hidrocarburi nesaturate, seria acetilenă (alchine)

Alchinele - hidrocarburi alifatice nesaturate ale căror molecule au o triplă legătură între atomii de carbon.

hidrocarburile din seria acetilena sunt chiar mai mulți compuși nesaturați decât alchenelor corespunzătoare acestora (cu același număr de atomi de carbon). Acest lucru este evident din compararea numărului de atomi de hidrogen din seria:

etan, etilenă, acetilenă

Alchinele formează o serie omoloagă cu formula generală ca în diene hidrocarburi CnH2n-2

1. Structura alchinei

Primul și principalul reprezentant al alchinei serii omoloage este acetilena (etinei) C2 H2. Structura moleculelor exprimate prin formulele:

SºS-H-H sau H: C. : H

Prin numele primului reprezentant al acestei serii - acetilenă - aceste hidrocarburi nesaturate numite acetilenă.

Alchinei atomii de carbon sunt în stare de valență treia (sp-hibridizarea). În acest caz, între atomii de carbon are loc o triplă legătură, constând din unul din două contacte de p S și. Lungimea triplă legătură este de 0,12 nm, iar energia formării sale este de 830 kJ / mol. Un model al structurii spațiale a acetilenei sunt prezentate în Fig. 1.

Fig.1. Un model al structurii spațiale a moleculei acetilena:

și - tetraedrice; b - sharosterzhnevaya; -prin în Briglebu

2. Nomenclatura și izomerie

Nomenclatura. În conformitate cu nomenclatura sistematică a hidrocarburilor acetilenă sunt numite prin înlocuirea -Un sufixul în alcani cu sufixul -in. Structura lanțului principal este obligat să includă o legătură triplă, care determină începutul enumerare. Dacă molecula conține două legături duble și triple, se acordă preferință în numerotarea dublei legături:

butin-1, butin-2 2-metilpent-1-in-4

Pentru nomenclatura rațională compuși alchinice sunt numite ca derivați de acetilenă.

(alchinice) radicali nesaturați au nume triviale sau sistematice:

Izomeri. hidrocarburi alchinice izomerie (ca alchena) este determinată și poziția structurii lanțului de ea multiple (triplă) obligațiuni:

3 metilbutin-1-pentin-1-pentin 2

3. Prepararea alchinelor

Acetilena în industrie și în laborator pot fi obținute în următoarele moduri:

1. Descompunerea cu temperatură ridicată (fisurare) de gaze naturale - metan:

2SN4 1500 ° C ® NSºSN + 3H2

2. Descompunerea carbură de calciu cu CaC2 apă. care se obține prin sinterizare varul ars CaO cu cocs:

CaO + 3C 2500 ° C ® CaC2 + CO

3. Derivații atsitilena de laborator pot fi sintetizați din digalogenoproizvodnyh conținând doi atomi de halogen, în același timp sau atomii de carbon adiacenți, prin acțiunea soluției alcaline alcoolice:

4. Proprietățile fizice și chimice

proprietăți fizice. hidrocarburi acetilenice conținând per moleculă de la doi la patru atomi de carbon (în condiții normale), - gazele, începând cu C5 H8 - lichid și a alchinelor superioare (cu C16 H30 și mai mare) - solidele. Proprietățile fizice ale anumitor alchine sunt prezentate în tabelul. 1.

Tabelul 1. Proprietățile fizice ale unor alchinelor

* La o temperatură de -32 ° C,

** determinat la o temperatură de 50 ° C

Proprietăți chimice. Proprietățile chimice sunt determinate prin legătură triplă alchine, în special structura sa. Alchine se pot angaja în reacții de adiție, substituție, oxidare și polimerizare.

reacție de adiție. Fiind compuși nesaturați, alchine provin în principal în reacția de adiție. Aceste reacții au loc în etape, cu adăugarea unei molecule de reactiv intră inițial legăturii triple într-o dublă, și apoi, cu atașament suplimentar - în single. S-ar părea, alchine având două p-obligațiuni, mult mai activă ar trebui să se angajeze în plus electrofilă. Dar acest lucru nu este adevărat. atomi de carbon în moleculele de alchine sunt situate mai aproape unul de altul decât în alchenelor și au o mai mare electronegativitate. Acest lucru se datorează faptului că atomul de carbon electronegativitate depinde de starea sa de valență. Prin urmare, electronii p fiind mai aproape de nuclee de carbon, prezintă o activitate oarecum mai redusă în plus electrofilă. Mai mult, impactul, proximitatea nuclee încărcate pozitiv de atomi resping capabile apropie reactanți electrofili (cationi). În același timp, alchine poate reacționa plus nucleofil (cu alcooli, amoniac, etc.).

1. Hidrogenarea. Reacția are loc în aceleași condiții ca și în cazul alchenelor (catalizatori de Pt, Pd, Ni). La restaurarea alchină format inițial alchene, și apoi - alcani:

Etan Etilenă Acetilenă

2. Halogenarea. Această reacție are loc într-un ritm mai lent decât numărul de hidrocarburi de etilenă. Reacția se execută, de asemenea, ca răspuns Stu pas tipic:

HCºCH -® CHBr = CHBr -® CHBr2 -CHBr2

3. Gidrogalogenirovanie. Reacțiile de hidrogen halogenuri conexiune ca halogen, sunt, în principal pe mecanismul de plus electrofil:

A doua moleculă de halogenură de hidrogen atașat în conformitate cu norma Markovnikov.

4. Aderarea la apă (reacție M.G.Kucherova. 1881). Catalizatorul - sare de mercur:

HgSO4 é ù

HCºCH + HOH --® ú H2C = CH-OHú ® H3 C-C = O

Instabil intermediar - alcool vinilic - rearanjeaza în acetaldehidă.

5. Îmbinarea acidului cianhidric:

NSºSN + HCN cat. ® H2 C = CH-CN

Acrilonitrilul - un produs valoros. Acesta este utilizat ca monomer pentru fibre sintetice - nitronă.

6. alcool Joining. Eterii de vinil (reacție E.Favorskogo AA) sunt formate prin această reacție:

alcooli de aderare în prezența alcoolatii - o reacție tipică de adiție nucleofilă.

reacție de substituție. atomi de hidrogen pot fi substituiți cu acetilenă metale (reacție de metalare). Ca rezultat, derivații metalici formează acetilena - acetiluri. acetilenă astfel capacitatea poate fi explicată după cum urmează. atomi de carbon, acetilena putând sp-hibridizare sunt diferite, așa cum este cunoscut, electronegativitate îmbunătățit (în comparație cu atomii de carbon ale altor state hibride). Prin urmare, densitatea de electroni din cauza C-H mutat la o parte a atomului de carbon și hidrogen dobândește o anumită mobilitate:

Dar „mobilitatea“ desigur, nu poate fi comparat cu „libertatea“ a protonului în acești acizi: acidul clorhidric, de exemplu, aproape 10 de 33 ori mai puternic în aciditate decât acetilenă. Dar această mobilitate este suficientă pentru a produce un înlocuitor pentru metal alcalin srede hidrogen. Astfel, sub acțiunea soluție amoniacală de oxid de argint acetilenei format acetilidă de argint:

Cu acetiluri într-o formă uscată pentru a fi manipulate cu mare grijă: ele sunt extrem de explozive.

reacția de izomerizare. hidrocarburi acetilena, cum ar fi alcani și alchene, sunt capabile de izomerizare la mișcarea legăturii triple:

reacția de polimerizare. Acetilena în funcție de condițiile de reacție este capabil să formeze diferite produse de polimerizare - liniare sau ciclice:

NSºSN + NSºSN -®NSºSN-CH = CH2

Aceste substanțe sunt de mare interes. De exemplu, atunci când aderarea la acidul clorhidric vinilatsetilenu format cloroprenic, care ca monomer utilizat în fabricarea cauciucului cloropren:

Reacția de oxidare. Acetilena este ușor de oxidat. Astfel, există un decalaj al moleculei în locul legăturii triple. În cazul în care acetilena este trecut prin comburant (soluție apoasă permanganatul de potasiu), soluția devine rapid incoloră. Această reacție este o calitate pentru multiple legătură (duble și triple):

Când arderea completă a acetilenei oxidului de carbon două produse formate în aer (IV) și apă:

carbon se formează în timpul arderii incomplete (negru de fum):

5. Unii reprezentanți

Acetilena - un produs valoros pentru industria chimică. Din aceasta, un cauciuc sintetic, acetaldehidă și acid acetic, alcool etilic și multe alte substanțe.

Vinilacetilenă (butenă-1-in-3) NSºC-CH = CH2 - gaz urât mirositoare. Când recuperarea formă 1,3-butadienă, dar atunci când sunt atașate acid clorhidric - 2-chlorobutadiene-1,3 (cloropren).