Алкины. Свойства, применение

Алкины — ациклические углеводороды, содержащие в молекуле, помимо одинарных связей, одну тройную связь между атомами углерода и соответствующие общей формуле СnН2n-2.

Атомы углерода, между которыми образована тройная связь, находятся в состоянии sр-гибридизации (рис. 15). Это означает, что в гибридизации участвует одна s- и одна р-орби-таль, а две р-орбитали остаются негибридизованными. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию Þ-связи, а за счет негибридизованных р-орбиталей соседних атомов углерода образуются две л-связи. Таким образом, тройная связь состоит из одной а- и двух л-связей.

Все гибридные орбитали атомов, между которыми образована двойная связь, а также заместители при них (в случае этина — атомы водорода) лежат на одной прямой, а плоскости связей перпендикулярны друг другу.

Тройная углерод-углеродная связь с длиной 0,120 нм короче двойной, энергия тройной связи больше, т. е. она является более прочной.

Для алкинов, так же как и для алкенов, характерна структурная изомерия: изомерия углеродного скелета и изомерия положения кратной связи. Простейший алкин, для которого характерны структурные изомеры положения кратной связи класса алкинов, — это бутин:

СН3—СН2—С=СН    CH3—С=С—СН3

бутин-1                         бутин-2

Изомерия углеродного скелета у алкинов возможна, начиная с пентина.

Так как тройная связь предполагает линейное строение углеродной цепи, геометрическая (цис транс-) изомерия в случае алкинов невозможна.

Наличие тройной связи в молекулах углеводородов этого класса отражается суффиксом -ин, а ее положение в цепи — номером атома углерода.   
 
Получение 1.    Метановый способ. Нагревание метана до температуры 1500 °С приводит к образованию ацетилена. Эта реакция эндо-термична. При высокой температуре происходит смещение равновесия в сторону образования ацетилена: 
 
2СН4 -> С2Н2 + ЗН2 
 
Продукты (газовую смесь) необходимо быстро охладить, чтобы предотвратить разложение образовавшегося ацетилена. 
 
2.    Карбидный способ. Давно известным и достаточно удобным способом получения этина является гидролиз (обменное взаимодействие веществ с водой) некоторых карбидов, например гидролиз карбида кальция: 
 
СаС2 + 2Н20 —> Са(ОН)2 + С2Н2

Химические свойства Реакции присоединения 
Алкины относятся к непредельным соединениям и вступают в реакции присоединения. В основном это реакции электрофильного присоединения. 
 
1. Галогенирование (присоединение молекулы галогена). Алкин способен присоединить две молекулы галогена (хлора, брома).

2. Гидрогалогенирование (присоединение галогеноводорода). 
Реакция присоединения галогеноводорода, протекающая по электрофильному механизму, также идет в две стадии, причем на обеих стадиях выполняется правило Марковникова: 
СН3—С=СН + НВr —> СН3—СВr =СН2 
2-бромпропен 
СН3—СВr=СН2 + НВr —> СН3—СВr2—СН3 
2,2-дибромпропан 
3.    Гидратация (присоединение воды).

4.    Гидрирование алкинов. Алкины присоединяют водород в присутствии металлических катализаторов. Так как тройная связь содержит две реакционноспособные я-связи, алкины присоединяют водород в две ступени.

Тримеризация 
При пропускании этина над активированным углем образуется смесь продуктов, одним из которых является бензол: 
Окисление алкинов 
Этин (ацетилен) горит в кислороде с выделением очень большого количества теплоты: 
 
2С2Н2 + 502 —> 4С02 + 2Н20 + 2600 кДж

С2H2+4(O)=(при KMnO4)=HOOCCOOH- алкин обесцвечивает раствор перманганата калия и эта также явл качественной реакцией