Алкины

Оглавление

1. Строение алкинов
2. Гомологический ряд этина
3. Изомерия и номенклатура алкинов
4. Физические свойства алкинов
5. Химические свойства алкинов
6. Шпаргалка
7. Задания для самопроверки

Строение алкинов

Алкины — ациклические углеводороды, содер­жащие в молекуле помимо одинарных связей, одну тройную связь между атомами углерода и соответ­ствующие общей формуле С_nН_2n-2.

Атомы углерода, между которыми образо­вана тройная связь, находятся в состоянии sp-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 π-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.

Тройная связь — это комбинация одной s- и двух p-связей. Атомы углерода, входящие в состав молекулы ацетилена, находятся в состоянии sp-гибридизации.

Гомологический ряд этина

Неразветвленные алкины составляют гомологи­ческий ряд этина (ацетилена): С₂Н₂ — этин, С₃Н₄ — пропин, С₄Н₆ — бутин, С₅Н₈ — пентин, С₆Н₁₀ — гексин и т. д.

Изомерия и номенклатура алкинов

Для алкинов, так же как и для алкенов, 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 C₆Н₁₀ 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

Реакции присоединения. Алкины относятся к непредельным соединениям и вступают в реак­ции присоединения. В основном это реакции элек­трофильного присоединения.

1. Галогенирование (присоединение молекулы галогена). Алкин способен присоединить две моле­кулы галогена (хлора, брома).

2. Гидрогалогенирование (присоединение гало­геноводорода). Реакция присоединения галогено­водорода, протекающая по электрофильному меха­низму, также идет в две стадии, причем на обеих стадиях гидрогалогенирования выполняется пра­вило Марковникова:

3. Гидратация (присоединение воды). Большое значение для промышленного синтеза кетонов и аль­дегидов имеет реакция присоединения воды (гидра­тация), которую называют реакцией Кучерова:

4. Гидрирование алкинов. Алкины присоединя­ют водород в присутствии металлических катали­заторов (Pt, Pd, Ni):

Так как тройная связь содержит две реакцион­носпособные π-связи, алканы присоединяют водо­род в две ступени:

1) тримеризация — начальный этап, в течение которого при пропускании этина над активированным углем образуется смесь продуктов, одним из которых является бензол:

2) димеризация — следующий этап, в процессе которого под действием солей одновалентной меди образуется винилацетилен:

Это вещество используется для получения хлоропрена:

полимеризацией которого получают хлоропрено­вый каучук:

Окисление алкинов. Этин (ацетилен) горит в кислороде с выделением очень большого количе­ства теплоты:

На этой реакции основано действие кислородно­ацетиленовой горелки, пламя которой имеет очень высокую температуру (более 3000 °с), что позволя­ет использовать ее для резки и сварки металлов.

На воздухе ацетилен горит коптящим пламе­нем, т. к. содержание углерода в его молекуле вы­ше, чем в молекулах этана и этена.

Алкины, как и алкены, обесцвечивают подкис­ленные растворы перманганата калия; при этом происходит разрушение кратной связи.

Шпаргалка

Справочный материал для прохождения тестирования: