Химические свойства

Ацетилены вступают в реакции присоединения как с электрофильными, так и нуклеофильными реагентами, димеризации и полимеризации, окисления.

Однако ацетилен менее активен по отношению к электрофилам, чем алкены, но проявляют большую, чем последние, склонность к взаимодействию с нуклеофилами.

Для ацетиленовых углеводородов возможны и реакции замещения. Это связано с кислотными свойствами водорода.

Реакции присоединения

1. Гидрирование. Алкины присоединяют водород в присутствии металлических катализаторов (Pt, Pd, Ni). Промежуточный алкен трудно выделить из-за его быстрого превращения в алкан. Применение катализатора Линдлара (Pd, PbO, CaCO₃ дезактивированный Pd на карбонате кальция) позволяет остановить восстановление на стадии алкена.

В зависимости от характера восстановления образуются либо цис-, либо транс-алкены.

Пример:

Для восстановления алкинов используют ВН₃.

2. Реакция галогенирования. Реакция галогенирования относится к реакциям элетрофильного присоединения:

Рассмотрим присоединение электрофильного реагента к алкену(1) и алкину(2):

Винил катион – менее устойчивый (богатый энергией), чем алкил катион, поэтому энергия активации для образования винил катиона выше, чем для алкил катиона. Следовательно, винил-катион образуется медленнее и процесс присоединения к алкину в целом тоже замедляется.

Механизм реакции присоединения включает следующие стадии. На первой стадии образуется карбкатион, который, вероятно, переходит в бромониевый катион. Это главная стадия реакции:

На второй стадии к бромониевому катиону с противоположной стороны присоединяется анион брома:

3. Присоединение галогенводорода к алкинам. Присоединение протекает в две стадии и подчиняется правилу Марковникова.

Присоединение к алкину происходит как транс-присоединение. Механизм реакции аналогичен механизму галогенирования.

4. Присоединение воды к алкинам.

Реакция протекает в присутствии катализаторов - серной кислоты, солей меди (1) или ртути (11) HgSO₄/H₂SO₄.

Катализируемое кислотой присоединение воды к алкинам протекает по правилу Марковникова.

Кетоенольное равновесие, о котором идет речь, представляет собой один из видов прототропного равновесия (т.е. равновесия между соединениями, отличающимися только положением Н и электронов). Этот тип превращений называют таутомерией.

5. Взаимодействие ацетилена с HCN в присутствии водного раствора Cu₂Cl₂ протекает по реакции нуклеофильного присоединения с образованием акрилонитрила:

6. Присоединение спиртов к ацетилену протекает под действием щелочи (Фаворский А.Е.) и также относится к реакциям нуклеофильного присоединения:

7. Уксусная кислота взаимодействует с ацетиленом по следующей схеме:

Этот процесс относится к гетерогенно-катализируемым реакциям.

Кислотные свойства ацетилена

1. Ацетилениды. Ацетилен взаимодействует с металлическим натрием в среде жидкого аммиака:

Ацетилениды серебра и меди обладают выраженными взрывчатыми свойствами.

2. Реакция с альдегидами и кетонами:

Полимеризация ацетиленовых углеводородов.

Ацетилен способен к ди-, три- и тетрамеризации:

Перегруппировка Фаворского А. Е.: