- •Органика
- •Теория химического строения органических соединений Бутлерова. Ее современная трактовка. Виды и природа химических связей. Взаимное влияние атомов в молекуле и его приода.
- •Алканы. Строение, изомерия, номенклатура, физ. Свойства. Способы и источники получения алканов. Химические свойства алканов.
- •Полимеризация алкенов. Виды и механизмы цепной полимеризации. Полиэтилен. Полипропилен. Стереорегулярные полимеры.
- •Алкины. Строения, изомерия, номенклатура, способы получения, физические свойства. Промышленное получение ацетилена. Химический свойства алкинов. Реакции присоединения, их промышленное значение.
- •Алкадиены. Изомерия, номенклатура, получение, физические свойства. Сопряженные диены. Свойства сопряженных π-связей.
- •Химические свойства сопряженных диенов. Реакции присоединения. Полимеризация и сополимеризация. Натуральный и синтетический каучук.
- •Арены для бензола. Изомерия, номенклатура, природные источники и методы получения. Физические свойства и строение. Химические свойства аренов. Правила замещения в бензольном ядре.
- •Галогенпроизводные углеводородов. Химические свойства галогеналканов. Реакции замещения и отщепления. Правило Зайцева.
- •Полигалогеналканы. Получение, номенклатура. Физические и химические свойства. Области применения.
- •Галогеналкены. Получение, номенклатура. Физические и химические свойства. Поливинилхлорид, фторопласт.
- •Галогенарены. Получение, номенклатура. Физические и химические свойства.
- •Многоатомные спирты. Гликоли. Классификация, номенклатура, свойства. Получение и применение этиленгликоля и глицерина.
- •Фенолы. Изомерия, номенклатура, методы получения. Физические и химические свойства. Полифенолформальдегидные пластмассы.
- •Альдегиды и кетоны. Классификация, изомерия, номенклатура, способы получения. Химические свойства карбонильных соеднинений.
- •Монокарбоновые кислоты. Классификация и номенклатура. Промышленные и лабораторные методы получения. Физический свойства и строение. Водородная связь.
- •Непредельные кислоты. Способы получения, свойства. Акриловая и метакриловая кислоты, полимеры на их основе.
Алкины. Строения, изомерия, номенклатура, способы получения, физические свойства. Промышленное получение ацетилена. Химический свойства алкинов. Реакции присоединения, их промышленное значение.
Алки́ны — углеводороды, содержащие тройную связь между атомами углерода, с общей формулой CnH2n-2.
Логично, что для ненасыщенных связей характерны реакции присоединения. В отличие от алкенов, которым свойственны реакции электрофильного присоединения, алкины могут вступать также и в реакции нуклеофильного присоединения. Это обусловлено значительным s-характером связи и, как следствие, повышенной электроотрицательностью атома углерода.
Алкинам свойственна изомерия углеродного скелета (начиная с C5H8), изомерия положения тройной связи (начиная с C4H6) и межклассовая изомерия с алкадиенами.
Согласно номенклатуре ИЮПАК при построении названий алкинов в названиях соответствующих полностью насыщенных углеводородов суффикс -ан заменяется суффиксом -ин: 2, 2, 5- триметилгексин-3
Углеводороды две или больше тройных связей, называются алкадиинами, алкатриинами и т. д.Углеводороды, содержащие одновременно двойные и тройные связи, называются алкенинами, алкадиенинами, алкендиинами и т. д. в соответствии с числом двойных и тройных связей. Углеродные атомы с кратными связями должны иметь наименьшие номера.
Способы получения.
1. Общим способом получения алкинов является реакция дегидрогалогенирования - отщепления двух молекул галогеноводорода от дигалогензамещенных алканов, которые содержат два атома галогена либо у соседних атомов углерода (например, 1,2-дибромпропан), либо у одного атома углерода (2,2-дибромпропан). Реакция происходит под действием спиртового раствора гидроксида калия:
2. Важнейший из алкинов — ацетилен — получают в промышленности путем высокотемпературного крекинга метана:
В лаборатории ацетилен можно получить гидролизом карбида кальция:
Физические свойства
По физическим свойствам алкины напоминают алкены и алканы. Температуры их плавления и кипения увеличиваются с ростом молекулярной массы. В обычных условиях алкины С2–С3 – газы, С4–С16 – жидкости, высшие алкины – твердые вещества. Наличие тройной связи в цепи приводит к повышению
В промышленности ацетилен часто[1] получают действием воды на карбид кальция (Ф. Вёлер, 1862 г.), а также при дегидрировании двух молекул метана при температуре свыше 1400° Цельсия.
Химический свойства
Химические свойства. Тройная связь образуется двумя атомами углерода в sp-гибридном состоянии. Две s -связи расположены под углом 180°, а две p -связи расположены во взаимно перпендикулярных областях. Наличие p -связей обусловливает способность алкинов вступать в реакции электрофильного присоединения. Однако эти реакции для алкинов протекают медленнее, чем для алкенов. Это объясняется тем, что p -электронная плотность тройной связи расположена более комплексно, чем в алкенах, и поэтому менее доступна для взаимодействия с различными реагентами.
1. Галогенирование. Галогены присоединяются к алкинам в две стадии. Например, присоединение брома к ацетилену приводит к образованию дибромэтена, который, в свою очередь, реагирует с избытком брома с образованием тетрабромэтана:
2. Гидрогалогенирование. Галогеноводороды присоединяются к тройной связи труднее, чем к двойной. Для активации галогеноводорода используют АlСl3 — сильную кислоту Льюиса. Из ацетилена при этом можно получить винилхлорид (хлорэтен), который используется для получения важного полимера — поливинилхлорида;
3. Гидратация. Присоединение воды к алкинам катализируется солями ртути (П) (реакция Кучерова):
На первой стадии реакции образуется непредельный спирт, в котором гидроксогруппа находится непосредственно у атома углерода при двойной связи. Такие спирты принято называть виниловыми или енолами.
Отличительной чертой большинства енолов является их неустойчивость. В момент образования они изомеризуются в более стабильные карбонильные соединения (альдегиды или кетоны) за счет переноса протона от гидроксильной группы к соседнему атому углерода при двойной связи. При этом p -связь между атомами углерода разрывается и образуется p -связь между атомом углерода и атомом кислорода. Причиной изомеризации является большая прочность двойной связи С == О по сравнению с двойной связью С == С.
В результате реакции гидратации только ацетилен превращается в альдегид, гидратация гомологов ацетилена протекает по правилу Марковникова, и образующиеся енолы изомеризуются в кетоны. Так, пропин превращается в ацетон:
4. Кислотные свойства. Особенностью алкинов, имеющих концевую тройную связь, является их способность отщеплять протон под действием сильных оснований, т, е, проявлять слабые кислотные свойства. Возможность отщепления протона обусловлена сильной поляризацией s -связи º С¬ Н. Причиной поляризации является высокая электроотрицательность атома углерода в sp-гибридном состоянии. Поэтому алкины, в отличие от алкенов и алканов, способны образовывать соли, называемые ацетиленидами.
Ацетилениды серебра и меди (I) легко образуются и выпадают в осадок при пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра или хлорида меди (I). Эта реакция служит для обнаружения алкинов с тройной связью на конце цепи:
Ацетилениды серебра и меди как соли очень слабых кислот легко разлагаются при действии хлороводородной кислоты с выделением исходного алкина:
Таким образом, используя реакции образования и разложения ацетиленидов, можно выделять алкины из смесей с другими углеводородами.
5. Полимеризация. В присутствии катализаторов алкины могут реагировать друг с другом, причем в зависимости от условий образуются различные продукты. Так, под действием водного раствора CuCl и NH4Cl ацетилен димеризуется, давая винилацетилен:
Винилацетилен обладает большой реакционноспособностью; присоединяя хлороводород, он образует хлоропрен, используемый для получения искусственного каучука:
При пропускании ацетилена над активированным углем при 600 °С происходит тримеризация ацетилена с образованием бензола:
6. Реакции окисления и восстановления. Алкины окисляются различными окислителями, в частности перманганатом калия. При этом раствор перманганата калия обесцвечивается, что служит указанием на наличие тройной связи. При окислении обычно происходит расщепление тройной связи и образуются карбоновые кислоты:
В присутствии металлических катализаторов алкины восстанавливаются путем последовательного присоединения молекул водорода, превращаясь сначала в алкены, а затем в алканы:
Способы получения
Имеющий важнейшее промышленное значение ацетилен получают в настоящее время частичным термическим разложением метана:
При этом важную роль играет практически мгновенное охлаждение продуктов — иначе процесс пойдет дальше и получатся углерод и водород.
Ранее в промышленности (а сейчас в полевых условиях и в лаборатории) ацетилен получается действием воды на карбид кальция (который, по сути дела, представляет собой ацетиленид кальция):
СаС2+2Н2О=Са(ОН)2+C2H2
Общим методом получения алкинов в лаборатории является дегидрогалогенирование дигалогеналканов:
При этом атомы галогена должны располагаться при одном атоме углерода. Получение алкина возможно также из виц-дигалогенида (атомы галогена расположены при соседних атомах углерода), если структура молекулы исключает возможность образования сопряженного диена (иначе получится именно он!).