Ацетиленовые углеводороды (Алкины)

Ацетиленовые углеводороды (Алкины)

- соединения, содержащие тройную связь –СºС–. Общая формула алкинов С_nН_{2n -2}

Строение алкинов:

В молекуле ацетилена все 4 атома расположены на одной прямой, углы между s-связями – 180°. Атомы С - в состоянии Sp-гибридизации: 2 гибридные орбитали, расположенные на прямой линии под углом 180^о;

· 2 негибридизированные р-орбитали, расположенные в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях.

По одной гибридной орбитали атомы С образуют Ϭ – связь С - С, лежащей на линии, соединяющей центры атомов. Другая гибридная орбиталь каждого атома С образует Ϭ – связь С-Н при перекрывании с S – орбиталью атома Н.

В итоге, 3 Ϭ – связи, лежащие на одной прямой под углом 180^о и 2 π-связи между атомами С за счет перекрывания 2-х пар негибридизированных р-орбиталей, лежащих в 2-х взаимно перпендикулярных областях. Линия пересечения плоскостей - прямая Ϭ – связи:

Энергия тройной связи - 829,6 кДж/моль, связи С–Н в молекуле ацетилена 506,9 кДж/моль.

Гомологический ряд ацетилена

Название	Формула
Ацетилен, этин	СНºСН
Метилацетилен, пропин	СН3-СºСН
Этилацетилен, 1-бутин	СНºС-СН2-СН3
Диметилацетилен 2-бутин	СН3-СºС-СН3
Пропилацетилен 1-пентин	СН3-СН2-СН2 - СºСН
Метилэтилацетилен, 2-пентин	СН3-СН2-СºС-СН3

Рациональная номенклатура - производные ацетилена, в котором один или оба Н замещены на алкилы:

метилэтилацетилен метилизопро-

Пилацетилен

ИЮПАК:

-выбирают самую длинную цепь с тройной связью,

- окончание «ан» в названии алкана меняют на «ин»,

-перед названием цифрой указывается № ненасыщенного атома С.

- Цепь атомов С нумеруют так, чтобы ненасыщенные атомы обозначались наиболее меньшими номерами.

- Далее, как и при наименовании алканов:

Метилпентин - 2

Тривиальные названия радикалов (алкинильные группы):

Н-С º С -	– этинил
НС ºС - СН2 ^-	– пропаргил

Изомерия (структурная и положение тройной связи):

СН3- СºС-СН-СН3 ׀ СН3	– 3-метилбутин-1
СНºС-СН2-СН2-СН3	– пентин- 1
СН3-СºС-СН2-СН3	– пентин- 2

Способы получения

Промышленные способы:

1. Термическая деструкция алканов C₁–С₄:

2. Ацетилен из карбида кальция (Вёлер, 1862) (синтезы и сварка):

СаС₂ + 2Н₂О ® СНºСН + Са (ОН)₂

Карбид кальция ацетилен

3. Из дигалогенпроизводных алканов (Кат. спирт. раств. щелочей или тв. NaOH; КОН)

А) из вицинальных:

Б) из геминальных:

Ацетилен с метилмагнийбромидом

а) СНºСН + H₃C– Mg –Вr ®НСºС–Mg Вr + CH₄ ↑ (реактив Иоцича)

НСºС– Mg – Вr + Вr– С₂Н₅ ® НСºС– С₂Н₅ + MgВr₂

в ж. NH₃

б) СНºСН + NaNH₂ ® СНºС–Na + NH₃↑

НСºС–Na + Вr– С₂Н₅ ® НСºС– СН₂ – СН₃ + NaВr

Физические свойства. Гомологи

С₂–С_4, газы;

C₅ – C₁₅ – жидкости;

С₁₅ и выше – твердые вещества.

Положение тройной связи влияет на температуру кипения:

1-пентин температура кип. +39,6 °С;

2-пентин –56,2 °С.

Химические свойства

Реакции:

· Присоединения:

· Замещения S _N

· Полимеризации, конденсации

· Окисления

1. Реакции присоединения (А_Е, А_N, А_R):

Ацетилен 1,2-дибромэтан

®СНВr₂-СНВr₂

Тетрабромэтан

1.3 Присоединение галогенводородов (А_Е) по правилу Марковникова в две стадии:

Пропинид меди

(осадок красно-фио-

летового цвета)

2.1.3 С NаNH₂ (в жид. NH₃, эфире, метилате Na в спирте):

Ацетилен более сильная кислота, чем вода. Сухие ацетилениды взрывоопасны.

Ацетилен винилацетилен

3.2. Тримеризация собразованием дивинилацетилена (Кат. СuCl₂, NH₄Cl):

3СН º СН ® СН₂ = СН -С º С-СН=СН₂

Ацетилен дивинилацетилен

3.3 Образование полимера купрена (токопроводящий изоляционный полимер)

купрен

3.4 Синтез бензола (Зелинский, Казанский):

ацетилен Бензол

4. Окисление алкинов:

4.1 В прис. КMnO₄ с разрывом С-С-связей и образованием карбоновых кислот:

4.2 Горение с выделением тепла (сварка, резка):

2 СНºСН + 4О₂ ® 4СО₂ + 2Н₂О + ∆Н

Ацетиленовые углеводороды (Алкины)

- соединения, содержащие тройную связь –СºС–. Общая формула алкинов С_nН_{2n -2}

Строение алкинов:

В молекуле ацетилена все 4 атома расположены на одной прямой, углы между s-связями – 180°. Атомы С - в состоянии Sp-гибридизации: 2 гибридные орбитали, расположенные на прямой линии под углом 180^о;

· 2 негибридизированные р-орбитали, расположенные в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях.

По одной гибридной орбитали атомы С образуют Ϭ – связь С - С, лежащей на линии, соединяющей центры атомов. Другая гибридная орбиталь каждого атома С образует Ϭ – связь С-Н при перекрывании с S – орбиталью атома Н.

В итоге, 3 Ϭ – связи, лежащие на одной прямой под углом 180^о и 2 π-связи между атомами С за счет перекрывания 2-х пар негибридизированных р-орбиталей, лежащих в 2-х взаимно перпендикулярных областях. Линия пересечения плоскостей - прямая Ϭ – связи: