Алкины (ацетиленовые углеводороды).

План.

1. Определение. Гомологический ряд. Номенклатура.

2. Строение

3. Виды изомерии

4. Физические свойства

5. Химические свойства

6. Получение

7. Применение.

1. Определение. Гомологический ряд.

Алкины – непредельные (ненасыщенные) углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную углеродную СС связь.

Общая формула гомологического ряда C_nH_2n-2.

Суффикс «-ин».

Простейший представитель гомологического ряда – этин (ацетилен).

По систематической номенклатуре (IUPAC) алкины называются как производные самой длинной цепи, содержащей тройную связь; цепь нумеруется от конца, к которому ближе СС связь; указывается название радикалов (ответвлений) с учетом их числа (ди-, три-, тетра-) и названия (метил-, этил-, пропил-).

По рациональной номенклатуре алкины называются как производные простейшего представителя – ацетилена, - в котором один или несколько атомов водорода замещены на углеводородный радикал.

По тривиальной (исторической) номенклатуре алкены получили случайные, исторически сформировавшиеся названия – например, ацетилен).

СНСН этин (ацетилен)

СНС-СН₃ пропин (метилацетилен)

СНС-СН₂-СН₃ бутин-1 (этилацетилен)

СН₃-СС-СН₃ бутин-2 (диметилацетилен)

СНС-СН₂-СН₂-СН₃ пентин-1 (пропилацетилен)

СН₃-СНСН-СН₂-СН₃ пентин-2 (метилэтилацетилен)

СНСН-СН(СН₃)₂ 3-метилбутин-1 (изопропилацетилен)

2. Строение.

Простейший представитель алкинов (этиновых или ацетиленовых углеводородов) – ацетилен СНСН.

В молекуле содержится две одинарные связи С-Н и одна тройная связь СС.

Тройная связь состоит из сигма- и двух пи-связей.

Углерод находится в состоянии sp-гибридизации.

С ледовательно, у каждого атома углерода есть по две sp-гибридные орбитали, которые лежат в одной плоскости и перекрываются, образуя -скелет молекулы.

Они расположены под углом 180^о.

У одного атома углерода их два, у двух атомов – четыре.

Две sp-орбитали перекрываются с s-орбиталями атомов водорода, образуя сигма-связи: С-Н малополярная ковалентная связь, С-С – неполярная ковалентная связь. Это перекрывание с образованием сигма-связей происходит в одной плоскости.

Форма молекулы – линейная. Валентный угол 180^о.

У каждого атома углерода осталось по две негибридных р-орбитали, которые имеют форму симметричной объемной «восьмерки».

О ни расположены перпендикулярно линии (оси) сигма-скелета.

Перекрываются над и под линией; спереди и сзади линии.

Так образуется две пи-связи.

И так, тройная углерод-углеродная СС связь:

• ковалентная

• неполярная

• одна сигма-, две другие пи-

• сигма-связь прочная, с трудом поляризуемая

• пи-связь менее прочная, легко поляризуемая

• энергия СС связи равна 812 кДж/моль (прочнее, чем одинарная и двойная)

• длина СС связи равна 0,120 нм (короче, чем одинарная и двойная).

Следовательно, алкины, содержащие слабые пи-связи, будут склонны к их разрыву (гомолитическому или гетеролитическому) с присоединением различных реагентов (симметричных – Н₂, Сl₂, I₂, HOOH, N₂O₄ или несимметричных – HOH, HCl, HBr, и др.). Может присоединяться как один моль реагента (разрыв одной пи-связи), так и двух реагентов (избыточное присоединение, разрыв двух пи-связей). Высокая реакционная способность фрагмента СС объясняет также склонность алкинов к окислению (в отличие от алканов, даже в мягких условиях).Кроме того, связь С-Н при тройной связи (-СС-Н) поляризована от Н к С, склонна к гетеролитическому разрыву, подвижный Н (слабые кислотные свойства) способен замещаться на металл (образование ацетиленидов) и отщепляться, присоединяясь (по группе С=О) к альдегидам и кетонам (конденсация).