4. Алкины-ацетиленовые углероды
1. Общая характеристика алкинов
Алкины — непредельные углеводороды, содержащие одну тройную связь между атомами углерода:
Основные признаки:
- Общая формула: CnH₂n−2
- Относятся к ацетиленовым углеводородам
- Имеют более высокую степень ненасыщенности, чем алкены
Первый представитель — Этин (ацетилен):
Примеры гомологического ряда:
- C₂H₂ — этин (ацетилен)
- C₃H₄ — пропин
- C₄H₆ — бутин
- C₅H₈ — пентин
2. Номенклатура алкинов
Основные правила:
- Выбирается самая длинная цепь, содержащая тройную связь.
- Нумерация ведётся от конца, ближайшего к C≡C.
- Используется суффикс –ин.
Пример:
Непредельные радикалы алкинов имеют суффикс –инил:
- CH≡C– — этинил
- CH≡C–CH₂– — пропаргил (2-пропинил)
3. Изомерия алкинов
3.1 Структурная изомерия
- изомерия углеродного скелета
- изомерия положения тройной связи
Пример:
- пентин-1
- пентин-2
3.2 Межклассовая изомерия
Алкины изомерны алкадиенам, так как имеют одинаковую общую формулу:
4. Строение алкинов
Тройная связь включает:
- одну σ-связь
- две π-связи
Атомы углерода находятся в состоянии sp-гибридизации.
Особенности:
- молекула линейная (угол 180°)
- связь C≡C короче и прочнее одинарной
- высокая электронная плотность вдоль оси связи
5. Физические свойства алкинов
Агрегатное состояние:
- C₂–C₄ — газы
- C₅–C₁₆ — жидкости
- C₁₇ и выше — твёрдые вещества
Другие свойства:
- температуры кипения выше, чем у алкенов
- плохо растворимы в воде
- хорошо растворимы в неполярных органических растворителях
- низшие алкины растворяются в воде немного лучше, чем алканы и алкены
6. Получение алкинов
6.1 Дегалогенирование дигалогеналканов
При действии спиртового раствора щёлочи отщепляются две молекулы HX → образуется тройная связь.
6.2 Крекинг метана
При очень высокой температуре (~1400 °C):
6.3 Получение ацетилена из карбида кальция
Лабораторный способ:
7. Химические свойства алкинов
Обусловлены наличием тройной связи.
Основной тип — реакции электрофильного присоединения.
7.1 Реакции присоединения
Проходят в две стадии — по каждой π-связи.
Гидрирование
Присоединение водорода:
Катализаторы: Ni, Pd, Pt.
Галогенирование
Присоединение Cl₂ или Br₂:
- сначала образуется дигалогеналкен
- затем тетрагалогеналкан
Гидрогалогенирование
Присоединение HCl, HBr и др.:
- подчиняется правилу Марковникова
- часто требует катализатора (например AlCl₃)
Гидратация (реакция Кучерова)
Присоединение воды:
- катализируется солями ртути (Hg²⁺)
- приводит к образованию альдегидов или кетонов
7.2 Кислотные свойства алкинов
Концевые алкины (–C≡C–H) проявляют слабокислотные свойства.
Способны:
- отдавать протон
- реагировать с сильными основаниями
- образовывать ацетилениды металлов
Общая схема:
7.3 Реакции между молекулами алкинов
В присутствии катализаторов возможна поликонденсация.
- димеризация ацетилена → винилацетилен
- тримеризация ацетилена → бензол
7.4 Полимеризация
Производные ацетилена используются для получения синтетических каучуков (например, хлоропренового).
7.5 Окисление
Алкины легко окисляются сильными окислителями:
- KMnO₄
- K₂Cr₂O₇
- O₂
- O₃
Обычно происходит разрыв тройной связи с образованием карбоновых кислот.
8. Применение алкинов
Наибольшее значение имеет ацетилен.
Основные области применения:
- кислородно-ацетиленовая сварка и резка металлов
- сырьё органического синтеза
- получение синтетических каучуков
- производство различных химических веществ