 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Непредельные углеводороды ряда ацетилена
1 Строение, номенклатура, изомерия алкинов
2 Химические свойства алкинов
3 Способы получения и применение алкинов
Основные понятия по теме
Углеводороды с тройной связью в открытой цепи углеродных атомов называют алкинами или ацетиленовыми углеводородами. Их общая формула – CnН2n-2.
Строение. Атомы углерода при тройной связи находятся в состоянии sр – гибридизации и образуют 2σ-связи и 2π-связи, расположенные перпендикулярно друг к другу; длина тройной связи – 0,121 нм; энергия связи – 812 ±3 кДж/моль.
Валентный угол – 1800, ацетиленовая группировка имеет линейное строение, что делает невозможной цис-транс-изомерию тройной связи.
Номенклатура. Согласно номенклатуре ЮПАК при построении названий алкинов в названиях соответствующих полностью насыщенных углеводородов окончание -ан заменяют окончанием -ин:
Для указания положения тройной связи и замещающих групп цепь нумеруют так же, как и в соответствующих алкенах:
При образовании названий простых алкинов часто пользуются рациональной номенклатурой, тогда их рассматривают как продукты замещения ацетилена.
Химические свойства:
Наличие в составе алкинов тройной связи позволяет им вступать в реакции присоединения.
– присоединение водорода:
Реакция легко идет над катализаторами (Pd, Pt или Ni). Дальнейшее восстановление приводит к алкану:
– присоединение галогенов: галогенирование идет медленнее, чем в случае алкенов. Галогены также присоединяются к тройной связи с образованием или двузамещенного галогенпроизводного этиленового углеводорода (присоединение одной молекулы галогена), или четырехзамещенных галогенпроизводных алкана (присоединение двух молекул галогена) – качественная реакция на тройную связь:
– присоединение галогенводородов: присоединение одной молекулы галогенводорода к алкинам ведет к моногалогенпроизводным:
Присоединение второй молекулы галогенводорода приводит к образованию геминальных дигалогенпроизводных алканов:
При этом водород направляется к более гидрированному атому углерода (правило Марковникова). В результате получается соединение, содержащее оба атома галогена при одном атоме углерода:
– присоединение воды: вода присоединяется к ацетиленовым углеводородам под действием разных катализаторов, но особенно легко в присутствии солей ртути (II) в сернокислом растворе (Кучеров, 1881). При этом из ацетилена получается уксусный альдегид, а из гомологов ацетилена – кетоны. Первой стадией процесса является присоединение молекулы воды по тройной связи с образованием гипотетического винилового спирта (енольной формы уксусного альдегида):
Он является нестабильным соединением и сразу же перегруппировывается в уксусный альдегид:
Присоединение воды в случае несимметричных гомологов ацетилена идет по правилу Марковникова:
– реакция димеризации: очень важное техническое значение имеет реакция димеризации ацетилена, происходящая при пропускании его в кислые растворы, содержащие NH4C1 и Сu2С12:
–реакция тримеризации: идетпри нагревании в присутствии активированного угля (реакция Зелинского).
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 σ-связи: ≡C←H. 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). Эти реакции служат для обнаружения алкинов с тройной связью на конце цепи. Ацетилениды меди, и особенно серебра, термически нестабильны. Производные самого ацетилена взрывчаты.
Сильные окислители (KMnO4, K2Cr2O7 в кислой среде) расщепляют молекулы алкинов по тройной связи с образованием карбоновых кислот, при этом происходит обесцвечивание раствора перманганата калия и данная реакция может рассматриваться как качественная на двойную связь:
Получение алкинов:
– реакции карбидов (промышленный метод):
СаС2 + 2Н2О НС≡СН + Са(ОН)2;
– дегалогенирование галогеналканов или галогеналкенов: реакция происходит в присутствии концентрированного спиртового раствора щелочи при повышенной температуре:
СН3−СНBr−СН2Br + 2NaOHсп.р-р 
CH3−C≡CH + 2NaBr + 2H2O;
– алкилирование алкинов:
СН3−С≡С−Na + СН3−СН2Cl 
CH3−C≡C−СН2−СН3 + NaCl.
Вопросы для самоконтроля
1 Какие непредельные углеводороды называются ацетиленовыми?
2 Напишите гомологический ряд и общую формулу ацетиленовых углеводородов.
3 Рассмотрите рациональную и международную номенклатуру ацетиленовых углеводородов, а также виды изомерии.
4 Укажите основные промышленные и лабораторные способы получения ацетилена.
5 Объясните особенности строения и химические свойства ацетиленовых углеводородов. В чем состоит сходство ацетиленовых углеводородов с этиленовыми и в чем их различие?
6 Приведите характерные качественные реакции на тройную связь, напишите уравнения реакций.
7 Рассмотрите промышленное применение ацетилена.
Поиск по сайту: