Алкины

Химия

Реферат на тему: АЛКИНЫ

Содержание:

1.       СТРОЕНИЕ АЛКИНОВ

2.       НОМЕНКЛАТУРА

3.       ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

4.       ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИНОВ

5.       ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

6.       СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

7.       ПРИМЕНЕНИЕ

               Алкины — вещества с одной тройной связью.

Углеводороды ряда ацетилена являются еще более непредельными соединениями, чем соответствующие им алкены числом. Это видно из сравнения числа атомов водорода в ряду:

                             С2Н6              C2H4                                    С2H2

   этан             этилен                               ацетилен

Алкины образуют свой гомологический ряд формулой, как и у диеновых углеводородов СnH2n-2

СТРОЕНИЕ АЛКИНОВ

Первым и основным представителем гомологического ряда алкинов является ацетилен С2Н2. Строение его молекулы выражается формулами: Н—СС—Н структурная формула  или Н:С:::С:Н электронная формула                                       

По названию первого представителя этого ряда — ацетилена — эти непредельные углеводороды называют ацетиленовыми.

В алкинах атомы углерода находятся в третьем валентном состоянии (sp-гибридизация). В этом случае между углерод- ными атомами возникает тройная связь, состоящая из одной - и двух -связей. Длина тройной связи

равна 0,12 нм

НОМЕНКЛАТУРА

Суффикс -ан соответствующих углеводородах заменить на суффикс -ин                                                                                                                СН3     
                                                                                                                |
Н—СС—СН2—СН3                  Н3С—СС—СН3                  Н2С=С—СН2—ССН
бутин-1                                          бутин-2                                   2-метилпентен-1-ин-4

Изомерия.

1) Изомерия углеродного скелета

Н—СС—СН—СН3    3-метилбутин-1          Н—СС—СН—СН—СН   3-метил пентин-1
                   |                                                                           |                                                               
              СН3                                                                       СН3                         

2) Изомерия положения кратной связи

 Н—СС—СН2—СН2—СН3  пентин-1            Н3С—С=С—СН2—СН3 пентин-2                                     
3) Межклассовая изомерия (диены)

                   
ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИНОВ

1).Метановый способ:

2СН4 t НССН + 3Н2

2).Карбидный способ:

СаС2 + 2Н2O  НССН + Са(ОН)2

Алкины. Алкинами называются ненасыщенные углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную связь. Общая формула алкинов СnН2n-2.

По номенклатуре ИЮПАК наличие тройной связи в молекуле обозначается суффиксом -ин, который заменяет суффикс -ан в названии соответствующего алкана.

Структурная изомерия алкинов, как и алкенов, обусловлена строением углеродной цепи и положением в ней тройной связи.

Физические свойства.

По физическим свойствам алкины напоминают алканы и алкены. Низшие алкины C2—C4 представляют собой газы, С5—C16 — жидкости, высшие алкины — твердые вещества. Температуры кипения алкинов несколько выше, чем у соответствующих алкенов.

Способы получения.

1. Общим способом получения алкинов является реакция дегидрогалогенирования - отщепления двух молекул галогеноводорода от дигалогензамещенных алканов, которые содержат два атома галогена либо у соседних атомов углерода (например, 1,2-дибромпропан), либо у одного атома углерода (2,2-дибромпропан). Реакция происходит под действием спиртового раствора гидроксида калия:

2. Важнейший из алкинов — ацетилен — получают в промышленности путем высокотемпературного крекинга метана:

В лаборатории ацетилен можно получить гидролизом карбида кальция:

Химические свойства. Тройная связь образуется двумя атомами углерода в sp-гибридном состоянии. Две s -связи расположены под углом 180°, а две p -связи расположены во взаимно перпендикулярных областях. Наличие p -связей обусловливает способность алкинов вступать в реакции электрофильного присоединения. Однако эти реакции для алкинов протекают медленнее, чем для алкенов. Это объясняется тем, что p -электронная плотность тройной связи расположена более комплексно, чем в алкенах, и поэтому менее доступна для взаимодействия с различными реагентами.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Реакция Гидрирование.                              
HCCH+ H2 — H2C=CH2+H2— H3C—CH3 

2. Галогенирование.                                      
HCCH+ Cl— CHCl=CHCl+ Cl— CHCl2—CHCl2          

3. Гидрогалогенирование.                                                   
HCCH + HCl — H2C=CHCl+ HCl — H3C—CHCl2
 

4.Гидротация                                       
HCCH + HOH ——  H2C=CH—OH  H3C—C=O
                                                                                   \ H           

                               
Реакция окисления.

1) Реакция горения 2НССН + 5O2  4СO2 + 2Н2O

НССН + O2  С + СО + Н2О

2) Обесцвечивает  KMnO4 ,чем доказывает наличие кратной связи

6 Реакции полимеризации.                              
1) Димеризация C2 H2

НССН + НССН —НССН—CН=CH2

2) Тримеризация C2 H2

 3НССН —                                                                                   бензол

1. Галогенирование. Галогены присоединяются к алкинам в две стадии. Например, присоединение брома к ацетилену приводит к образованию дибромэтена, который, в свою очередь, реагирует с избытком брома с образованием тетрабромэтана:

2. Гидрогалогенирование. Галогеноводороды присоединяются к тройной связи труднее, чем к двойной. Для активации галогеноводорода используют АlСl3 — сильную кислоту Льюиса. Из ацетилена при этом можно получить винилхлорид (хлорэтен), который используется для получения важного полимера — поливинилхлорида;

3. Гидратация. Присоединение воды к алкинам катализируется солями ртути (П) (реакция Кучерова):

На первой стадии реакции образуется непредельный спирт, в котором гидроксогруппа находится непосредственно у атома углерода при двойной связи. Такие спирты принято называть виниловыми или енолами.

Отличительной чертой большинства енолов является их неустойчивость. В момент образования они изомеризуются в более стабильные карбонильные соединения (альдегиды или кетоны) за счет переноса протона от гидроксильной группы к соседнему атому углерода при двойной связи. При этом p -связь между атомами углерода разрывается и образуется p -связь между атомом углерода и атомом кислорода. Причиной изомеризации является большая прочность двойной связи С == О по сравнению с двойной связью С == С.

В результате реакции гидратации только ацетилен превращается в альдегид, гидратация гомологов ацетилена протекает по правилу Марковникова, и образующиеся енолы изомеризуются в кетоны. Так, пропин превращается в ацетон:

4. Кислотные свойства. Особенностью алкинов, имеющих концевую тройную связь, является их способность отщеплять протон под действием сильных оснований, т, е, проявлять слабые кислотные свойства. Возможность отщепления протона обусловлена сильной поляризацией s -связи º С¬ Н. Причиной поляризации является высокая электроотрицательность атома углерода в sp-гибридном состоянии. Поэтому алкины, в отличие от алкенов и алканов, способны образовывать соли, называемые ацетиленидами.

Ацетилениды серебра и меди (I) легко образуются и выпадают в осадок при пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра или хлорида меди (I). Эта реакция служит для обнаружения алкинов с тройной связью на конце цепи:

Ацетилениды серебра и меди как соли очень слабых кислот легко разлагаются при действии хлороводородной кислоты с выделением исходного алкина:

Таким образом, используя реакции образования и разложения ацетиленидов, можно выделять алкины из смесей с другими углеводородами.

5. Полимеризация. В присутствии катализаторов алкины могут реагировать друг с другом, причем в зависимости от условий образуются различные продукты. Так, под действием водного раствора CuCl и NH4Cl ацетилен димеризуется, давая винилацетилен:

Винилацетилен обладает большой реакционноспособностью; присоединяя хлороводород, он образует хлоропрен, используемый для получения искусственного каучука:

При пропускании ацетилена над активированным углем при 600 °С происходит тримеризация ацетилена с образованием бензола:

6. Реакции окисления и восстановления. Алкины окисляются различными окислителями, в частности перманганатом калия. При этом раствор перманганата калия обесцвечивается, что служит указанием на наличие тройной связи. При окислении обычно происходит расщепление тройной связи и образуются карбоновые кислоты:

В присутствии металлических катализаторов алкины восстанавливаются путем последовательного присоединения молекул водорода, превращаясь сначала в алкены, а затем в алканы:

Применение. Ацетилен применяется в качестве исходного сырья для многих промышленных химических синтезов. Из него получают уксусную кислоту, синтетический каучук, поливинилхлоридные смолы. Тетрахлорэтан СНСl2—CHCl2 — продукт присоединения хлора к этилену — служит хорошим растворителем жиров и многих органических веществ и, что очень важно, безопасен в пожарном отношении. Ацетилен используют для автогенной сварки металлов.

7