов характерна изомерия углеродного скелета, изомерия положения кратной связи и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры — это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета отличаются строением углеродного скелета.

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Алкины являются межклассовыми изомерами с алкадиенами. Общая формула алкинов и алкадиенов — CnH2n-2.

Изомеры с различным положением тройной связи отличаются положением тройной связи в углеродном скелете.

Пространственная изомерия

Для некоторых алкинов также характерна оптическая изомерия.

Алкины, которые обладают достаточно большим углеродным скелетом, могут существовать в виде оптических изомеров. В молекуле алкина должен присутствовать асимметрический атом углерода (атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями).

Цис-транс-изомерия для алкинов не характерна, так как по тройной связи вращение возможно.

Номенклатура алкинов

В названиях алкинов для обозначения тройной связи используется суффикс -ИН.

Например, алкин на рисунке называется бутин-2

Для простейших алкинов применяются также исторически сложившиеся (тривиальные) названия:

Название алкина Формула алкина
Ацетилен CH≡CH
Пропин CH≡C−CH3
Бутин-1 CH≡C−СH2−CH3

Радикалы, содержащие тройную связь, также носят тривиальные названия:

3.1. Алкины: Строение, номенклатура, изомерия

АЛКИНЫ Общая формула алкинов СnH2n-2 .

Алкины (ацетиленовые углеводороды) – непредельные алифатические углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную связь.

Простейшие представители:

Тройную связь осуществляют 6 общих электронов: .

В образовании такой связи участвуют атомы углерода в

sp-гибридизованном состоянии. Каждый из них имеет по две sp-гибридных орбитали, направленных друг к другу под углом 180°, и две негибридных р-орбитали, расположенных под углом 90° по отношению друг к другу и к sp-гибридным орбиталям:

Строение тройной связи

Тройная связь является комбинацией из одной s-и двух p-связей, образуемых двумя sp-гибридизованными атомами.

s-Связь возникает при осевом перекрывании sp-гибридных орбиталей соседних атомов углерода; одна из p -связей образуется при боковом перекрывании рy-орбиталей, другая – при боковом перекрывании

рz-орбиталей. Образование связей на примере молекулы ацетилена можно изобразить в виде схемы:

s-связь (перекрывание 2sp-2sp),

С–Н s-связь (перекрывание 2sp-АО углерода и 1s-АО водорода).

p -Cвязи располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Читайте также:
7.4. Спирты: Химические свойства

s-Cвязи, образуемые sp–гибридными орбиталями углерода, располагаются на одной прямой (под углом 180° друг к другу). Поэтому молекула ацетилена имеет линейное строение:

По систематической номенклатуре названия ацетиленовых углеводородов производят от названий соответствующих алканов (с тем же числом атомов углерода) путем замены суффикса –ан на –ин:

2 атома С → этан → эт ин ;

3 атома С → пропан → проп ин и т.д.

Главная цепь выбирается таким образом, чтобы она обязательно включала в себя тройную связь (т.е. она может быть не самой длинной).

Нумерацию углеродных атомов начинают с ближнего к тройной связи конца цепи. Цифра, обозначающая положение тройной связи, ставится обычно после суффикса –ин. Например:

Для простейших алкенов применяются также исторически сложившиеся названия: ацетилен (этин), аллилен (пропин), кротонилен(бутин-1), валерилен (пентин-1).

В номенклатуре различных классов органических соединений наиболее часто используются следующие одновалентные радикалы алкинов:

Изомерия алкинов

Структурная изомерия

  1. Изомерия положения тройной связи (начиная с С4Н6):
  2. 2. Изомерия углеродного скелета (начиная с С5Н8):
  3. Межклассовая изомерия с алкадиенами и циклоалкенами, начиная с С4Н6:

Пространственная изомерия относительно тройной связи в алкинах не проявляется, т.к. заместители могут располагаться только одним способом – вдоль линии связи.

Алкины: гомологический ряд, номенклатура и изомерия

Урок 15. Химия 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока “Алкины: гомологический ряд, номенклатура и изомерия”

Алкины, как и алкены, относятся к ненасыщенным углеводородам.

Алкины представляют собой углеводороды, содержащие в составе молекул тройную связь.

Алкины в природе практически не встречаются, за исключением ацетилена, который образуется в незначительных количествах при созревании яблок. Некоторые алкины содержатся в масле ромашки, в некоторых видах грибов, феромонах насекомых, в морских организмах – губках. Алкины входят в состав токсичного вещества, которое применяли для смазывания наконечников стрел индейцы Амозонки.

Орбитали атомов углерода, между которыми образована тройная связь, находятся в состоянии sp-гибридизации. Это означает, что в гибридизации участвует одна s- и одна р-орбиталь, а две р-орбитали остаются негибридизованными. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию σ-связи, а за счёт негибридизованных р-орбиталей соседних атомов углерода образуются две π-связи.

Читайте также:
8.1. Многоатомные спирты (этиленгликоль, глицерин): Номенклатура, физические свойства

То есть, тройная связь состоит из одной σ- и двух π-связей. Все гибридные орбитали атомов, между которыми образована тройная связь, находятся на одной линии, а плоскости π-связей перпендикулярны друг другу.

Тройная углерод-углеродная связь, длина которой 0,12 нм, короче двойной. Энергия тройной связи больше, то есть она является более прочной. Таким образом, молекула ацетилена имеет линейное строение и валентный угол связей 180 0 .

Рассмотрим гомологический ряд алкинов. Первый представитель гомологического ряда алкинов – этин, или ацетилен, второй представитель – пропин, третий – бутин-1, четвёртый – пентин-1.

Общая формула алкинов CnH2n-2.

Названия алкинов образуются с заменой суффикса-ан в названии соответствующего насыщенного углеводорода на суффикс -ин. Например, название этана заменяется на этин, пропана – на пропин.

То есть, наличие тройной связи в молекулах углеводородов этого класса отражается суффиксом -ин, а её положение в цепи — номером атома углерода.

При составлении названия алкина выбирается самая длинная цепь, включающая тройную связь; нумерация цепи идёт с того конца, к которому ближе находится кратная связь; её местоположение указывается наименьшим из двух номеров углеродным атомом. Если тройная связь находится на одинаковом расстоянии от концов цепи, нумерацию ведут с того конца, к которому ближе находится заместитель. Например:

Если в молекуле имеются двойная и тройная связи, начало нумерации определяет двойная связь, и сначала помещают суффикс -ен, а после него – -ин. Например:

Радикал, образованный от ацетилена (HC≡C−), называется этинил.

Алкины с концевой тройной связью (ацетилен, пропин, бутин-1 и другие) называют терминальными ацетиленовыми углеводородами.

Для алкинов характерны все виды структурной изомерии: изомерия углеродного скелета, изомерия положения тройной связи. Рассмотрим различные виды изомерии на примере алкина с молекулярной формулой С5Н8. Его изомером будет 3-метилбутин-1, и если это изомерия положения тройной связи, то его изомерами будут пентин-1 и пентин-2.

Так как тройная связь предполагает линейное строение углеродной цепи, геометрическая (цис-, транс ) изомерия в случае алкинов невозможна.

Алкинам изомерны соединения некоторых других классов. Так, химическую формулу С6Н10 имеют гексин (алкин), гексадиен (алкадиен) и циклогексен (циклоалкен).

1. Изомерия углеродного скелета

(такая же как у алканов и алкенов)

2. Изомерия положения кратной связи

З-метилбутин-1

3. Межклассовая изомерия:

Алкины являются изомерами с алкадиенами.

Физические свойства алкинов

Алкины по своим физическим свойствам напоминают соответствующие алкены. Низшие (до С4) – газы без цвета и запаха, имеющие более высокие температуры кипения, чем аналоги в алкенах. Алкины плохо растворимы в воде, лучше – в органических растворителях.

Читайте также:
6.2. Ароматические углеводороды (бензол и его гомологи): Способы получения

Плохо растворимы в воде.

Химические свойства

Химические свойства алкинов определяются тройной связью, особенностями ее строения. Алкины способны вступать в реакции присоединения, замещения, полимеризации и окисления.

Реакции присоединения

Будучи непредельными соединениями, алкины вступают в первую очередь в реакции присоединения. Эти реакции протекают ступенчато: с присоединением одной молекулы реагента тройная связь вначале переходит в двойную, а затем, по мере дальнейшего присоединения, – в одинарную.

Казалось бы, алкины, обладая двумя π-связями, гораздо активнее должны вступать в реакции электрофильного присоединения. Но это не совсем так. Углеродные атомы в молекулах алкинов расположены ближе друг к другу, чем в алкенах, и обладают большей электроотрицательностью. Это связано с тем, что электроотрицательность атома углерода зависит от его валентного состояния. Поэтому p-электроны, находясь ближе к ядрам углерода, проявляют несколько меньшую активность в реакциях электрофильного присоединения. Кроме того, сказывается, близость положительно заряженных ядер атомов, способных отталкивать приближающиеся электрофильные реагенты (катионы). В то же время алкины могут вступать в реакции нуклеофильиого присоединения (со спиртами, аммиаком и др.).

1. Гидрирование

Реакция протекает в тех же условиях, что и в случае алкенов (катализаторы Pt, Pd, Ni). При восстановлении алкинов вначале образуются алкены, а затем – алканы:

ацетилен → этилен → этан

2. Галогенирование

Эта реакция протекает с меньшей скоростью, чем в ряду этиленовых углеводородов. Реакция также проходит ступенчато:

ацетилен → 1,2-дибромэтан → 1,1,2,2-тетрабромэтан

Качественная реакция; бромная вода обесцвечивается.

3. Гидрогалогенирование

Реакции присоединения галогеноводородов, как и галогенов, идут в основном по механизму электрофильного присоединения:

HC ≡ CH + HCl → H2C = CHCl → H3C – CHCl2

ацетилен → хлорэтен → 1,1-дихлорэтан

Вторая молекула галогеноводорода присоединяется в соответствии с правилом Марковникова.

4. Гидратация (реакция М.Г.Кучерова,. 1881)

Образуется ацетальдегид в случае С2Н2 и кетоны – в случае гомологов ацетилена.

Катализатор – соль ртути: HgSO4

5. Присоединение синильной кислоты

HC ≡ CH + HCN кат. → H2C = CH – CN (акрилонитрил)

Акрилонитрил – ценный продукт. Он используется в качестве мономера для получения синтетического волокна – нитрон.

6. Присоединение спирта

В результате этой реакции образуются простые виниловые эфиры (реакция А. Е.Фаворского):

Читайте также:
10.2. Альдегиды и кетоны: Способы получения

Присоединение спиртов в присутствии алкоголятов – типичная реакция нуклеофильного присоединения.

Реакции замещения

Водородные атомы в ацетилене способны замещаться на металлы (реакция металлирования). В результате образуются металлические производные ацетилена – ацетилениды. Такую способность ацетилена можно объяснить следующим образом. Углеродные атомы ацетилена, находясь в состоянии sp-гибридизации, отличаются, как известно, повышенной электроотрицательностью (по сравнению с углеродами в других гибридных состояниях). Поэтому электронная плотность связи С-H несколько смещена в сторону углерода и атом водорода приобретает некоторую подвижность:

Образуются нерастворимые соли – ацетилениды. Возможны только для алкинов, содержащих этинильную группу -С=СН (т. н. терминальные алкины).

HC ≡ CH + 2CuCl → Cu – C ≡ C – Cu↓ + HCl

этин → ацетиленид меди(I) двузамещенный

CH3 – C ≡ CH + CuCl → CH3 – C ≡ C- Cu↓ + HCl

пропин → метилацетиленид меди (I)

Образование темно-красных осадков ацетиленидов меди – качественная реакция на этинильную группу, позволяющая отличить терминальные алкины от других непредельных углеводородов.

С ацетиленидами в сухом виде следует обращаться очень осторожно: они крайне взрывоопасны.

Реакция изомеризации

Ацетиленовые углеводороды, как алканы и алкены, способны к изомеризации с перемещением тройной связи:

Реакции ди-, три- и полимеризации

Из винилацетилена присоединением HCl получают хлоропрен, при полимеризации которого образуется хлоропреновый каучук:

Циклотримеризация

Полимеризация для алкинов малохарактерна.

Реакции окисления

1. Неполное окисление под действием КМnО4 (образуются карбоновые кислоты)

2. Полное окисление под действием КМnО4

Ацетилены легко окисляются. При этом происходит разрыв молекулы по месту тройной связи. Если ацетилен пропускать через окислитель (водный раствор перманганата калия), то раствор быстро обесцвечивается.

Эта реакция является качественной на кратные (двойные и тройные) связи:

3. Горение

Ацетилен горит коптящим пламенем.

При полном сгорании ацетилена на воздухе образуются два продукта оксид углерода (IV) и вода:

При неполном сгорании образуется углерод (сажа):

Способы получения

Ацетилен

Ацетилен в промышленности и в лаборатории можно получать следующими способами:

1. Карбидный способ

Разложением водой карбида кальция СаС2, который получают спеканием негашеной извести СаО с коксом:

СаО + 3C 2500°C → CaC2 + CO

2. Термическим разложением (крекинг) природного газа — метана:

Общие для С2Н2 и его гомологов

Дегидрогалогенирование дигалогеналканов при действии избытка спиртового раствора щелочи

Из дигапогеналканов, содержащих атомы галогена у двух соседних атомов углерода, например:

Из дигалогеналканов, содержащих два атома галогена у одного атома углерода, например:

Читайте также:
12.3. Амины: Химические свойства

Качественные реакции

Качественной реакцией на алкины с концевой тройной связью является взаимодействие с аммиакатом серебра или меди.

Для подтверждения наличия тройной связи в соединении используют методы спектроскопии.

Применение

Из всех ацетиленовых углеводородов серьёзное промышленное значение имеет только ацетилен, который является важнейшим химическим сырьём. Его применяют:

– для сварки и резки металлов;

– как источник очень яркого, белого света в автономных светильниках, где он получается реакцией карбида кальция и воды;

– в производстве взрывчатых веществ

(соли ацетилена и его производных, в котором один или два атома водорода замещены атомами элементов, более электроположительных, чем углерод;

Ацетилениды тяжелых металлов обладают значительной химической неустойчивостью, при незначительных внешних воздействиях (удар, трение) разлагаются со взрывом. Наиболее известны как инициирующие взрывчатые вещества (ВВ) ацетилениды серебра Ag2C2 и меди Cu2C2. Также следует отметить сильнейшие взрывчатые способности ацетеленида ртути. Очень сильными взрывчатыми свойствами обладает ацетеленид золота.

– для получения уксусной кислоты, этилового спирта;

– для получения растворителей – индивидуальное химическое соединение или их смесь, способная растворять различные вещества, то есть образовывать с ними однородные системы переменного состава двух или большего числа компонентов;

– для получения пластических масс – органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние.

– для получения каучука – натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Нахождение в природе и физиологическая роль алкинов

В природе алкины практически не встречаются. В некоторых видах грибов Basidiomycetes были обнаружены в крайне малом количестве соединения содержащие полиацетиленовые структуры.

Ацетилен обнаружен в атмосфере Урана, Юпитера и Сатурна.

Алкины обладают слабым наркозным действием. Жидкие алкины вызывают судороги.

Строение алкинов

Алкины – это углеводороды, содержащие в своей структуре по крайней мере одну углерод-углеродную тройную связь. Подобно алканам и алкенам, алкины имеют как ациклические, так и циклические элементы. Общая эмпирическая формула ациклических алкинов — CnH2n-2, циклических — CnH2n-4, где n равняется любому целому числу, больше или равное двум. Далее рассмотрим строение алкинов, тип гибридизации, изомерию и номенклатуру данного класса соединений.

Читайте также:
10.1. Альдегиды и кетоны: Строение, номенклатура, изомерия

Алкины, имеющие тройную связь в конце углеродной цепи (R-C≡С-H), называются терминальными алкинами или монозамещенными алкинами. Дизамещенные алкины имеют внутренние тройные связи (R-C≡С-R’).

Одна s-орбиталь и 1 р-орбиталь атомов углерода, связанных тройной связью, находятся в состоянии sp-гибридизации. Еще две р-орбитали – негибридизованны:

Например, образование молекулы ацетилена – первого члена ряда алкинов, схематично может быть изображено так:

При осевом перекрытии sp-гибридизованных орбиталей образуются 1сильная сигма (σ) связь. При боковом перекрывании 2х негибридизованных p – орбиталей образуются более слабые пи (π) связи. σ-связи расположены под углом 180°С в одной плоскости, а π-связи – вне этой плоскости:

Электронные облака, возникшие из двух s и четырех p-электронов, сильнее притягиваются к близко расположенным атомам углерода. Поэтому тройная связь короче и более прочная по сравнению с двойной и одинарной. Для сравнения длина углерод-углеродной связи в ряду алкан – алкен – алкин составляет 0,154 — 0,133 — 0,12 нм соответственно.

Изомерия и номенклатура алкинов

Для алкинов характерна структурная изомерия:

  • изомерия углеродного скелета — возникает в алкинах с числом углеродных атомов более пяти. Например, пентин-1 и 3-метил-бутин-1:

  • изомерия положения кратных связей возможна для алкинов с числом углеродных атомов в самой длиной цепи более четырех, например, 4-метил-пентен-1 и 4-метил-пентен-2:

  • изомерия положения заместителей, например, 4-хлор-пентен-1 и 4-хлор-пентен-2:

  • межклассовая изомерия – возникает между соединениями, относящихся к разным классам, например, изомерами являются соединения 4-метил-пентен-1; 2-метил-пентадиен-1,4; 3-метилциклопентен.

Геометрическая изомерия для алкинов не характерна.

Подробнее о видах изомерии в органической химии читайте в разделе Изомерия органических соединений.

Названия алкинам дают согласно правилам рациональной номенклатуре или номенклатуре ИЮПАК. Для некоторых алкенов существуют тривиальные названия, например, ацетилен, аллилен, кротонилены, валерилены:

Пример. Назовем соединение СН3-С≡С-СН3

По рациональной номенклатуре за основу названия берут простейшее соединение класса – в данном случае ацетилен, далее перечисляют остальные группы, примыкающие к ацетилену:

По систематической номенклатуре ИЮПАК названия алкинов строятся подобно алканам, заменяя суффикс –ан на –ин, а расположение тройной связи указывается арабскими цифрами:

Подробно о правилах построения названий органических соединений вы можете посмотреть в разделе Номенклатура органических соединений

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: