Применение

Основная область применения алкадиенов – син­тез каучуков.

Глава 25. Алкины (ацетилены) Номенклатура и изомерия

Алкинами называют непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную связь. Общая формула гомологического ряда алкинов С_nН_2n-2. Она совпа­дает с общей формулой алкадиенов, поэтому алкины и алкадиены являются межклассовыми изомерами.

Первый представитель этого класса – ацетилен НС≡СН, в связи с чем алкины также называют ацетиленовыми углеводородами. Ближайшие гомологи ацетилена:

В алкинах с неразветвленной углеродной цепью нумерацию начинают с того конца, ближе к которому находится тройная связь. В названии соответствующего алкана окончание -ан заменяется на -ин. В разветвленных алкинах выбирают главную цепь так, чтобы она содержала тройную связь, даже если она при этом и не будет самой длинной. Перед названием главной цепи ука­зывают номер атома углерода, при котором находится заместитель, и название этого заместителя. Номер после названия главной цепи указывает положение тройной связи, например:

Атомы углерода при тройной связи находятся в состоя­нии sp-гибридизации. Две σ-связи, образованные гибридными орбиталями, располагаются по одной линии под углом 180° друг к другу; две π-связь образованы при перекрывании двух пар не­гибридных 2p-орбиталей соседних атомов углерода. Дополнитель­ное связывание двух атомов углерода приводит к тому, что расстоя­ние между ядрами уменьшается, поскольку тройная связь является сочетанием одной а- и двух π-связей. Длина тройной связи С≡С составляет 0,120 нм, что меньше длины как одинарной, так и двойной связи. Энергия тройной связи составляет 828 кДж/моль.

Структурная изомерия алкинов обусловлена изоме­рией углеродного скелета (например, 3-метилбутин-1 и пентин-1) и изомерией положения тройной связи (бутин-1 и бутин-2). Пространственная изомерия для алкинов не характерна.

Физические свойства

Физические свойства алкинов похожи на свойства алканов и алкенов. При обычных условиях (С₂ – С₄) – газы, (C₅ – C₁₆) – жидкости, начиная с С₁₇ – твердые вещества. Температуры кипе­ния алкинов выше, чем у соответствующих алкенов. Так, этилен имеет t_кип = –103 °С, ацетилен кипит при –83,6 °С; пропен и пропин соответственно при –47 °С и –23 °С.

Растворимость низших алкинов в воде несколько выше, чем ал­кенов и алканов, однако она все же очень мала. Алкины хорошо рас­творимы в неполярных органических растворителях.

Получение

1. Общий способ получения алкинов – отщепление двух моле­кул галогеноводорода от дигалогеналканов, которые содержат два атома галогена либо у соседних, либо у одного атома углерода, под действием спиртового раствора щелочи:

2. Гомологи ацетилена можно также получать, действуя галогеналканами на соли ацетиленовых углеводородов (ацетилениды):

Эта реакция представляет собой пример нуклеофильного замеще­ния, а нуклеосфилом в ней является апетиленидный карбанион:

3. Ацетилен получают в промышленности путем высокотемпературного крекинга метана:

или его ближайших гомологов – этана и пропана, причем в этом случае ацетилен образуется при более низких температурах:

Сырьем в этих способах служит природный газ или нефть.

В лабораторных условиях ацетилен получают гидролизом карбида кальция: