- Alkiņu fizikālās un ķīmiskās īpašības
- Polaritāte
- Skābums
- Reaģētspēja
- Hidrogenēšana
- Ūdeņraža halogenīdu pievienošana
- Hidratācija
- Halogenu pievienošana
- Acetilēna alkilēšana
- Ķīmiskā struktūra
- Saikņu un terminālo alkīnu attālums
- Nomenklatūra
- Lietojumprogrammas
- Acetilēns vai etilēns
- Dabiskās alkīni
- Alkīnu piemēri
- Tarirīnskābe
- Histrionikotoksīns
- Cicutoxin
- Kapilina
- Pargilīna
- Atsauces
The alkilēnus ir ogļūdeņraži vai organiskie savienojumi, kuros par to struktūrām trīskāršo saiti starp diviem oglekļa atomiem. Šī trīskāršā saite (≡) tiek uzskatīta par funkcionālo grupu, jo tā attēlo molekulu aktīvo vietu un tāpēc ir atbildīga par to reaktivitāti.
Kaut arī alkīni daudz neatšķiras no alkāniem vai alkēniem, to saikņu rakstura dēļ tiem piemīt lielāka skābums un polaritāte. Precīzs termins šīs nelielās atšķirības aprakstīšanai ir tas, ko sauc par nepiesātinājumu.
Autors jason.kaechler (Flickr: Skābekļa / acetilēna lukturītis), izmantojot Wikimedia Commons
Alkāni ir piesātināti ogļūdeņraži, savukārt alkīni ir visvairāk nepiesātināti attiecībā pret sākotnējo struktūru. Ko tas nozīmē? Ka alkāns H 3 C-CH 3 (etāns) var dehydrogenated līdz H 2 C = CH 2 (etēna) un pēc tam uz HC≡CH (ethyne, vai labāk pazīstams kā acetilēna).
Ņemiet vērā, kā, veidojoties papildu saitēm starp oglekļa atzariem, samazinās tām piesaistīto ūdeņražu skaits. Ogleklis savu elektronisko īpašību dēļ cenšas izveidot četras vienkāršas saites, tāpēc, jo augstāka ir nepiesātinātība, jo lielāka ir tendence reaģēt (izņemot aromātiskos savienojumus).
No otras puses, trīskāršā saite ir daudz spēcīgāka nekā divkāršā saite (=) vai vienotā saite (-), bet tai ir augstas enerģijas izmaksas. Līdz ar to vairums ogļūdeņražu (alkāni un alkēni) paaugstinātā temperatūrā var veidot trīskāršās saites.
To augsto enerģiju rezultātā un saplīstot, tās izdalās daudz siltuma. Šīs parādības piemērs ir redzams, kad acetilēns tiek sadedzināts ar skābekli un metālu metināšanai vai kausēšanai tiek izmantots intensīvs liesmas karstums (augšējais attēls).
Acetilēns ir vienkāršākais un mazākais alkīns no visiem. Citus ogļūdeņražus var izteikt no tā ķīmiskās formulas, aizvietojot H ar alkilgrupām (RC≡CR '). Tas pats notiek organiskās sintēzes pasaulē, izmantojot daudzas reakcijas.
Šis alkīns tiek iegūts, reaģējot ar kaļķakmens un koksa kalcija oksīdu - izejvielu, kas nodrošina nepieciešamās ogles elektriskajā krāsnī:
CaO + 3C => CaC 2 + CO
CaC 2 ir kalcija karbīds, neorganisks savienojums, kas beidzot reaģē ar ūdeni, veidojot acetilēnu:
CAC 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH
Alkiņu fizikālās un ķīmiskās īpašības
Polaritāte
Trīskāršā saite atšķir alkīnus no alkāniem un alkēniem. Trīs ogļūdeņražu veidi ir apolāri, nešķīst ūdenī un ļoti vāji skābēm. Tomēr divkāršo un trīskāršo saišu oglekļa elektronegativitāte ir lielāka nekā atsevišķajiem oglekļiem.
Saskaņā ar to oglekļi, kas atrodas blakus trīskāršajai saitei, piešķir tai negatīvu lādiņa blīvumu, izmantojot induktīvo efektu. Šī iemesla dēļ, kur ir C≡C vai C = C saites, elektronu blīvums būs lielāks nekā pārējā oglekļa skeletā. Tā rezultātā ir mazs dipola moments, kurā molekulas mijiedarbojas ar dipola-dipola spēkiem.
Šīs mijiedarbības ir ļoti vājas, ja to dipola momentus salīdzina ar ūdens molekulas vai jebkura spirta momentiem. Tas atspoguļojas to fizikālajās īpašībās: alkīniem parasti ir augstāka kušanas un viršanas temperatūra salīdzinājumā ar mazāk nepiesātinātiem ogļūdeņražiem.
Tāpat zemās polaritātes dēļ tie mazāk nešķīst ūdenī, bet šķīst nepolāros organiskos šķīdinātājos, piemēram, benzolā.
Skābums
Tāpat šī elektronegativitāte izraisa ūdeņraža HC ≡CR skābāku nekā jebkurš citos ogļūdeņražos. Tāpēc alkīni ir skābākas sugas nekā alkāni un daudz skābāki nekā alkāni. Tomēr tā skābums joprojām ir niecīgs, salīdzinot ar karbonskābēm.
Tā kā alkīni ir ļoti vājas skābes, tie reaģē tikai ar ļoti stiprām bāzēm, piemēram, nātrija amīdu:
HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3
No šīs reakcijas iegūst nātrija acetilīda šķīdumu, izejvielu citu alkīnu sintēzei.
Reaģētspēja
Alkīnu reaktivitāte tiek izskaidrota ar mazu molekulu pievienošanu to trīskāršajai saitei, samazinot to nepiesātinātību. Tās var būt ūdeņraža molekulas, ūdeņraža halogenīdi, ūdens vai halogēni.
Hidrogenēšana
Mazā H 2 molekula ir ļoti nenotverama un ātra, tāpēc, lai palielinātu varbūtību, ka tās tiek pievienotas alkīnu trīskāršajai saitei, ir jāizmanto katalizatori.
Tie parasti ir metāli (Pd, Pt, Rh vai Ni), kas smalki sadalīti, lai palielinātu virsmas laukumu; un tādējādi kontakts starp ūdeņradi un alkīnu:
RC≡CR '+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R'
Rezultāts ir tāds, ka ūdeņradis ir "noenkurots" ar oglekļa atomiem, sadalot saiti, un tā tālāk, kamēr attiecīgo alkānu, RCH 2 CH 2 R ', tiek ražots. Tas ne tikai piesātina sākotnējo ogļūdeņradi, bet arī maina tā molekulāro struktūru.
Ūdeņraža halogenīdu pievienošana
Šeit tiek pievienota neorganiskā molekula HX, kur X var būt jebkurš halogēns (F, Cl, Br vai I):
RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'
Hidratācija
Alkiņu hidratācija notiek, kad tie pievieno ūdens molekulu, veidojot aldehīdu vai ketonu:
RC≡CR '+ H 2 O => RCH 2 COR'
Ja R ’ir H, tas ir aldehīds; ja tas ir alkilgrupa, tad tas ir ketons. Reakcijā kā starpprodukts veidojas savienojums, kas pazīstams kā enols (RCH = C (OH) R ’).
Tas tiek pārveidots no enola formas (C-OH) uz ketonisko formu (C = O) līdzsvarā, ko sauc par tautomerizāciju.
Halogenu pievienošana
Un attiecībā uz pievienošanu, halogēnu diatomiskās molekulas (X 2 = F 2 , Cl 2 , Br 2 vai I 2 ) var būt noenkurotas arī ar trīskāršās saites oglekļiem :
RC≡CR '+ 2X 2 => RCX 2 –CX 2 R ’
Acetilēna alkilēšana
No nātrija acetilīda šķīduma var pagatavot citas alkīnus, izmantojot alkilhalogenīdu:
HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX
Piemēram, ja tas būtu metiljodīds, iegūtais alkīns būtu:
HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + Nax
HC≡CCH 3 ir propyne, zināms arī kā metil- acetilēna.
Ķīmiskā struktūra
Autors Bens Milss, no Wikimedia Commons
Kāda ir alkīnu struktūra? Augšējā attēlā ir parādīta acetilēna molekula. No tā var skaidri novērot C≡C saites lineāro ģeometriju.
Tāpēc, ja ir trīskāršā saite, molekulas struktūrai jābūt lineārai. Šī ir vēl viena no ievērojamām atšķirībām starp tām un pārējiem ogļūdeņražiem.
Alkāni parasti tiek attēloti kā zigzagi, jo tiem ir sp 3 hibridizācija un to saites ir 109º viena no otras. Tās faktiski ir kovalenti saistītas tetraedras ķēde. Kamēr alkēni ir plakani, pateicoties to oglekļa hibridizācijai sp 2 , jo īpaši veidojot trigonālo plakni ar saitēm, kas atdalītas ar 120º.
Alkīnos orbitāla hibridizācija ir sp, tas ir, tiem ir 50% s raksturs un 50% p raksturs. Divas sp hibrīdas orbitāles ir saistītas ar H atomiem acetilēnā vai ar alkilgrupām alkīnos.
Attālums starp diviem H vai R ir 180º, papildus faktam, ka tikai šādā veidā oglekļa tīras p orbitāles var veidot trīskāršu saiti. Šī iemesla dēļ saite –C≡C– ir lineāra. Aplūkojot jebkuras molekulas struktūru, –C≡C– izceļas tajos reģionos, kur skelets ir ļoti lineārs.
Saikņu un terminālo alkīnu attālums
Trīskāršās saites oglekļi ir tuvāk viens otram nekā divkāršā vai vienotā savienojumā. Citiem vārdiem sakot, C≡C ir īsāks nekā C = C un C - C. Tā rezultātā saite ir spēcīgāka, jo abas π saites palīdz stabilizēt vienoto σ saiti.
Ja trīskāršā saite atrodas ķēdes galā, tad tā ir termināla alkīne. Tāpēc minētā savienojuma formulai jābūt HC≡CR, kur H izceļ ķēdes galu vai sākumu.
No otras puses, ja tā ir iekšējā trīskāršā saite, formula ir RC≡CR ', kur R un R' ir ķēdes labā un kreisā puse.
Nomenklatūra
Kā alkīni tiek nosaukti saskaņā ar IUPAC diktētajiem noteikumiem? Tieši tāpat kā alkāni un alkēni ir nosaukti. Lai to izdarītu, piedēkli –ano vai –eno maina uz piedēkli –ino.
Piemēram: HC≡CCH 3 sauc propyne, jo tā ir trīs oglekļa atomiem, piemēram, propāns (CH 3 CH 2 CH 3 ). HC≡CCH 2 CH 3 ir 1-butyne, kas ir termināls alkīngrupas. Bet CH 3 C≡CCH 3 gadījumā tas ir 2- butēns , un šajā gadījumā trīskāršā saite nav termināla, bet gan iekšēja.
CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3 ) 2 , ir 5-metil-2-hexyne. Oglekļus skaita no tās puses, kas ir vistuvāk trīskāršajai saitei.
Cits alkīnu veids ir cikloalkīni. Viņiem pietiek ar attiecīgā cikloalkāna piedēkļa –ano aizstāšanu ar –ino. Tādējādi ciklopropānu, kam ir trīskāršā saite, sauc par ciklopropino (kas neeksistē).
Ja ir divas trīskāršās saites, nosaukumam pievieno prefiksu di-. Piemēri ir HC≡C-C≡H, diacetilēns vai propadino; un HC≡C-C-C≡H, butadiino.
Lietojumprogrammas
Acetilēns vai etilēns
Mazākais no alkīniem sabiezē iespējamo šo ogļūdeņražu pielietojumu skaitu. No tā, izmantojot alkilēšanu, var sintezēt citus organiskos savienojumus. Tāpat tajā notiek oksidācijas reakcijas, lai cita starpā iegūtu etanolu, etiķskābi, akrilskābi.
Vēl viens no tā izmantošanas veidiem ir siltuma avota nodrošināšana, lai ierosinātu atomu elektronus; precīzāk par metālu katjoniem atomu absorbcijas un emisijas noteikšanā, plaši izmantojamu spektroskopijas paņēmienu.
Dabiskās alkīni
Vienīgās esošās alkīnu iegūšanas metodes ir ne tikai sintētiskas vai ar siltuma pielietošanu skābekļa trūkuma gadījumā, bet arī bioloģiskas.
Tie izmanto fermentus, ko sauc par acetilēnāzēm, kas var dehidrogenēt dubultā saiti. Pateicoties tam, tiek iegūti daudzi dabiski alkīnu avoti.
Rezultātā no šiem avotiem var iegūt indes, antidotus, zāles vai jebkuru citu savienojumu, kas sniedz zināmu labumu; īpaši, ja tas attiecas uz veselību. Alternatīvu ir daudz, mainot to sākotnējās struktūras un izmantojot tās kā atbalstu jauniem alkīniem.
Alkīnu piemēri
Līdz šim ir minēti daudzi alkīnu piemēri. Tomēr daži nāk no ļoti specifiskiem avotiem vai tiem ir īpašas molekulārās struktūras: tie ir poliacetilēni.
Tas nozīmē, ka var būt vairāk nekā viena trīskāršā saite, kas ir ļoti lielas struktūras daļa, nevis tikai viena oglekļa ķēde.
Tarirīnskābe
Autors Yikrazuul, no Wikimedia Commons
Tarirīnskābe nāk no Gvatemalas rūpnīcas, kuras nosaukums ir Picramnia tariri. To īpaši ekstrahē no tā sēklu eļļas.
Savā molekulārajā struktūrā var novērot vienotu trīskāršu saiti, kas atdala apolāro asti no polārās galvas; tāpēc to var uzskatīt par amfātisko molekulu.
Histrionikotoksīns
Autori Meodipts un Rolfs Kolašs
vietnē en.wikipedia, no Wikimedia Commons
Histrionikotoksīns ir inde, ko izdala varžu āda, kas apdzīvo Kolumbiju, Brazīliju un citas Latīņamerikas valstis. Tam ir divas trīskāršās saites, kas konjugētas ar vienu divkāršo saiti. Abi ir termināli un ir atdalīti ar sešu oglekļa gredzenu un ciklisku amīnu.
Cicutoxin
Autors Giorgiogp2, no Wikimedia Commons
Kur ir trīskāršās saites no Cicutoxin molekulārās struktūras? Ja divkāršās saites ir plakanas, kā redzams labajā pusē, un vienotās saites ir tetraedriskas, tāpat kā galos, trīskāršās ir lineāras un atrodas slīpumā (\).
Šis savienojums sastāv no neirotoksīna, kas galvenokārt atrodams ūdens hemlock augā.
Kapilina
Autors Klevers, no Wikimedia Commons
Tas ir alkīns, kas atrodas krūmgriežu augu ēteriskajā eļļā un ko izmanto kā pretsēnīšu līdzekli. Var novērot divas secīgas trīskāršās saites, pareizāk konjugētas.
Ko tas nozīmē? Šīs trīskāršās saites rezonē visā oglekļa ķēdē un ietver C = O dubultsaiti, kas atveras C - O - .
Pargilīna
Autors Harbins, no Wikimedia Commons
Tas ir alkīns ar antihipertensīvu darbību. Analizējot tās struktūru pa daļām, mums ir: benzilgrupa kreisajā pusē, terciārais amīns vidū un propinils labajā pusē; tas ir, termināla propilēna grupa.
Atsauces
- Fransiss A. Kerijs. Organiskā ķīmija. Karbonskābes. (sestais izdevums, 368.-397.lpp.). Mc Graw Hill.
- Brennan, John. (2018. gada 10. marts). Alkīnu piemēri. Zinātne. Paņemts no: sciencing.com
- BUDŽU. (2018). Trīskāršā obligācija Alkīnēs. Paņemts no: byjus.com
- Piemēru enciklopēdija (2017). Alkīni. Atgūts no: Communities.co
- Kevins A. Boudreaux. Alkīni. Iegūts no: angelo.edu
- Roberts C. Neumans, Jr Alkenes un Alkynes. . Paņemts no: chem.ucr.edu