Алкины (Ацетиленовые углеводороды)

Ацетилен был открыт в 1836 г. Э. Дэви в светильном газе.
Алкины – углеводороды ациклического ряда, содержащие в своей структуре два атома углерода, связанные между собой тремя связями, а оставшиеся валентности этих атомов могут быть затрачены на образование связей с другими атомами углерода или атомами водорода.
Алкины образуют гомологический ряд соединений, выраженных общей формулой СnH2n-2. Первый член гомологического ряда – этин или ацетилен.

Электронное строение Ацетилена
Тройная связь представляет собой одну s -связь С-С и две p -связи. При переходе от двойной к тройной связи средняя энергия p -связи снижается. Это означает, что тройная связь менее стабильна, чем двойная. Сам ацетилен неустойчивое соединение и способен к спонтанному взрывному распаду на элементы. Молекула ацетилена имеет линейное строение, что обусловлено sp-состоянием атомов углерода. Тройная связь в алкинах характеризуется более высокой поляризуемостью, чем в алкенах RCº C = 5,96; RC=C=4,17.

Физические свойства алкинов
Алкины представляют собой бесцветные газы или жидкости. Начиная с С17, алкины являются кристаллическими веществами.

Изомерия и номенклатура
Согласно IUPAC названия алкинов образуют, заменяя в названиях алканов суффикс “-ан” на “-ин”. В качестве родоначальной структуры выбирают самую длинную цепь, содержащую тройную связь. Нумерацию этой цепи начинают с того конца, к которому ближе находится тройная связь.
Примеры:
Названия остатков алкинов образуют, присоединяя суффикс –ил к названию алкина:
HC≡C- этинил
СН3-С ≡ С- пропинил-1
НС ≡ С-СН2- пропинил-2.

В рациональной номенклатуре замещенные алкины рассматриваются как производные ацетилена:
Этин (Ацетилен)
Пропин (Метилацетилен)
2-Бутин (Диметилацетилен)
Структурная изомерия начинается с 4-го “С”, изомерия, связанная с изомерией углеродного скелета начиная с 5 “С”. По числу изомеров ацетиленовые углеводороды занимают промежуточное положение между алканами и алкенами.

Способы получения
Получение из простых веществ (М. Бертло, XIX век)
Промышленные способы:
Крекинг метана
Каталитическое взаимодействие водорода и оксида углерода (II)
Лабораторные методы
Из карбида кальция (Ф.Велер, 1862)
Из дигалогеналканов (тетрагалогенидов)

Способы получения
Реакции пиролиза метана или этана
2CH4 C2H2 + 3H2
CH3 - CH3 C2H2 + 2H2
При пиролизе метана необходимо строго выдерживать время реакции.

Способы получения
Карбидный метод
CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2
Аналогично реагируют карбиды стронция и бария SrC2, BaC2.
Карбид магния с водой образует пропин
Mg2C3 +4H2O CH3C≡CH + 2Mg(OH)2

Способы получения
Реакции нуклеофильного отщепления дигалогеналканов и моногалогеналкенов
CH3-CHBr-CH2Br + 2NaOH CH3-C≡CH + 2NaBr + 2H2O
CH3-BrC=CH2 + NaOH CH3-C≡CH + NaBr + H2O

Способы получения
Алкилирование алкинов
Реакции проводятся через синтез ацетиленидов
а) R-C≡CH + NaNH2 R-C≡C-Na+ + NH3
R-C≡CNa + R'Hal RC≡CR' + NaHal
б) R-C≡C-H +CH3-MgHal R-C≡C-MgHal + CH4
R-C≡C-MgHal + R’Hal R-C≡C-R’ + MgHal2

Химические свойства
Реакции присоединения
По механизму АЕ : галогеннирование, гидрогалогенирование, гидратация (реакция Кучерова), Присоединение карбоновых кислот, цианистого водорода меркаптанов и др.
По механизму АN Присоединение спиртов
Присоединение водорода (в присутствии катализаторов)
Реакции окисления
С перманганатом в щелочной среде
Горение
Реакции полимеризации
Реакции образования ацетиленидов