|
|
Взаимодействие с основаниямиПри взаимодействии с сильными основаниями (например, амидом натрия) алкины, содержащие тройную связь на конце молекулы (т. е. атом водорода, присоединенный к атому углерода в sр-гибридизации), теряют катион водорода и образуют соли — ацетилениды: НС=-СН + NаКН2 —> НС=-СNа + NH3 Таким образом, можно сказать, что алкины проявляют свойства кислоты. Неподеленная электронная пара, находящаяся на гибридной орбитали атома углерода в состоянии ер-гибридизации, лучше удерживается ядром, чем в случае sр3-гибридизации, что приводит к более высокой кислотности алкинов. Способность атома водорода, находящегося при тройной связи, замещаться на металл применяют для отделения алкинов с тройной связью на конце молекулы от всех остальных алкинов. Смесь алкинов пропускают через аммиачный раствор оксида серебра. Образовавшаяся соль выпадает в осадок. Ее отфильтровывают и разлагают кислотой. Следует отметить, что полученная соль серебра и подобные ей соединения меди взрывоопасны. Способность ацетиленидов реагировать с галогенопроизводными используют для синтеза соединений, содержащих тройную связь. Применение Алкины являются сырьем для производства большого количества органических соединений и материалов: альдегидов, кетонов, растворителей (тетрагалогенэтанов), исходных веществ для получения синтетических каучуков, поливинил-хлорида и других полимеров (схема 5). Ацетилен является ценнейшим горючим с очень высокой теплотой горения.
Алкины или ацетиленовые углеводороды широко используются в промышленности. Можно с уверенностью сказать, что благодаря ацетилену произошло расширение многих отраслей промышленности, в которых применяется органический синтез. Его производство в мировых масштабах составляет не один миллион тонн. Конечно же, в своем большинстве, ацетилен нашел свое применение при сварке, а так же при резке металлов, так как при горении ацетилена выделяется много тепла и его температура пламени достигает свыше 2800 градусов и способна расплавить многие металлы. 11 Алкины – непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную связь, в названии алкинов присутствует суффикс –ин. Общая формула алкинов CnH2n-2 Чтобы дать название алкину необходимо выбрать самую длинную углеводородную цепь, содержащую тройную связь. Нумерация цепи начинается с того края, ближе к которому находится тройная связь. Атомы углерода тройной связи в молекулах алкинов находятся в sp-гибридизации: две σ-связи располагаются на одной линии под углом 180 Для алкинов, начиная с пентина, характерна изомерия углеродного скелета: CH≡C-CH2-CH2-CH3 (пентин-1) CH≡C-CH(CH3)-CH3 (3-метилбутин1) начиная с бутина, для всех алкинов характерна изомерия положения тройной связи: CH≡C-CH2-CH3 (бутин-1) CH3-C≡C-CH3 (бутин-2) Для алкинов характерна межклассовая изомерия с алкадиенами, так веществу с составом C4H6, соответствует три разных вещества – бутин-1, бутин-2 и бутадиен-1,3. Химические свойства алкинов Для алкинов характерны реакции присоединения, протекающие по нуклеофильному механизму, такие как: — гидрирование – присоединение воды в присутствии 18%-й серной кислоты, сульфата ртути (II) и нагревании до 90 СH≡CH +H2O → [CH2 = CH-OH] → CH3-CH = O — галогенирование – присоединение галогенов, протекающее в две стадии СH≡CH +Br2 →CHBr = CHBr + Br2 →CHBr2-CHBr2 — гидрогалогенирование – присоединение галогеноводородов, также, протекающее в две стадии и присоединение второй молекулы галогеноводорода протекает по правилу Марковникова (присоединение галогеноводородов к тройной связи протекает труднее, чем к двойной) СH≡CH +HСl → CH2 = CHCl + HCl → CH3-CHCl2 Для алкинов, имеющий концевую тройную связь, характерно наличие слабых кислотных свойств. Такие алкины способны образовывать соли при взаимодействии с активными металлами: 2R-C≡C-H +2Na →2R-C≡C-Na + H2 Ацетилинид серебра легко образуется и выпадает в осадок при пропускании ацетилена через аммиачный раствор оксида серебра: СH≡CH + Ag2O → Ag- С≡C-Ag↓ + H2O Ацетилен способен тримеризоваться – при пропускании ацетилена над активированным углем при 600 3C2H2 → C6H6 Для алкинов характерны реакции окисления и восстановления. Так, алкины легко окисляются перманганатом калия. В результате этой реакции образуются карбоновые кислоты: R- С≡C-R’ +[O] +H2O → R-COOH + R’-COOH В присутствии металлических катализаторов алкины присоединяют молекулы водорода: CH3-C≡CH + H2 → CH3-CH = CH2 + H2 → CH3-CH2-CH3 Качественными реакциями на тройную связь являются реакции обесцвечивания раствора бромной воды и перманганата калия, а также реакция с аммиачным раствором оксида серебра в случае концевого положения тройной связи. Физические свойства алкинов При обычных условиях C2-С4 – газы, С5-С16 – жидкости, начиная с С18 – твердые вещества. Температуры алкинов выше, чем у соответствующих алкенов. Получение алкинов Для получения алкинов чаще всего используют: — реакции дегидрирования алканов и алкенов CH3-CH3 → СH≡CH +2H2; CH2 = CH2 → СH≡CH +H2. — реакции элиминирования дигалогенпроизводных (CH3)3-CCl2-CH3 +2KOH →(CH3)3-C≡CH + 2KCl + 2H2O. — реакции ацетиленидов с первичными галогеналканами СH≡CNa + CH3-CH2-CH2-Br →СH≡C-(CH2)3-CH3 + NaBr. Реакции электрофильного присоединения (англ. addition electrophilic reaction) — реакции присоединения, в которых атаку на начальной стадии осуществляет электрофил — частица, заряженная положительно или имеющая дефицит электронов. На конечной стадии образующийся карбкатион подвергается нуклеофильной атаке. В органической химии чаще всего атакующей электрофильной частицей является протон H+. Несмотря на общность механизма различают реакции присоединения по связи углерод—углерод и углерод—гетероатом. Общий вид реакций присоединения по двойной связи углерод-углерод:
Реакции электрофильного присоединения распространены среди алкенов и алкинов и широко используются в промышленном химическом производстве и лабораторных синтезах. 12 Общая характеристика алкадиенов Алкадиены являются представителями ненасыщенных углеводородов, которые содержат в своем углеродном скелете две двойные связи, поэтому их еще называют диеновыми углеводородами. А вот что собой представляет общая формула гомологического ряда алкадиенов: СnН2n-2. Но, эта формула также соответствует и гомологическому ряду алкинов, а также циклоалкенов. О наличии двух двойных связей в молекуле нам говорит название класса, где «ди» обозначает два, а «ен» переводится, как связь, то есть двойная связь. Классификация диенов Также следует отметить, что в зависимости от взаимного расположения двойных связей, диены можно разделить на такие группы, как: Первая группа • Кумулированные диены. Это такие соединения, молекулы которых имеют две двойные связи расположены у одного и того же атома углерода (1,2-диены) СН2=С=СН2 Вторая группа • Сопряженные диены. К ним относятся алкадиены, в молекулах, которых имеются две двойные связи, разделенные одинарной или одной простой связью: CH2=CH—CH=CH2 Вот какой вид иногда могут иметь алкадиены, которые имеют сопряженные связи: СН2—СН—СН—СН2 Третья группа • Изолированные диены. К ним относятся такие соединения, у которых молекулы имеют две двойные связи и притом эти двойные связи разделены несколькими одинарными CH2=CH—CH2—CH=CH2
Изомерия и номенклатура Если рассматривать изометрию алкадиенов, то здесь следует сказать, что для них характерна, как структурная изометрия, так и пространственная. На рисунке внизу мы видим примеры структурной и пространственной изометрии:
Что же касательно составления названий алкадиенов, то здесь существуют следующие правила: • Во-первых, основная цепь в обязательном порядке должна содержать две двойные связи; Получение алкадиенов Если рассматривать вопрос получения диенов, то, как правило, используют: 1. Метод С.В.Лебедева. С его помощью в промышленности было налажено производство бутадиена из этилового спирта. В основе этого метода, который разработал Лебедев, лежит реакция: 425 °С, Аl2O3, ZnO
Сергей Васильевич Лебедев был известным химиком, который посвятил свои научные исследования полимеризации, изомеризации и гидрогенизации непредельных углеводородов. С помощью полимеризации 1,3-бутадиена под действием натрия, ему удалось получить синтетический каучук. 2. Способ дегидрирования. Одним из распространенных промышленных методов получения бутадиена-1,3 является каталитическое дегидрирование н -бутана, которые выделяют из частей нефтеперегонки: СН3—СН2—СН2—СН3 —> CH2=CH—СН=СН2 + 2Н2 При рассмотрении этого процесса, на его первой стадии может образовываться как бутен-1, так и бутен-2.
Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) получают методом дегидрирования 2-метилбутана. 3. Способ дегидрогалогенирования. Для получения алкадиенов можно применять стандартный лабораторный, которым является способ реакции отщепления. При воздействии спиртового раствора щелочи на дибромалканы, мы можем наблюдать процесс отщепления двух молекул галогеноводорода и образование двух двойных связей:
Физические свойства Что касается физических свойств алкадиенов, то при изолированной двойной связи, они имеют такие же свойства, как и обычные алкены. При обычных условиях, бутадиен-1,3 представляет собой легко сжижающийся газ, который имеет довольно неприятный запах. А изопрен и другие низшие диены, являются бесцветными легкокипящими жидкостями. Что касается высших диенов, то они представлены в виде твердых веществ. Химические свойства Как вам уже известно, химические и физические свойства алкадиенов имеют много общего с алкенами, хотя алкадиены с сопряженными связями имеют свои нюансы и являются более активными. 1. Для алкадиенов свойственна реакции присоединения, и они способны присоединять, как водород, так и галогены, и галогеноводороды. Главной особенность диенов является то, что они обладают способностью присоединения не только молекулы 1,2, но и продукт присоединения 1,4:
Предпочтительное протекание реакции, как правило, зависимо от условий и способа проведения. 2. Следующим химическим свойством диенов является реакции полимеризации. Она может происходить под воздействием катионов или свободных радикалов. Как правило, такая полимеризация этих соединений приводит к образованию полимеров, которые обладают свойствами, напоминающими природный каучук. Поэтому можно сказать, что основной областью применения бутадиена и изопрена, является получение синтетического каучука.
  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
С друг к другу, две π-связи образованы p-электронами соседних атомов углерода и располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Тройная связь является сочетанием одной σ- и двух π-связей.
