Отдельные представители алкинов и их применение
ЛЕКЦИЯ №35.
АЛКИНЫ.
План:
1. Общая характеристика алкинов.
2.Гомологический ряд
3. Номенклатура алкинов.
4. Изомерия алкинов.
5. Физические свойства алкинов.
6. Получение алкинов.
7. Химические свойства алкинов.
8. Отдельные представители алкинов и их применение
Общая характеристика алкинов.
Алкины — это непредельные углеводороды, имеющие в своем составе одну тройную связь.
Общая формула: СnH2n-2.
Атомы углерода находятся в состоянии sp – гибридизации. Валентный угол равен 180, длина связи 0,12 нм, Е=820 кДж/моль.
Суффикс, характерный для алкинов, ин.
Гомологический ряд
CnH2n-2
- C2H2 этин
- С3Н4 пропин
- С4Н6 бутин
- С5Н8 пентин
- С6Н10 гексин
- С7Н12 гептин
- С8Н14 октин
- С9Н16 нонин
- С10Н18 декин
Номенклатура алкинов.
Названия алкинам по международной систематической номенклатуре дают следующим образом:
1. Выбирают наиболее длинную углеродную цепь (в нее обязательно должна входить тройная связь).
2. Нумеруют с того конца, к которому ближе тройная связь (старшинство тройной связи).
- Цифры впереди показывают местоположение боковых цепей. Затем называют сами боковые цепи, затем основную цепь с суффиксом ин на конце.
- Цифры в конце показывают положение тройной связи.
1 2 3 4 5 6
СН С С СН2 СН СН3
СН3 СН3
3,5 – диметилгексин – 1
Изомерия алкинов.
Для алкинов характерна изомерия:
Изомерия углеродного скелета:
а) СН С СН2 СН2 СН3 б) СН С СН СН3
пентин – 1
СН3
3 – метилбутин – 1
Изомерия положения тройной связи:
а) СН С СН2 СН2 СН3 б) СН3 С С СН2—СН3
пентин – 1 пентин – 2
Физические свойства алкинов.
с С2 по С4 газы
с С5 по С15 жидкости
с С17 твердые вещества
Получение алкинов.
Алкины можно получить:
- Синтезом из углерода и водорода:
t, K=Ni
2С + Н2 ———— С2Н2
2. При термическом разложении метана:
t=1500C
2СН4 ————— С2Н2 + 3Н2
3. Из карбида кальция:
t
СаО + 3С ———— СаС2 + СО
CаС2 + 2Н2О ——— НС СН + Са(ОН)2
ацетилен
4. Дегидрогалогенированием дигалогенопроизводных:
Н Br
K=спирт. р-р КОН
Н С С Н —————————— HC CH
– 2НВr ацетилен
H Br
1,1 – дибромэтан
5.В промышленности ацетилен получают при неполном сжигании метана:
4СН4 (г) + 3О2 (г) ——————— 2С2Н2 (г) + 6Н2О (ж)
ацетилен
Химические свойства алкинов.
Горение.
а) Алкины горят на воздухе сильно коптящим пламенем:
t
2С2Н2 + 4О2 ————— 3СО2 + 2Н2О + С
t
2С2Н2 + 2О2 ————— СО2 + 2Н2О + 3С
б) При избытке кислорода ( в струе кислорода) горят без копоти, образуя углекислый газ и воду:
t
2С2Н2 + 5О2 ———— 4СО2 + 2Н2О
2.Разложение:
t
С2Н2 ———2С + Н2
3.Для алкинов, как и для алкенов, характерны реакции электрофильного присоединения– присоединения положительно заряженной электрофильной частицы к электронному облаку -связи.
а) гидрирование (восстановление):
________ ___________
t t
НССН + Н2 — СН2 СН2 + Н2 — СН3—СН3
____ ____
этин этен этан
б) галогенирование:
___________
k=FeCl3, галогениды _____ Cl Cl
t t,k 1 2
HC CH + Cl2 СНСН + Cl2CH—CH
р-р
Cl Cl Cl Cl
1,2 – дихлорэтен 1,1,2,2 – тетрахлорэтан
Без растворителя реакция ацетилена с хлором идет со взрывом, образуется углерод и хлороводород.
t, k
С2Н2 + Сl2 ————2C + 2HCl + Q
газ газ
в) гидрогалогенирование (катализаторами в данных реакциях являются галогениды металлов):
_____________________
_____ _____ Br
3 2 1 свет,t,FeCl3 3 2 1
Н3С — С СН + НBr ———— CH3 — C CH2 + HBr ——— CH3 — C — CH3
_________
Br Br
пропин – 1 2 – бромпропен –1 2,2 - дибромпропан
4.Присоединение нуклеофилов:
а) гидратация ( реакция Кучерова ):
________ H H H O
t=90C, k=H2SO4(40%)MgSO4 //
НССН + НОН—————————————С С———HCC
______ разб. \
H OH H H
виниловый уксусный
спирт альдегид
Правило Эльтекова (1887 г.)
«Соединения, содержащие гидроксогруппу при двойной связи, не устойчивы, происходит их изомеризация в более стабильные альдегидные или кетонные соединения».
Реакции гидратации можно рассматривать как реакции присоединения нуклеофилов, т.е. отрицательнозаряженных частиц.
б) присоединение циановодорода:
_________
t=80C, k=CuCl2 + HCl
НС СН + НСN ———————————— CH2 CH CN
______
газ газ
циановодород акрилонитрил
в) взаимодействие с уксусной кислотой:
О 2+ 2+ O
// k=соли Ca , Zn , t=200C
СН СН + СН3 — С ——————————— СН3—С—О—СНСН2
\
OH
винилацетат
5.Полимеризация:
Катализаторами в данной реакции могут быть никельорганические соединения.
P, t=70C К
а) 3С2Н2 ——————
ацетилен
бензол
б) димеризация:
k=CaCl2, NH4Cl, t
2С2Н2 ———————————СН2 СН — С СН
винилацетилен
6.Окисление алкинов:
а) 3СН СН + 8КМnO4 + 4H2O 3H2C2O4 + 8KOH + 8MnO2
щавелевая бур.цвет
кислота
(НООС—СООН)
O O
// //
б) R— C C — R1 + KMnO4 + H2OKOH + MnO2 + R—C + R1— C
\ \
OH OH
карбоновые кислоты
7.Образование ацетиленидов:
2R— C C — H + 2NaH ———— 2R — C C — Na + H2
гидрид Na замещенный
( сильное основание ) ацетиленид
натрия
8. Качественные реакции на тройную связь:
I. AgNO3 + 3NH4OH[ Ag(NH3)2 ]OH + NH4NO3 + 2H2O
р-в Толленса
HCCH + 2[ Ag(NH3)2 ]OH Ag—CC—Ag + 4NH3 + 2H2O
белого цвета
ацетиленид серебра
II. CuNO3 + 3NH4OH[ Cu(NH3)2 ]OH + NH4NO3 + 2H2O
R—CCH + [Cu(NH3)2]OH———R—CC + 2NH3 + 2H2O
Cu
красно-бурого цв.
замещенный ацети-
ленид меди (I)
III. Обесцвечивание раствора KMnO4
3C2H2 + 8 KMnO4 + 4H2O — 3C2H2O4 + 8KOH + 8MnO2
р-р фиоле- щавелевая бурого
товый кислота цвета
IV. Обесцвечивание избытка брома в бромной воде:
Br Br
1 2
СН СН + Br2 — CH CH + Br2 — CH—CH
Br Br Br Br
1,2 – дибромэтен 1,1,2,2 – тетрабромэтан
Отдельные представители алкинов и их применение.
Ацетилен – газ, без цвета, без запаха, со слабым наркотическим действием. Используется для сварки металлов, т.к. при горении температура достигает 3000С. Используется для получения хлоропрена, бутадиена – 1,3. Из хлоропрена и бутадиена – 1,3 получают хлоропреновый и бутадиеновый каучуки.
K=CuCl2,NH4Cl,HCl,t +НCl
2НССН—————————СН2СН—ССН——СН2СН—ССН2
ацетилен винилацетилен
Сl
хлоропрен
K=CuCl2,NH4Cl+HCl +H2
2НССН—————————СН2СН—ССН——СН2СН—ССН2
ацетилен винилацетилен бутадиен – 1,3
Домашнее задание:
Г. М. Чернобельская «Общая химия», Москва, «Медицина», 1991 г.; стр. 354-360.
Вопросы для закрепления:
1.Общая формула алкинов.
2.Гомологический ряд алкинов.
3.Изомерия и номенклатура алкинов.
4.Какие химические свойства наиболее характерны для алкинов?