- Fizinės ir cheminės alkinų savybės
- Poliškumas
- Rūgštingumas
- Reaktyvumas
- Hidrinimas
- Pridedami vandenilio halogenidai
- Hidratacija
- Pridedami halogenai
- Acetileno alkilinimas
- Cheminė struktūra
- Jungčių ir galinių alkinų atstumas
- Nomenklatūra
- Programos
- Acetilenas arba etilenas
- Natūralūs alkinai
- Alkinų pavyzdžiai
- Tariro rūgštis
- Histrionikotoksinas
- Cicutoxin
- Kapilina
- Pargyline
- Nuorodos
Kad Alkinai yra angliavandenilių arba organiniai junginiai, kurių sudėtyje yra jų struktūrų trigubą jungtį tarp dviejų anglies atomų. Ši triguba jungtis (≡) yra laikoma funkcine grupe, nes ji žymi aktyviąją molekulės vietą, todėl yra atsakinga už jų reaktyvumą.
Nors alkinai nedaug skiriasi nuo alkanų ar alkenų, dėl jų jungčių pobūdžio jie pasižymi didesniu rūgštingumu ir poliškumu. Tikslus terminas, apibūdinantis šį nedidelį skirtumą, yra vadinamas neprisotinimu.
Autorius jason.kaechler („Flickr“: Deguonies / acetileno degiklis), per „Wikimedia Commons“
Alkanai yra prisotinti angliavandeniliai, tuo tarpu alkinai yra nesočiausi pradinės struktūros atžvilgiu. Ką tai reiškia? Kad alkano H 3 , C-CH 3 (etano) gali būti dehidrinta H 2 C = CH 2 (eteno), o vėliau HC≡CH (ethyne, arba geriau žinomas kaip acetileno).
Atkreipkite dėmesį, kaip tarp anglies susidarant papildomoms jungtims mažėja prie jų prisijungusių vandenilių skaičius. Dėl savo elektroninių savybių anglis siekia suformuoti keturis paprastus ryšius, todėl kuo didesnis nesočiųjų riebalų junginys, tuo didesnis polinkis reaguoti (išskyrus aromatinius junginius).
Kita vertus, trigubasis ryšys yra daug stipresnis nei dviguba jungtis (=) arba vienguba jungtis (-), tačiau kainuoja labai brangiai. Taigi dauguma angliavandenilių (alkanų ir alkenų) aukštoje temperatūroje gali sudaryti trigubus ryšius.
Dėl didelės jų energijos ir nutrūkus jie išskiria daug šilumos. Šio reiškinio pavyzdys matomas, kai acetilenas deginamas deguonimi, o intensyvus liepsnos karštis naudojamas suvirinti ar išlydyti metalus (vaizdas viršuje).
Acetilenas yra paprasčiausias ir mažiausias alkinas iš visų. Kiti angliavandeniliai gali būti išreikšti pagal jo cheminę formulę pakeičiant H alkilo grupėmis (RC≡CR '). Tas pats vyksta organinės sintezės pasaulyje per daugybę reakcijų.
Šis alkinas gaunamas reaguojant kalcio oksidui iš kalkakmenio ir kokso - žaliavos, kurios elektrinėje krosnyje yra reikalingi angliavandeniliai:
CaO + 3C => CaC 2 + CO
CAC 2 yra kalcio karbidas, neorganinis junginys, kuris galiausiai reaguoja su vandeniu, kad susidarytų acetileno:
CAC 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH
Fizinės ir cheminės alkinų savybės
Poliškumas
Trigubas ryšys skiria alkinus nuo alkanų ir alkenų. Trijų tipų angliavandeniliai yra apoliarūs, netirpūs vandenyje ir labai silpnos rūgštys. Tačiau dvigubų ir trigubų jungčių anglies elektronegatyvumas yra didesnis nei atskirų anglies.
Remiantis tuo, angliavandeniliai, esantys greta trigubos jungties, indukciniu efektu suteikia jai neigiamą įkrovos tankį. Dėl šios priežasties, kur yra C≡C arba C = C jungtys, elektronų tankis bus didesnis nei likusioje anglies skeleto dalyje. Dėl to yra mažas dipolio momentas, kai molekulės sąveikauja veikdamos dipolio-dipolio jėgoms.
Šios sąveikos yra labai silpnos, jei jų dipolio momentai lyginami su vandens molekulės ar bet kokio alkoholio momentais. Tai atsispindi jų fizinėse savybėse: alkinų lydymosi ir virimo temperatūra paprastai yra didesnė, palyginti su mažiau nesočiaisiais angliavandeniliais.
Be to, dėl mažo poliškumo jie netirpsta vandenyje, bet tirpsta nepoliniuose organiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip benzenas.
Rūgštingumas
Taip pat dėl šio elektronegatyvumo vandenilio HC ≡CR yra rūgštesnis nei bet kuris kitas angliavandenilis. Todėl alkinai yra rūgštesnės rūšys nei alkenai ir daug rūgštesni nei alkanai. Tačiau, palyginti su karboksirūgštimis, jos rūgštingumas vis dar yra nereikšmingas.
Kadangi alkinai yra labai silpnos rūgštys, jie reaguoja tik su labai stipriomis bazėmis, tokiomis kaip natrio amidas:
HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3
Iš šios reakcijos gaunamas natrio acetilido tirpalas, žaliava kitų alkinų sintezei.
Reaktyvumas
Alkinų reaktyvumas paaiškinamas mažų molekulių pridėjimu prie jų trigubos jungties, sumažinant jų neprisotinimą. Tai gali būti vandenilio molekulės, vandenilio halogenidai, vanduo arba halogenai.
Hidrinimas
Mažoji H 2 molekulė yra labai nemandagi ir greita, todėl norint padidinti tikimybę, kad jos bus pridėtos prie trigubo alkinų ryšio, reikia naudoti katalizatorius.
Tai paprastai yra metalai (Pd, Pt, Rh arba Ni), susmulkinti siekiant padidinti paviršiaus plotą; taigi vandenilio ir alkino kontaktas:
RC≡CR "+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R '
Rezultatas yra tai, kad vandenilis "įtvirtinti" į anglies atomų nebūtinai kad jungtį, ir taip toliau, kol atitinkamo alkanu, RCH 2 CH 2 R ', yra gaminamas. Tai ne tik prisotina pradinį angliavandenilį, bet ir keičia jo molekulinę struktūrą.
Pridedami vandenilio halogenidai
Čia pridedama neorganinė molekulė HX, kurioje X gali būti bet kuris iš halogenų (F, Cl, Br arba I):
RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'
Hidratacija
Alkinai hidratuojami tada, kai jie prideda vandens molekulę, kad susidarytų aldehidas arba ketonas:
RC≡CR '+ H 2 O => RCH 2 COR'
Jei R ’yra H, tai yra aldehidas; jei tai yra alkilas, tada tai yra ketonas. Reakcijos metu kaip tarpinis junginys yra žinomas kaip enolis (RCH = C (OH) R ’).
Pusiausvyroje, vadinamoje tautomerizacija, enolio forma (C-OH) virsta ketonine forma (C = O).
Pridedami halogenai
Kalbant apie papildymus, diatominės halogenų molekulės (X 2 = F 2 , Cl 2 , Br 2 arba I 2 ) taip pat gali būti pritvirtintos prie trigubos jungties anglies :
RC≡CR '+ 2X 2 => RCX 2 –CX 2 R ’
Acetileno alkilinimas
Iš natrio acetilido tirpalo galima gauti kitų alkinų, naudojant alkilhalogenidą:
HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX
Pvz., Jei tai būtų metiljodidas, gautas alkinas būtų:
HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + NAX
HC≡CCH 3 yra propyne, taip pat žinomas kaip metilo acetileno.
Cheminė struktūra
Autorius: Benas Millsas iš „Wikimedia Commons“
Kokia alkinų struktūra? Viršutiniame paveikslėlyje parodyta acetileno molekulė. Iš jo galima aiškiai pastebėti tiesinę C≡C jungties geometriją.
Todėl ten, kur yra trigubas ryšys, molekulės struktūra turėtų būti linijinė. Tai yra dar vienas pastebimas skirtumas tarp jų ir likusių angliavandenilių.
Alkanai paprastai vaizduojami kaip zigzagai, nes jie turi sp 3 hibridizaciją ir jų jungtys yra viena nuo kitos 109º kampu. Jie iš tikrųjų yra kovalentiškai susietų tetraedrų grandinė. Nors alkenai yra plokšti dėl jų anglies hibridizacijos sp 2 , konkrečiau sudarant trigonalinę plokštumą, kurios jungtys yra atskirtos 120º.
Alkinuose orbitos hibridizacija yra sp, ty jie turi 50% s ir 50% p pobūdį. Dvi sp hibridinės orbitalės yra sujungtos su H atomais acetilene arba prie alkilo grupių alkinais.
Atstumas tarp dviejų H arba R yra 180º, be to, kad tik tokiu būdu grynos anglies p orbitalės gali sudaryti trigubą jungtį. Dėl šios priežasties jungtis –C≡C– yra tiesinė. Žvelgiant į bet kurios molekulės struktūrą, –C≡C– išsiskiria tuose regionuose, kur skeletas yra labai tiesiškas.
Jungčių ir galinių alkinų atstumas
Triguboje jungtyje angliavandeniai yra arčiau vienas kito, nei dviguboje arba vienguboje jungtyse. Kitaip tariant, C≡C yra trumpesnis nei C = C ir C - C. Dėl to jungtis yra stipresnė, nes abi π jungtys padeda stabilizuoti vieną σ ryšį.
Jei trigubasis ryšys yra grandinės gale, tai yra galinis alkinas. Todėl minėto junginio formulė turi būti HC≡CR, kur H pabrėžia grandinės pabaigą arba pradžią.
Jei, kita vertus, tai yra vidinis trigubas ryšys, formulė yra RC≡CR ', kur R ir R' yra dešinė ir kairė grandinės pusės.
Nomenklatūra
Kaip alkūnai yra vadinami pagal IUPAC diktuojamas taisykles? Taip, kaip buvo pavadinti alkanai ir alkenai. Norėdami tai padaryti, priesaga –ano arba –eno keičiama į priesagą –ino.
Pavyzdžiui: HC≡CCH 3 yra vadinamas propyne, nes ji turi tris anglies atomus, pavyzdžiui, propano (CH 3 CH 2 CH 3 ). HC≡CCH 2 CH 3 yra 1-butino, kuri yra terminalas alkino. Bet CH 3 C≡CCH 3 atveju jis yra 2-butinas, ir šiuo atveju trigubasis ryšys yra ne galinis, o vidinis.
CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3 ) 2 yra 5-metil-2-hexyne. Angliavandeniliai skaičiuojami iš tos pusės, kuri yra arčiausiai trigubos jungties.
Kitas alkinų tipas yra cikloalkinai. Jiems užtenka atitinkamos cikloalkano priesagos –ano pakeisti –ino. Taigi ciklopropanas, turintis trigubą jungtį, yra vadinamas ciklopropino (kurio nėra).
Kai yra dvi trigubos nuorodos, prie pavadinimo pridedamas priešdėlis di-. Pavyzdžiai yra HC≡C-C≡H, diacetilenas arba propadinas; ir HC≡C-C-C≡H, butadiino.
Programos
Acetilenas arba etilenas
Mažiausias iš alkinų sutirština galimą šių angliavandenilių panaudojimo skaičių. Iš jo per alkilinimą galima sintetinti kitus organinius junginius. Panašiai, kaip ir ji, vyksta oksidacinės reakcijos, kad būtų gautas etanolis, acto rūgštis, akrilo rūgštis.
Kitas jo panaudojimo būdas yra šilumos šaltinio tiekimas atomų elektronams sužadinti; tiksliau metalų katijonų, atliekant atominės absorbcijos ir emisijos nustatymą, plačiai naudojama spektroskopinė technika.
Natūralūs alkinai
Vieninteliai galimi alkinų paruošimo būdai yra ne tik sintetiniai arba šilumai pritaikomi, kai nėra deguonies, bet ir biologiniai.
Jie naudoja fermentus, vadinamus acetilenazėmis, kurie gali dehidroduoti dvigubą jungtį. Dėl šios priežasties gaunama daugybė natūralių alkinų šaltinių.
Dėl to iš šių šaltinių gali būti išgaunami nuodai, priešnuodžiai, vaistai ar bet kuris kitas junginys, teikiantis tam tikrą naudą; ypač kai tai susiję su sveikata. Alternatyvų yra daug, kai modifikuojamos pirminės struktūros ir naudojamos kaip atrama naujiems alkinams.
Alkinų pavyzdžiai
Iki šiol buvo paminėta daugybė alkinų pavyzdžių. Tačiau kai kurie yra kilę iš labai specifinių šaltinių arba turi tam tikras molekulines struktūras: jie yra poliacetilenai.
Tai reiškia, kad gali būti daugiau nei viena triguba jungtis, kuri yra labai didelės struktūros dalis, o ne tik viena anglies grandinė.
Tariro rūgštis
Autorius Yikrazuul, iš „Wikimedia Commons“
Tariro rūgštis gaunama iš Gvatemaloje esančios įmonės, pavadinimu „Picramnia tariri“. Jis yra specialiai išgaunamas iš jo sėklų aliejaus.
Savo molekulinėje struktūroje galima pastebėti vieną trigubą jungtį, atskiriančią apoliarinę uodegą nuo polinės galvos; todėl ją galima laikyti amfipatine molekule.
Histrionikotoksinas
Autorius: Meodiptas ir Rolfas Kolašas
iš en.wikipedia, iš „Wikimedia Commons“
Histrionikotoksinas yra nuodas, kurį išskiria varlių, gyvenančių Kolumbijoje, Brazilijoje ir kitose Lotynų Amerikos šalyse, oda. Jis turi dvi trigubas jungtis, konjuguotas su viena dviguba jungtimi. Jie abu yra galiniai ir yra atskirti šešių anglies žiedu ir cikliniu aminu.
Cicutoxin
Autorius: Giorgiogp2, iš „Wikimedia Commons“
Iš kur yra trigubieji ryšiai iš Cicutoxin molekulinės struktūros? Jei dvigubos jungtys yra plokščios, kaip matyti dešinėje, o vienos jungtys yra tetraedrinės, kaip ir galuose, trigubai yra tiesiniai ir ant šlaito (\).
Šis junginys susideda iš neurotoksino, randamo visų pirma vandens hemlock augalų.
Kapilina
Autorius Kleveris, iš „Wikimedia Commons“
Tai yra alkinas, esantis paprastųjų pelių augalų eteriniame aliejuje, naudojamas kaip priešgrybelinis agentas. Galima pastebėti du iš eilės trigubus ryšius, teisingiau konjuguotus.
Ką tai reiškia? Tos trigubos jungtys rezonuoja visoje anglies grandinėje ir apima C = O dvigubą jungtį, atsiveriančią C - O - .
Pargyline
Autorius: Harbinas, iš „Wikimedia Commons“
Tai yra alkinas, turintis antihipertenzinį poveikį. Analizuodami jo struktūrą dalimis, turime: benzilo grupę kairėje, tretinį aminą viduryje ir propinilą dešinėje; tai yra galinė propinų grupė.
Nuorodos
- Pranciškus A. Carey. Organinė chemija. Karboksirūgštys. (šeštasis leidimas, 368–397 psl.). Mc Graw Hill.
- Brennanas, Jonas. (2018 m. Kovo 10 d.). Alkinų pavyzdžiai. Mokslas. Paimta iš: sciencing.com
- BYJU'S. (2018 m.). Trigubas obligacija Alkynuose. Paimta iš: byjus.com
- Pavyzdžių enciklopedija (2017). Alkinai. Atkurta iš: pavyzdžiai.co
- Kevinas A. Boudreaux. Alkinai. Paimta iš: angelo.edu
- Robertas C. Neumanas, Jr Alkenes ir Alkynes. . Paimta iš: chem.ucr.edu