Алкины

Ацетиленовыми углеводородами (алкинами) называются непредельные (ненасыщенные) углеводороды, содержащие в молекуле одну тройную связь и имеющие общую формулуC_nH_2n-2. Родоначальником гомологического ряда этих углеводородов является ацетилен HCєCH.

Изомерия

Алкинам свойственна изомерия углеродного скелета (начиная с C₅H₈), изомерия положения тройной связи (начиная с C₄H₆) и межклассовая изомерия с алкадиенами.

Получение

 

1)     В промышленном масштабе для технических целей ацетилен получают высокотемпературным пиролизом метана.

2CH₄  ––^1500°C®  HCєCH + 3H₂

2)     Алкины можно получить из дигалогенопроизводных парафинов отщеплением галогеноводорода при действии спиртового раствора щелочи. Атомы галогена при этом могут быть расположены как у соседних атомов углерода, так и у одного углеродного атома.

 

СH3–CH–CH2 + 2 KOH  ––этанол®  CH3–CєCH + 2KBr + 2H2O           I       I          Br    Br

 

Br            I CH3–C–CH2–CH3 + 2KOH  ––этанол®    CH3–CєC–CH3(бутин-2) + 2KBr + 2H2O            I           Br

 

3)     Ацетилен получают также из ацетиленида (карбида) кальция при разложении его водой.

 

CaC₂ + 2H₂O ® Ca(OH)₂ + HCєCH

Физические свойства

По физическим свойствам алкины напоминают алкены и алканы. Температуры их плавления и кипения увеличиваются с ростом молекулярной массы. В обычных условиях алкиныС₂–С₃ – газы, С₄–С₁₆ – жидкости, высшие алкины – твердые вещества. Наличие тройной связи в цепи приводит к повышению температуры кипения, плотности и растворимости их в воде по сравнению с олефинами и парафинами. Физические свойства некоторых алкинов сведены в таблице.

Таблица. Физические свойства некоторых алкинов

Название	Формула	t°пл., °C	t°кип., °C	d420
Ацетилен	HCєCH	-80,8	-83,6	0,565 1
Метилацетилен	CH3–CєCH	-102,7	-23,3	0,670 1
Бутин-1	C2H5–CєCH	-122,5	8,5	0,678 2
Бутин-2	CH3–CєC–CH3	-32,3	27,0	0,691
Пентин-1	CH3–CH2–CH2–CєCH	-98,0	39,7	0,691
Пентин-2	CH3–CH2–CєC–CH3	-101,0	56,1	0,710
3-Метилбутин-1	CH3–CH–CєCH I       CH3	–	28,0	0,665
1 При температуре кипения. 2 При 0°C.

 

Химические свойства

 

Углеродные атомы в молекуле ацетилена находятся в состоянии sp-гибридизации. Это означает, что каждый атом углерода обладает двумя гибридными sp- орбиталями, оси которых расположены на одной линии под углом 180° друг к другу, а две p- орбитали остаются негибридными.

sp- Гибридные орбитали двух атомов углерода в состоянии,
предшествующем образованию тройной связи и связей C–H

По одной из двух гибридных орбиталей каждого атома углерода взаимно перекрываются, приводя к образованию s- связи между атомами углерода. Каждая оставшаяся гибридная орбиталь перекрывается с s- орбиталью атома водорода, образуя s- связь С–Н.

          

Схематическое изображение строения молекулы ацетилена (ядра атомов углерода и водорода на одной прямой,
две p- связи между атомами углерода находятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях)

Две негибридные p- орбитали каждого атома углерода, расположенные перпендикулярно друг другу и перпендикулярно направлению s- связей, взаимно перекрываются и образуют две p- связи. Таким образом, тройная связь характеризуется сочетанием одной s- и двух p- связей.
Для алкинов характерны все реакции присоединения, свойственные алкенам, однако у них после присоединения первой молекулы реагента остается еще одна p- связь (алкин превращается в алкен), которая вновь может вступать в реакцию присоединения со второй молекулой реагента. Кроме того, "незамещенные" алкины проявляют кислотные свойства, связанные с отщеплением протона от атома углерода, составляющего тройную связь (єС–Н).