Алкадиены. Алкины

Алкины также называют ненасыщенными углеводородами, так как присутствует одна тройная связь и характерны реакции присоединения.

Гибридизация

Атомы углерода, участвующие в образовании тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации, остальные атомы углерода находятся в состоянии sp³-гибридизации.

Виды изомерии: изомерия цепи, изомерия положения тройной связи, межклассовая изомерия с алкадиенами.

Номенклатура

Название алкинов образуется из названия алкильного радикала с суффиксом -ин с указанием положения тройной связи.

Физические свойства

Физические свойства алкинов практически не отличаются от свойств соответствующих алканов и алкенов (С2–С4 – газы, С4–С16 – жидкости при нормальных условиях, далее – твердые вещества). Температуры кипения алкинов несколько выше, чем у соответствующих алкенов (несмотря на несколько меньшую молекулярную массу). Это также связано с большей полярностью связей, образованных sp-гибридизованными атомами углерода.

Химические свойства

По своим химическим свойствам алкины похожи на алкены. Для них также наиболее характерными являются реакции электрофильного присоединения. Для несимметричных алкинов, как и для алкенов, действует правило Марковникова. Существенным отличием является меньшая реакционная способность тройных связей по сравнению с двойными. Поскольку в результате присоединения обаразуется замещенный алкен (с более реакционно-способной связью), то при избытке присоединяющегося реагента реакция, как правило, идет дальше и образуется замещенный алкан:

В присутствии металлических катализаторов (Pt, Ni) алкины присоединяют водород с образованием алкенов (разрывается первая p-связь), а затем алканов (разрывается вторая p-связь):

Галогенирование

Электрофильное присоединение галогенов к алкинам протекает медленнее, чем для алкенов (первая p-связь разрывается труднее, чем вторая). Алкины обесцвечивают бромную воду:

Ацетилен

1,2-Дибромэтилен

1,1,2,2-Тетробромэтилен

Гидрогалогенирование

Присоединение галогеноводородов также идет по электрофильному механизму. Продукты присоединения к несимметричным алкинам определяются правилом Марковникова [7]:

Гидрохлорирование ацетилена используется в одном из промышленных способов получения винилхлорида. Винилхлорид является исходным веществом (мономером) в производстве поливинилхлорида (ПВХ).

Гидратация (реакция Кучерова)

Присоединение воды происходит в присутствии катализатора соли ртути (II) и идет через образование неустойчивого непредельного спирта, который изомеризуется в уксусный альдегид (в случае ацетилена) или в кетон (в случае других алкинов).

Полимеризация

1.Димеризация под действием водно-аммиачного раствора CuCl.

2.Тримеризация ацетилена над активированным углем приводит к образованию бензола (реакция Зелинского).

Возможно образование молекул, содержащих большее число звеньев ацетилена как циклического, так и линейного строения

… –СН=СН–СН=СН–СН=СН–…

(такие полимеры обладают полупроводниковыми свойствами).

Следует также отметить, что высокомолекулярное вещество – карбин (третья аллотропная модификация углерода) – образуется не в результате полимеризации ацетилена, а при окислительной поликонденсации ацетилена в присутствии CuCl.

Получение

Получение алкинов чаще всего производится по следующим реакциям:

Карбид кальция

Ацетилен

Алкины могут быть получены из соответствующих галогензамещенных алканов и алкенов.

2,2-Дибромбутан		2-Бромбутен-2	Бутин-2

Бутен-1

1,2-Дибромбутан

Бутин-1

ацетилену получается тетрахлорэтан:

СН≡СН+2Сl2 = СНСl2–СНСl2,

Применение

Ранее (а иногда и сейчас) ацетилен широко применялся для создания высокотемпературного пламени при газовой сварке. Сейчас на первый план вышло его применение для целей органического синтеза. Получение растворителей. При присоединении хлора к

а отщеплением от последнего молекулы хлороводорода – 1,1,2-трихлорэтен:

СНСl2–СНСl2 = СНСl=ССl2+НСl.

Алкадиены также называют ненасыщенными углеводородами, так как присутствуют две двойных связи.

Общая формула:CnH2n-2.

Гибридизация

Атомы углерода, участвующие в образовании двойных связей находятся в состоянии sp²-гибридизации, остальные атомы углерода находятся в состоянии sp³-гибридизации.

Виды изомерии: изомерия цепи, изомерия положения двойных связей, межклассовая изомерия с циклоалкенами и алкинами. В зависимости от взаимного расположения двойных связей выделяют следующие алкадиены:

1.С изолированными двойными связями. Разделены в цепи двумя или более s-связями: СН₂=СН–СН₂–СН=СН₂.

Такие двойные связи не оказывают друг на друга взаимного влияния, так как разделенны sp³-атомами углерода, и вступают в те же реакции, что и двойная связь в алкенах. Таким образом, алкадиены этого типа проявляют химические свойства, характерные для алкенов.

2.С кумулированными двойными связями, которые расположены у одного атома углерода: СН₂=С=СН₂ (аллен).

Подобные диены (аллены) относятся к довольно редкому типу соединений.

3.С сопряженными двойными связями, которые разделены одной s-связью: СН₂=СН–СН=СН₂.

Они отличаются характерными свойствами, обусловленными электронным строением молекул, а именно, непрерывной последовательностью 4-х sp²-атомов углерода.

Номенклатура

Название алкдиенов образуется из названия алкильного радикала с суффиксом -диен. После суффикса через запятую указывают наименьшие номера атомов углерода, участвующие в образовании двойных связей.

Физические свойства

Бутадиен – газообразное вещество (температура кипения – 4,5 °С), изопрен является жидкостью, кипящей при 34 °С, диметилбутадиен – также жидкость, кипящая при 70 °C. Изопрен и другие диеновые углеводороды полимеризуются в каучук. Натуральный каучук в очищенном состоянии – это полимер с общей формулой (С₅Н₈)_n и получается из млечного сока некоторых тропических растений.

Химические свойства

Для алкадиенов, как и для других ненасыщенных углеводородов, наиболее характерны реакции присоединения с разрывом π-связи.

Так же как и для других углеводородов характерны реакции окисления.

Алкадиены хорошо подвергаются реакциям полимеризации. Важнейшими представителями для промышленно получаемых каучуков являются изопрен и бутадиен-1,3.

Применение