Химични свойства на алкин и таблица за подготовка. Физични и химични свойства на алкините

• Основната верига е избрана по такъв начин, че задължително да включва тройна връзка (т.е. може да не е най-дългата) (както при алкените).
• Номерирането на въглеродните атоми започва от края на веригата, най-близо до тройната връзка. Числото, указващо положението на тройната връзка, обикновено се поставя след суфикса–В ... Например:

Винилхлоридът е изходният материал (мономер) при производството на поливинилхлорид (PVC).

Добавянето на вода се извършва в присъствието на живачен (II) солен катализатор и протича чрез образуването на нестабилен ненаситен алкохол, който се изомеризира до ацеталдехид (в случая на ацетилен):

2. Тримеризацията на ацетилен върху активен въглен води до образуването на бензен ( реакция на Зелински ):

Има такова интересно вещество с високо молекулно тегло - карбин (една от алотропните модификации на въглерода) - се образува не в резултат на полимеризацията на ацетилен, а по време на окислителната поликондензация на ацетилен в присъствието на CuCl:

Алкин - това са ненаситени въглеводороди, молекулите на които съдържат тройна връзка. Представителят е ацетилен, неговите хомолози:

Общата формула е - C n H 2 н -2 .

Структурата на алкините.

Въглеродните атоми, които образуват тройна връзка, са вътре sp- хибридизация. σ -връзките лежат в равнина, под ъгъл от 180 ° C, и π -връзките се образуват чрез припокриване на 2 двойки нехибридни орбитали от съседни въглеродни атоми.

Изомеризъм на алкин.

Алкините се характеризират с изомеризъм на въглеродния скелет, изомеризъм на положението на множествената връзка.

Пространствената изомерия не е типична.

Физични свойства на алкините.

При нормални условия:

С2-С4 - газове;

С 5 -С 16 - течности;

От 17и повече - твърди вещества.

Точките на кипене на алкините са по-високи от тези на съответните алкани.

Разтворимостта във вода е незначителна, малко по-висока от тази на алканите и алкените, но все още е много ниска. Висока разтворимост в неполярни органични разтворители.

Получаване на алкини.

1. Разцепване на 2х молекули водороден халогенид от дихалогенирани конуси, които са разположени или в съседни въглеродни атоми, или в един. Разцепването става под въздействието на алкохолен алкален разтвор:

2. Действието на халоалканите върху солите на ацетиленовите въглеводороди:

Реакцията протича чрез образуването на нуклеофилен карбанион:

3. Крекинг на метан и неговите хомолози:

В лабораторията се получава ацетилен:

Химични свойства на алкините.

Химичните свойства на алкините се обясняват с наличието на тройна връзка в алкиновата молекула. Типична реакция за алкини - реакция на присъединяване, която протича на 2 етапа. Първият е добавянето и образуването на двойна връзка, а вторият е добавянето на двойна връзка. Реакцията на алкините е по-бавна от тази на алкените, тъй като електронната плътност на тройната връзка е "намазана" по-компактно от тази на алкените и следователно по-малко достъпна за реагентите.

1. Халогениране. Халогените са прикрепени към алкините на 2 етапа. Например,

И общо:

Алкинкакто и алкените обезцветяват бромната вода, следователно тази реакция е качествена и за алкините.

2. Хидрохалогениране. Водородните халогениди се свързват с тройна връзка малко по-трудно, отколкото с двойна връзка. За ускоряване (активиране) на процеса се използва силна киселина на Луис - AlCl 3 . При такива условия е модерно да се получава винилхлорид от ацетилен, който се използва за производството на полимер - поливинилхлорид, който е от голямо значение в промишлеността:

Ако водородният халогенид е в излишък, тогава реакцията (особено при асиметрични алкини) протича съгласно правилото на Марковников:

3. Хидратация (добавяне на вода). Реакцията протича само в присъствието на живачни (II) соли като катализатор:

На първия етап се образува ненаситен алкохол, в който хидрокси групата е разположена при въглеродния атом, образувайки двойна връзка. Такива алкохоли се наричат винил или феноли.

Отличителна черта на такива алкохоли е нестабилността. Те се изомеризират до по-стабилни карбонилни съединения (алдехиди и кетони) поради прехвърляне на протони от ТО-групи до въглерод при двойна връзка. При това π -връзката се прекъсва (между въглеродните атоми) и се образува нова π -връзка между въглеродните атоми и кислородния атом. Тази изомеризация се дължи на по-голямата плътност на двойната връзка C \u003d O в сравнение с C \u003d C.

Само ацетиленът се превръща в алдехид, неговите хомолози се превръщат в кетони. Реакцията протича според правилото на Марковников:

Тази реакция се нарича - реакциите на Кучеров.

4. Тези алкини, които имат крайна тройна връзка, могат да отстранят протон под действието на силни киселинни реагенти. Този процес се дължи на силната поляризация на връзката.

Причината за поляризацията е силната електроотрицателност на въглеродния атом в sp-хибридизация, така че алкините могат да образуват соли - ацетилениди:

Медните и сребърните ацетилениди лесно се образуват и утаяват (когато ацетиленът се прекара през амонячен разтвор на сребърен оксид или меден хлорид). Тези реакции са качествоза крайната тройна връзка:

Получените соли лесно се разлагат от HCI, в резултат на това се освобождава оригиналният алкин:

Следователно алкините могат лесно да бъдат изолирани от смес от други въглеводороди.

5. Полимеризация. С участието на катализатори алкините могат да взаимодействат помежду си и в зависимост от условията могат да се образуват различни продукти. Например под въздействието на меден (I) хлорид и амониев хлорид:

Винилацетиленът (полученото съединение) свързва хлороводорода, за да образува хлоропрен, който се използва като суровина за синтетичен каучук:

6. Ако ацетиленът се прекара през въглища при 600 ºС, се получава ароматно съединение - бензен. От ацетиленовите хомолози се получават бензолни хомолози:

7. Реакция на окисление и редукция. Алкините лесно се окисляват от калиев перманганат. Решението се обезцветява, защото в оригиналното съединение има тройна връзка. По време на окислението тройната връзка се разделя, образувайки карбоксилна киселина:

В присъствието на метални катализатори се получава редукция с водород:

Използването на алкини.

На базата на алкини се произвеждат много различни съединения, които се използват широко в промишлеността. Например вземете изопрен - изходното съединение за производството на изопренов каучук.

Ацетиленът се използва за заваряване на метали, тъй като неговият процес на горене е много екзотермичен.

Алкините се наричат \u200b\u200bненаситени въглеводороди, молекулите на които съдържат една тройна връзка. Обща формула за алкини

Според номенклатурата на IUPAC наличието на тройна връзка в молекулата се обозначава с суфикса -in, който замества суфикса -ane в името на съответния алкан.

Структурната изомерия на алкините, подобно на алкените, се дължи на структурата на въглеродната верига и положението на тройната връзка в нея.

Структурата на тройната връзка е обсъдена подробно в § 3 (виж фиг. 3.6, 3.7).

Физически свойства.

По физични свойства алкините наподобяват алкани и алкени. По-ниските алкини са газове - течности, висшите алкини - твърди вещества. Точките на кипене на алкините са малко по-високи от тези на съответните алкени.

Методи за получаване.

1. Общият метод за получаване на алкини е реакцията на дехидрофалогениране - елиминиране на две молекули халогенид на водород от дихалогенирани алкани, които съдържат два халогенни атома или при съседни въглеродни атоми (например -дибромопропан), или при един въглероден атом (-дибромопропан). Реакцията протича под действието на алкохолен разтвор на калиев хидроксид:

2. Най-важният от алкините - ацетиленът - се получава индустриално чрез високотемпературен крекинг на метан:

В лабораторията ацетиленът може да бъде получен чрез хидролиза на калциев карбид:

Химични свойства.

Тройната връзка се образува от два въглеродни атома в β-хибридно състояние. Две β-връзки са разположени под ъгъл от 180 °, а две β-връзки са разположени във взаимно перпендикулярни области (виж § 3). Наличието на β-връзки определя способността на алкините да влизат в електрофилни реакции на присъединяване. Тези реакции обаче протичат по-бавно за алкини, отколкото за алкени. Това се дължи на факта, че β-електронната плътност на тройната връзка е разположена по-компактно, отколкото в алкените, и следователно е по-малко достъпна за взаимодействие с различни реагенти.

1. Халогениране. Халогените са прикрепени към алкините на два етапа.

Например, добавянето на бром към ацетилен води до образуването на дибромоетен, който от своя страна реагира с излишък от бром, за да образува тетраброметан:

2. Хидрохалогениране. Водородните халогениди са по-трудни за свързване към тройна връзка, отколкото към двойна връзка. За активиране на халогеноводорода се използва силна киселина на Луис. В този случай винилхлорид (хлороетен) може да се получи от ацетилен, който се използва за получаване на важен полимер - поливинилхлорид:

3. Хидратация. Добавянето на вода към алкини се катализира от живачни (II) соли:

В първия етап на реакцията се образува ненаситен алкохол, в който хидрокси групата се намира директно при въглеродния атом в двойната връзка. Такива алкохоли обикновено се наричат \u200b\u200bвинил или еноли.

Отличителна черта на повечето еноли е тяхната нестабилност. В момента на образуване те се изомеризират в по-стабилни карбонилни съединения (алдехиди или кетони) поради прехвърлянето на протон от хидроксилната група към съседния въглероден атом при двойната връзка. В този случай β-връзката между въглеродните атоми се прекъсва и се образува β-връзка между въглеродния атом и кислородния атом. Причината за изомеризацията е по-голямата якост на двойната връзка в сравнение с двойната връзка

В резултат на реакцията на хидратация само ацетиленът се превръща в алдехид, хидратацията на ацетиленови хомолози протича съгласно правилото на Марковников и получените еноли се изомеризират в кетони. Така например, пропинът се превръща в ацетон:

4. Киселинни свойства. Характеристика на алкините с крайна тройна връзка е способността им да отделят протон под действието на силни основи, т.е. проявяват слаби киселинни свойства. Възможността за елиминиране на протони се дължи на силната поляризация на β-връзката.Причината за поляризацията е високата електроотрицателност на въглеродния атом в β-хибридно състояние. Следователно алкините, за разлика от алкените и алканите, са в състояние да образуват соли, наречени ацетилениди:

Ацетиленидите на среброто и медта (I) лесно се образуват и утаяват, когато ацетиленът преминава през амонячен разтвор на сребърен оксид или меден (I) хлорид (вж. Образуването на тези комплекси в § 15). Тази реакция служи за откриване на алкини с тройна връзка в края на веригата:

Ацетиленидите на среброто и медта като соли на много слаби киселини лесно се разлагат от действието на солна киселина с освобождаването на първоначалния алкин:

По този начин, използвайки реакциите на образуване и разлагане на ацетилениди, алкините могат да бъдат изолирани от смеси с други въглеводороди.

5. Полимеризация. В присъствието на катализатори алкините могат да взаимодействат помежду си, като в зависимост от условията се образуват различни продукти. Така че, под действието на воден разтвор, ацетиленът се димеризира, давайки винил ацетилен.