5 Алкиндер. Изомерлері. Номенклатурасы. Ацетилен алу. Алкиндердің химиялық қасиеттері.

Құрамында үш еселенген байланысы бар органикалық қосылыстарды ацетилендік көмірсутектер немесе алкиндер деп атайды.

Жалпы формуласы C_nH_2n-2

Бұл қатардың бастапқы мүшесі ацетилен болып НС ≡СН есептелінеді. Бұларға да гомолықтық қатар тән.

Изомерия құбылысы. Аталуы. Структуралық изомерия, ацетилендік көмірсутектер қатарында төртінші мүшесінен басталады. Алайда С₄Н₆ изомерлер бір-бірінен көміртек құрылысымен емес тек қана үш байланысының орынымен ажыратылады. Структуралық изомерияның соңғы түрі қатардың бесінші мүшесінен басталады.

Ацетилендік көмірсутектердің аталуы.

Ацетиленді көмірсутектерді жүйелік номенклатура бойынша атағанда, сәйкес қаныққан көмірсутегіндегі ан жалғауының орнына ин жалғауын жалғайды. Ең ұзын тізбекті таңдағанда үш байланысы болатын етіп, тізбекті үш байланысқа жақын шетінен бастап нөмірлейді. Үш байланыстың орнын цифрмен көрсетеді.

Рационалдық номенклатура бойынша ацетилендік көмірсутектерді ацетиленнің туындысы есебінде қарастырады: H₃C – C ≡ C – CH₃ РН: диметилацетилен ЖН: 2-бутин, немесе бутин-2

НС≡С - СН₃ пропин, метилацетилен

Алыну жолдары. Алкиндерді ацетиленді және оның туындыларын алкилдеп немесе көп галогенді туындылардан галогендерді бөлу арқылы алады.

1. Ацетиленді алкилдеу әуелі ацетиленді металорганикалық қосылыстарға көбінесе натрий - ацетиленге немесе магний - галогенацетиленге айналдырады.

Бірінші жағдайда реакцияны сұйық аммиакта жүргізіп натрийдің амидімен әрекеттестіреді.

Екінші жағдайда - эфирде немесе тетрагидрофуранда жүргізіледі, бұл реакцияда моно- және диалкилацетилен түзіледі:

1) НС ≡ СН+ NaNH₂ →НС ≡ СNa+R – Br → HC ≡ C-R + NaBr

натрий ацетилениді

НС ≡ СН + CH₃MgI → CH₄ + HC ≡ CMgI + R-I → HC ≡ CMgR +I₂

1. HC ≡ C – R + CH₃MgI → IMg – C ≡ C – R + RI → R – C ≡ C – R+MgI₂

2. Қаныққан көмірсутектердің галоген туындыларына сілтінің спиртегі ерітіндісімен әрекет етсе ацетилендік көмірсутектер түзіледі.

CH₃ – CHCl₂ + 2KOH → HC ≡ CH + 2KCl + 2H₂O

_{CH2Cl – CH2Cl + KOH → CH2 = CHCl +KCl + H2O + KOH → C2H2 + KCl + H2O}

Химиялық қасиеттері. Ацетиленді көмірсутектердің химиялық қасиеттерімен танысқанда ацетиленді байланыстың ерекшелігін еске алу керек.

Үш еселенген байланыстың түзілу энергиясы 810 кДж/моль, ал қос байланыстың түзілу энергиясы 62 кДж/моль тең.

Ацетилен және оның гомологтарына қосылу реациясы тән. Оның ішінде электрофильді қосылу реакциясының алатын орны өте зор. Бұл реакция алкендердегі сияқты жүреді, бірақ екі сатымен өтеді. Алғашында қосылу үш еселенген байланыс арқылы жүрсе, кейіннен қос байланыс арқылы өтеді.

Айталық, бромды сутегінің ацетиленге қосылу реакциясы төмендегідей механизм арқылы жүзеге асады:

HC ≡ CH + H⁺ → CH₂ = C^- - H + Br ^- → CH₂ = CHBr + H⁺ → CH₃ – CHBr + Br⁺ → CH₂ - CHBr₂

Алкиндердің қанықпағандығы алкендермен салыстырғанда күшті болғандықтан, олар электрфильді реагенттермен оңай қосылу реакциясына түсетін сияқты. Бірақ үш еселенген байланыстың π - электрондары көміртек атомының ядроларын жақын орналасуының салдарынан, олар электрофилді қосылу реакциясы алкендермен салыстырғанда аз жылдамдықпен жүреді.

Ацетиленнің этан мен этиленнен айырмашылығы, ол металдармен қосылып ацетиленидтер түзуінде.

Сол сияқты ацетиленге нуклеофилді реагенттермен қосылу реакциясы да тән. Бірақ ол реакцияның жылдамдығы электрофилді қосылу реакциясымен салыстырғанда әлдеқайда төмен.

Мысал ретінде ацетиленмен цианды сутегінің арасындағы реакцияны қарастырсақ болады.

HC ≡ CH + CN → CH = C^-H - CN + H⁺ → CH₂ = CH - СN (акрилонитрил)

Сөйтіп жоғарыда айтқандарымыздың бәрі ацетилен және оның туындыларына тән химиялық реакциялар. Енді осы гомологтық қатарға тән нақты реацияларда қарастырамыз.

Қосылу реакциялары

Галогендердің қосылуы. Бұл реакция жоғарыда айтқанымыздай, алкендермен салыстырғанда баяу өтеді:

C₂H₂ +Br₂ → BrCH=CHBr + Br₂ = Br₂CH-CHBr₂

Галогенсутектердің қосылуы

Бұл реакция өз бетімен немесе катализатордың, мысалы бір хлорлы мыс, хлорлы сынап ж.б. қатысуымен өтеді. Олар үш еселенген байланысқа, қос байланысқа қарағанда баяу қосылады. Реакция нәтижесінде өте құнды мономерлік төменгі молекулалық зат винилхлорид алынады.

C₂H₂ + HCl → CH₂ = CHCl

Ацетилен туындыларына галогенсутектер де Марковников ережесі бойынша қосылады, яғни:

RC ≡ CH + HBr → RBrC = CH₂ + HBr → RBr₂C – CH₃

Сутектендіру реакциясы

Үш еселенген байланыс, қос байланыспен салыстырғанда оңай сутектенеді.

Реакция мына схема бойынша өтеді:

СН ≡ СН + Н₂ → СН₂=СН₂ + Н₂ → СН₃-СН₃

Реакцияны алкен түзілісімен, ары қарай жүргізбей тоқтатса да болады. Реакция әлбетте катализатор қатысумен жүреді. Катализатор есебінде палладий немесе никель қолданылады.

Судың қосылуы.

Ацетилендердің олефиндерден өзгешелігі ол суды және қышқылдарды оңай қосып алады.

Күшті қышқылдардың қосылуы көбінесе катализаторсыз-ақ жүреді, суды қосып алу екі валентті сынап сульфатының қатысумен жүреді. Бұл реакция органикалық химияда Кучеров реакциясы деген атпен белгілі. Осы реакцияның нәтижесінде ацетиленнен сірке альдегиді, ал ацетилен туындыларынан сәйкес кетондар алынады. Реакция теңдеулері былай өрнектеледі:

СН ≡ СН + H₂O → CH₃ - CHO

CH₃ -C≡ CH + H₂O → CH₃ – CO - CH₃

Бұл реакцияның механизмін тереңірек қарастырсақ ол былай жазылады.

Ацетилен туындылары, ацетиленге қарағанда сумен оңай әрекеттеседі, және де осы әрекеттесу Марковников ережесіне сәйкес жүреді.

Көгерткіш сутек қышқылымен әрекетесуі (НСN). Осы реакция нәтижесінде өте маңызды мономер акрилонитрил алынады. Реакция теңдеуі былай жазылады:

HC≡CH + HCN → H₂C=CHCN

Ацетиленге металдардың қосылуы. Мұндай реакция метан немесе этилен гомологтарына тән. Реакция нәтижесінде ацетиленидтер түзіледі.

HC≡CH+NaNH₂ → HC₂=CNa+NH₃ немесе

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

Полимерлену реакциясы

HC≡CH→[-CH₂=CH₂]_n-

Олар бірнеше бағытта полимерлене алады.

1) қыздырғанда, әсіресе активтелген көмір қатысса (Зелинский) ацетиленнен бензол түзіледі.

→

2) Cu₂Cl₂ әсерінен ацетилен сызықты полимерленіп көбінесе винилацетилен (І) және дивинилацетиленді (ІІ) береді.

HC ≡ CH + CH≡CH → CH≡C - CH = CH₂ + HC≡CH →H₂C = CH - C ≡ C - CH = CH₂

3) Ацетиленді никелдік комплекстік қосылыстармен әрекеттестіргенде циклооктатетраен түзеледі:

→

Жеке өкілдері

Ацетилен

Оны өнеркәсіпте кальций карбидінен алады. Кальций карбидінің сумен реакциясы ацетиленді береді.

_{CaO+3C →CaC2}+CO

_{CaC2+H2O →CH≡CH+Ca(OH)2}

Ацетилен өнеркәсіпте көбінесе пластмассалар, каучуктар, еріткіштер алу үшін көп қолданылады.

Сол сияқты ол металдарды электрлік әдіспен кесуде кеңінен қолданылады.