Загрузил skritnaia

Алкины

Реклама
1. Алкины – это алифатические (ациклические), непредельные
(ненасыщенные) углеводороды, с одной тройной углерод-углеродной
связью С≡С в цепи и общей формулой СnH2n-2
Молекула ацетилена имеет линейное строение. Появление
третьей связи вызывает дальнейшее сближение атомов С: расстояние
между их центрами составляет 0,120 нм.
2. Строение
Ацетилен – первый член гомологического
углеводородов, или алкинов.
Молекулярная формула ацетилена
Структурная формула ацетилена
ряда
ацетиленовых
C 2 H2
H–C≡C–H
Углеродные атомы ацетилена, связанные тройной связью,
находятся в состоянии sp-гибридизации. При образовании молекулы
ацетилена у каждого атома С гибридизуются по одной s- и p-орбитали.
В результате этого каждый атом С приобретает по две гибридных
орбитали, а две p-орбитали остаются негибридными. Две гибридных
орбитали взаимно перекрываются, и между атомами С образуется σсвязь. Остальные две гибридных орбитали перекрываются с sорбиталями атомов H, и между ними и атомами С тоже образуются σ связи. Четыре негибридных p-орбитали размещены взаимно
перпендикулярно и перпендикулярно направлениям σ-связей. В этих
плоскостях p-орбитали взаимно перекрываются, и образуются две π связи, которые относительно непрочные и в химических реакциях
легко разрываются.
Таким образом, в молекуле ацетилена имеются три σ -связи
(одна связь C–C и две связи C–H) и две π -связи между двумя С
атомами. Тройная связь в алкинах – не утроенная простая, а
комбинированная, состоящая из трех связей: одной σ - и двух π связей.
Запомните!
1.
Длина связи 0,12 нм
2.
Угол 180
3.
Линейная молекула
4.
Связи – σ и 2π
5.
Sp- гибридизация
3. Физические свойства
С2Н2 – Ацетилен – бесцветный газ, легче воздуха, мало растворим в
воде, в чистом виде почти без запаха.
Свойства гомологов изменяются аналогично алкенам. По
физическим свойствам алкины напоминают алкены и алканы.
Температуры их плавления и кипения увеличиваются с ростом
молекулярной массы. В обычных условиях алкины С2–С3 – газы, С4–
С16 – жидкости, высшие алкины – твердые вещества. Наличие тройной
связи в цепи приводит к повышению температуры кипения, плотности
и растворимости их в воде по сравнению с олефинами и парафинами.
Таблица. Физические свойства некоторых алкинов
Название
Формула
t°пл.,
°C
t°кип.,
°C
HC≡CH
-80,8
-83,6
2.
2. Изомерия углеродного скелета (начиная с С5Н8):
3.
Межклассовая изомерия с алкадиенами:
(Суффикс –ин)
Этин
(Ацетилен)
Пропин
CH3–C≡CH
-102,7
-23,3
(Метилацетилен)
Пространственная изомерия относительно тройной связи в алкинах
не проявляется, т.к. заместители могут располагаться только одним
способом - вдоль линии связи.
5. Химические свойства алкинов
Бутин-1
C2H5–C≡CH
-122,5
8,5
Бутин-2
CH3–C≡C–CH3
-32,3
27,0
Пентин-1
CH3–CH2–CH2–C≡CH
-98,0
39,7
1). Галогенирование – стадийно, до производных алканов:
Пентин-2
CH3–CH2–C≡C–CH3
-101,0
56,1
(как и алкены обесцвечивают бромную воду!)
4. Изомерия и номенклатура
Структурная изомерия
1.
Изомерия положения тройной связи (начиная с С4Н6):
I. Реакции присоединения
СH≡CH + Br2 → CHBr=CHBr (1,2-дибромэтен)
CHBr=CHBr + Br2 → CHBr2-CHBr2 (1,1,2,2-тетрабромэтан)
Эта реакция носит имя русского ученого Михаила Григорьевича
Кучерова (1881).
2). Гидрогалогенирование
(труднее, чем у алкенов) – стадийно:
4). Полимеризация
В определенных условиях ацетилен способен полимеризоваться в
бензол и винилацетилен.
* CH3-C≡CH + HBr
AlBr3
→ CH3-CBr=CH2
1. При пропускании ацетилена над активированным углем при 450–
500 °С происходит тримеризация ацетилена с образованием бензола
(Н.Д.Зелинский, 1927 г.):
2-бромпропен
* - используется пр. Морковникова
3). Гидратация – ( р. М.Г. Кучерова)
CH≡CH
+
H2O
(уксусный альдегид )
→ [CH2=CH-OH] →
Hg2+,H+
CH3-CH=O
непредельный спирт – енол
протекает в присутствии солей ртути(II) – HgSO4, Hg(NO3)2 – с
образованием уксусного альдегида:
2. Под действием водного раствора CuCl
димеризуется, образуя винилацетилен:
и
NH4Cl
ацетилен
Винилацетилен обладает большой реакционной способностью;
присоединяя хлороводород, он образует хлоропрен, используемый для
получения искусственного каучука:
II. Реакции окисления и восстановления
3). Восстановление ( kat – Ni,Pd или Pt)
1). Горение – пламя сильно коптящее
C2H2 + 2H2
CnH2n-2 + (3n-1)/2O2 t → nCO2 + (n-1)H2O + Q
t,kat
→ C2H6
III. Реакции замещения
2). Окисление
1). Кислотные свойства
Протекание реакции и её продукты определяются средой!
(в отличие от алкенов, образуют соли – ацетилениды)
А) в кислой среде при нагревании образуются карбоновые кислоты, при
концевой кратной связи - CO2:
R-C≡C-H + NaH → R-C≡C-Na + H2↑
Качественные реакции на алкины с тройной связью в конце цепи:
5CH3 – CH2 – C ≡ C – CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5CH3 – CH2COOH +
5CH3COOH + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 4H2O
5CH3 – C ≡ CH + 8KMnO4 + 12H2SO4 → 5CO2 + 5CH3COOH +
8MnSO4 + 4K2SO4+12H2O
Б) в нейтральной и слабощелочной средах на холоде образуются соли
карбоновых кислот; ацетилен окисляется до оксалатов (солей
щавелевой кислоты):
3CH ≡ CH + 8KMnO4 → 3KOOC – COOK + 8MnO2 + 2KOH + 2H2O
(Качественная реакция - обесцвечивают раствор марганцовки)
CH3 – C ≡ C – CH3 + 2KMnO4 → 2CH3 – COOK + 2MnO2
3CH ≡ C – CH3 + 8KMnO4 → 3CH3 – COOK + 2K2CO3 + KHCO3 +
8MnO2 + H2O
R-C≡CH + [Ag(NH3)2]OH → R-C≡C-Ag↓ +2NH3 + H2O
серо-белый осадок
R-C≡C-H + [Cu(NH3)2]Cl → R-C≡C-Cu↓ + NH4Cl +NH3
красный осадок
Ацетилениды серебра и меди (I)- разлагаются соляной кислотой:
R-C≡C-Cu↓ +HCl → R-C≡C-H + CuCl
Ацетилениды металлов – взрывчатые вещества!
Скачать