АЛКИН: СВОЈСТВА, СТРУКТУРА, УПОТРЕБЕ И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

У алкини су угљоводоници или органска једињења која садрже у њиховим структурама троструку везу између два угљеника. Ова трострука веза (≡) сматра се функционалном групом јер представља активно место молекула и стога је одговорна за њихову реактивност.

Иако се алкини не разликују много од алкана или алкена, они показују већу киселост и поларитет због природе својих веза. Прецизан термин за описивање ове мале разлике је оно што је познато као незасићеност.

Аутор јасон.каецхлер (Флицкр: Окиген / Ацетилене Торцх), преко Викимедиа Цоммонс

Алкани су засићени угљоводоници, док су алкини највише незасићени у односу на изворну структуру. Шта ово значи? Тај алкана Х ₃ Ц-ЦХ ₃ (етан) може дехидрогенатед на Х ₂ Ц = ЦХ ₂ (етен) а потом ХЦ≡ЦХ (етин или познатији као ацетилена).

Имајте на уму како се формирају додатне везе између угљеника, смањује се број везаних водоника за њих. Угљен, због својих електронских карактеристика, настоји да формира четири једноставне везе, па што је већа засићеност, већа је тенденција реакције (с изузетком ароматичних једињења).

С друге стране, трострука веза је много јача од двоструке (=) или једноструке (-), али уз велике трошкове енергије. Због тога већина угљоводоника (алкани и алкени) може формирати троструке везе на повишеним температурама.

Као последица великих енергија ових сила, и када се разбију, ослобађају пуно топлоте. Пример ове појаве се види када се ацетилен сагорева кисеоником, а интензивна топлота пламена се користи за заваривање или топљење метала (горња слика).

Ацетилен је најједноставнији и најмањи алкин од свих. Остали угљоводоници се могу изразити из његове хемијске формуле заменом Х за алкилне групе (РЦ≡ЦР '). Исто се дешава у свету органске синтезе кроз велики број реакција.

Овај алкин настаје реакцијом калцијумовог оксида из кречњака и кокса, сировине која обезбеђује потребне угљенике у електричној пећи:

ЦаО + 3Ц => ЦаЦ ₂ + ЦО

ЦаЦ ₂ калцијум карбид, неорганско једињење које коначно реагује са водом да се формира ацетилен:

ЦаЦ ₂ + 2Х ₂ О => Ца (ОХ) ₂ + ХЦ≡ЦХ

Физичка и хемијска својства алкина

Поларитет

Трострука веза разликује алкине од алкана и алкена. Три врсте угљоводоника су неполарне, нерастворљиве у води и врло слабе киселине. Међутим, електронегативност угљеника двоструке и троструке везе већа је од оне појединачних угљеника.

Према томе, угљеници поред троструке везе дају му негативну густину наелектрисања индуктивним ефектом. Из тог разлога, тамо где су везе Ц≡Ц или Ц = Ц, постојаће већа густоћа електрона него у остатку угљеног скелета. Као последица тога, постоји мали диполни тренутак у коме молекули међусобно делују дипол-диполним силама.

Ове интеракције су врло слабе ако се упореде њихови диполни тренуци са молекулима воде или било којим алкохолом. То се одражава на њихова физичка својства: алкини углавном имају веће талиште и врелиште у односу на мање незасићене угљоводонике.

Исто тако, због мале поларности, мање су нерастворљиви у води, али су растворљиви у неполарним органским растварачима као што је бензен.

Киселост

Исто тако, ова електронегативност узрокује да је водоник ХЦ ≡ЦР киселији од било којег присутног у другим угљоводоницима. Стога су алкини киселије врсте од алкена и много киселији од алкана. Међутим, његова киселост је и даље занемарљива у поређењу с оном карбоксилних киселина.

Пошто су алкини врло слабе киселине, они реагују само са веома јаким базама, попут натријум-амида:

ХЦ≡ЦР + НаНХ ₂ => ХЦ≡ЦНа + НХ ₃

Из ове реакције се добија раствор натријум ацетилида, сировина за синтезу других алкина.

Реактивност

Реактивност алкина објашњава се додавањем малих молекула њиховој трострукој вези, смањујући њихову засићеност. То могу бити молекули водоника, халогениди водоника, вода или халогени.

Хидрогенација

Мали молекул Х ₂ је само привидна и брзо, тако да повећа вероватноћу да се додају троструком везом алкина, катализатори морају се користити.

То су обично метали (Пд, Пт, Рх или Ни) ситно подељени да повећају површину; и на тај начин, контакт између водоника и алкина:

РЦ≡ЦР '+ 2Х ₂ => РЦХ ₂ ЦХ ₂ Р'

Резултат је да се водоника "усидрен" за угљеницима разбијањем везу, и тако редом док одговарајући алкан, РЦХ ₂ ЦХ ₂ Р ', се производи. Ово не само да заситива почетни угљоводоник, већ и модификује његову молекуларну структуру.

Додавање водоничних халогенида

Овде се додаје аноргански молекул ХКС, где Кс може бити било који од халогена (Ф, Цл, Бр или И):

РЦ≡ЦР '+ ХКС => РЦХ = ЦКСР'

Хидратација

Хидратација алкина је када додају молекулу воде да би формирали алдехид или кетон:

РЦ≡ЦР '+ Х ₂ О => РЦХ ₂ ЦОР'

Ако је Р 'Х, то је алдехид; ако је алкил, онда је то кетон. У реакцији, једињење познато као енол (РЦХ = Ц (ОХ) Р ') се формира као интермедијер.

Ово претпоставља претварање из енолног облика (Ц - ОХ) у кетонски облик (Ц = О) у равнотежи званој таутомеризација.

Додавање халогена

И у погледу додатака су Диатомиц молекули халогена (Кс ₂ = Ф ₂ , Цл ₂ , Бр ₂ или И ₂ ) може бити усидрени на угљеника на троструком везом :

РЦ≡ЦР '+ 2Кс ₂ => РЦКС ₂ –ЦКС ₂ Р'

Алкилација ацетилена

Остали алкини се могу припремити из раствора натријум ацетилида коришћењем алкил халогенида:

ХЦ≡ЦНа + РКС => ХЦ≡ЦР + НаКс

На пример, ако је то метил јодид, тада би настали алкин био:

ХЦ≡ЦНа + ЦХ ₃ И => ХЦ≡ЦЦХ ₃ + НаКс

ХЦ≡ЦЦХ ₃ је пропина, такође познат као метил ацетилена.

Хемијска структура

Бен Миллс, из Викимедиа Цоммонс

Каква је структура алкина? На горњој слици је приказан молекул ацетилена. Из ње се јасно може видети линеарна геометрија везе Ц≡Ц.

Према томе, тамо где постоји трострука веза, структура молекула треба да буде линеарна. Ово је још једна од приметних разлика између њих и осталих угљоводоника.

Алкани су обично представљени као зигзагс, јер имају сп ³ хибридизације и њихове везе су 109º раздвојени. Они су заправо ланац ковалентно повезаних тетраедра. Док су алкени равни због сп ² хибридизације њихових угљеника, тачније формира тригоналну равнину са везама раздвојеним 120 °.

У алкинима је орбитална хибридизација сп, то јест имају 50% с карактера и 50% п карактера. Две сп хибридне орбитале су везане за Х атоме у ацетилену или за алкилне групе у алкинима.

Размак између два Х или Р је 180 °, поред чињенице да само на тај начин чисте п орбитале угљеника могу формирати троструку везу. Из тог разлога је веза -Ц≡Ц– линеарна. Гледајући структуру било којег молекула, -Ц≡Ц– истиче се у оним регионима у којима је скелет врло линеаран.

Удаљеност веза и терминалних алкина

Угљеници у трострукој вези су ближе један него у двострукој или једнострукој вези. Другим речима, Ц≡Ц је краћи од Ц = Ц и Ц - Ц. Као резултат тога, веза је јача јер две π везе помажу у стабилизовању појединачне σ везе.

Ако је трострука веза на крају ланца, тада је то терминални алкин. Стога формула поменутог једињења мора бити ХЦ≡ЦР, при чему Х означава крај или почетак ланца.

Ако је с друге стране унутрашња трострука веза, формула је РЦ≡ЦР ', где су Р и Р' десна и лева страна ланца.

Номенклатура

Како се називају алкини према правилима које диктира ИУПАЦ? На исти начин као што су именовани алкани и алкени. Да бисте то учинили, суфикс –ано или –ено ​​се мења у суфикс –ино.

На пример: ХЦ≡ЦЦХ ₃ се зове пропина, јер има три угљеника, као пропан (ЦХ ₃ ЦХ ₂ ЦХ ₃ ). ХЦ≡ЦЦХ ₂ ЦХ ₃ је 1-бутин, што је терминал алкина. Али у случају ЦХ ₃ Ц≡ЦЦХ ₃ је 2-бутин, ау томе је троструку везу није терминал него унутрашња.

ЦХ ₃ Ц≡ЦЦХ ₂ ЦХ ₂ (ЦХ ₃ ) ₂ је 5-метил-2-хексин. Угљени се рачунају са оне стране која је најближа трострукој вези.

Друга врста алкина су циклоалкини. За њих је довољно заменити суфикс –ано са –ино одговарајућег циклоалкана. Тако је циклопропан који има троструку везу назван циклопропино (који не постоји).

Кад постоје две троструке везе, називу се додаје префикс. Примери су ХЦ≡Ц-Ц≡Х, диацетилен или пропадино; и ХЦ≡Ц-Ц-Ц≡Х, бутадиино.

Апликације

Ацетилен или етин

Најмањи број алкина згушњава могући број употребе ових угљоводоника. Из њега се путем алкилација могу синтетизовати друга органска једињења. Исто тако, подвргава се оксидативним реакцијама ради добијања етанола, сирћетне киселине, акрилне киселине, између осталог.

Друга његова употреба састоји се у обезбеђивању извора топлоте да побуђује електроне атома; конкретније од металних катиона у одређивању атомске апсорпције и емисије, широко коришћена спектроскопска техника.

Природни алкини

Једине постојеће методе за производњу алкина нису само синтетичке или уз примену топлоте у недостатку кисеоника, већ су и биолошке.

Они користе ензиме назване ацетиленазе, који могу дехидрогенирати двоструку везу. Захваљујући томе, добијају се многи природни извори алкина.

Као резултат, отрови, антидоти, лекови или било које друго једињење које пружа неку корист могу се извући из ових извора; посебно када се ради о здрављу. Алтернатива је много када модификују своје оригиналне структуре и имају их као подршку за нове алкине.

Примери алкина

До сада су наведени бројни примери алкина. Међутим, неки потичу из врло специфичних извора или имају одређене молекуларне структуре: они су полиацетилени.

То значи да може постојати више од једне троструке везе која је део врло велике структуре, а не само једног угљеничног ланца.

Тариринска киселина

Аутор Иикразуул, из Викимедиа Цоммонс

Тариринска киселина долази из постројења које се налази у Гватемали, а назива се Пицрамниа тарири. Посебно се екстрахује из уља његових семенки.

У њеној молекуларној структури може се приметити једна трострука веза која одваја аполарни реп од поларне главе; стога се може сматрати амфипатским молекулом.

Хистрионицотокин

Аутор: Меодипт и Ролф Коласцх из ен.википедиа
, са Викимедиа Цоммонс

Хистрионицотокин је отров који излучује кожа жаба које насељавају Колумбију, Бразил и остале земље Латинске Америке. Има две троструке везе спојене у једну двоструку везу. Обоје су терминални и раздвојени су шест-угљеничним прстеном и цикличким амином.

Цицутокин

Аутор Гиоргиогп2, из Викимедиа Цоммонс

Из молекуларне структуре Цицутокина, одакле су троструке везе? Ако су двоструке везе равне, као што се види на десној страни, а једноструке везе су тетраедарске, као на крајевима, троструке су линеарне и налазе се на падини (\).

Ово једињење се састоји од неуротоксина који се налази превасходно у биљци воденог шешира.

Цапиллина

Аутор: Клевер, из Викимедиа Цоммонс

То је алкин присутан у есенцијалном уљу биљке мочварице који се користи као против гљивично средство. Могу се посматрати две узастопне троструке везе, тачније коњуговане.

Шта то значи? Та трострука веза одјекује у целом ланцу угљеника и укључује отварање двоструке везе Ц = О на Ц - О ^- .

Паргилине

Аутор: Харбин, из Викимедиа Цоммонс

То је алкин са антихипертензивном активношћу. Анализирајући његову структуру по деловима, имамо: бензил групу са леве стране, терцијарни амин у средини и пропинил са десне стране; то јест, терминална пропинска група.

Референце

1. Францис А. Цареи. Органска хемија. Карбоксилне киселине. (шесто изд., стр. 368-397). Мц Грав Хилл.
2. Бреннан, Јохн. (10. марта 2018.). Примери Алкинса. Сциацхинг. Преузето са: сциацхинг.цом
3. БИЈУ'С. (2018). Трострука веза у Алкинсу. Преузето са: бијус.цом
4. Енциклопедија примера (2017). Алкинес. Опоравак од: екампле.цо
5. Кевин А. Боудреаук. Алкинес. Преузето са: ангело.еду
6. Роберт Ц. Неуман, Јр. Алкенес и Алкинес. . Преузето са: цхем.уцр.еду