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

  1. C2H2 этин
  2. С3Н4 пропин
  3. С4Н6 бутин
  4. С5Н8 пентин
  5. С6Н10 гексин
  6. С7Н12 гептин
  7. С8Н14 октин
  8. С9Н16 нонин
  9. 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).

  1. Цифры впереди показывают местоположение боковых цепей. Затем называют сами боковые цепи, затем основную цепь с суффиксом ин на конце.

  1. 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:

  1. Синтезом из углерода и водорода:

t, K=Ni

2С + Н2 ————→ С2Н2

2. При термическом разложении метана:

t=1500˚C

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 π-связи.

а) гидрирование (восстановление):

________ ___________

↓ │ t ↓ │ t

НС≡СН + Н2 —→ СН2 ═ СН2 + Н2 —→ СН3—СН3

↑____│ ↑____│

этин этен этан

б) галогенирование:

___________

k=FeCl3, галогениды │ _____ │ Cl Cl

t ↓ ↓ ││ t,k 1│ 2│

HC ≡ CH + Cl2 ───────────→ СН═СН + Cl2────→CH—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=90˚C, k=H2SO4(40%)MgSO4 │ │ │ //

НС≡СН + НОН—————————————→С ═ С———→H―C―C

↑______│ 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=80˚C, 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=200˚C ║

СН ≡ СН + СН3 — С ———————————→ СН3—С—О—СН═СН2

\

OH

винилацетат

5.Полимеризация:

Катализаторами в данной реакции могут быть никельорганические соединения.

P, t=70˚C 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 + H2O→KOH + 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

HC≡CH + 2[ Ag(NH3)2 ]OH →Ag—C≡C—Ag↓ + 4NH3↑ + 2H2O

белого цвета

ацетиленид серебра

II. CuNO3 + 3NH4OH→[ Cu(NH3)2 ]OH + NH4NO3 + 2H2O

R—C≡CH + [Cu(NH3)2]OH———→R—C≡C↓ + 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 3000˚С. Используется для получения хлоропрена, бутадиена – 1,3. Из хлоропрена и бутадиена – 1,3 получают хлоропреновый и бутадиеновый каучуки.

K=CuCl2,NH4Cl,HCl,t +НCl

2НС≡СН—————————→СН2═СН—С≡СН——→СН2═СН—С═СН2

ацетилен винилацетилен │

Сl

хлоропрен

K=CuCl2,NH4Cl+HCl +H2

2НС≡СН—————————→СН2═СН—С≡СН——→СН2═СН—С═СН2

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?


6862974063065498.html
6862998040886858.html
    PR.RU™