Alquinos lastnosti, struktura, nomenklatura, uporabe in primeri

The alquinos gre za ogljikovodike ali organske spojine, ki v svojih strukturah predstavljajo trojno vez med dvema ogljikoma. Ta trojna vez (is) velja za funkcionalno skupino s predstavitvijo aktivnega mesta molekule in je zato odgovorna za njihovo reaktivnost..

Čeprav se alkini ne razlikujejo veliko od alkanov ali alkenov, kažejo večjo kislost in polarnost zaradi narave njihovih vezi. Natančen izraz za opis te majhne razlike je tisto, kar je znano kot nenasičenost.

Alkani so nasičeni ogljikovodiki, medtem ko so alkini najbolj nenasičeni glede na prvotno strukturo. Kaj to pomeni? To je alkan H₃C-CH₃ (etan) lahko dehidrogeniramo do H₂C = CH₂ (eten) in nato HC≡CH (etin, ali bolje znan kot acetilen).

Upoštevajte, kako se med ogljiki oblikujejo dodatne vezi, število vodikov, vezanih na njih, upada. Ogljik s svojimi elektronskimi značilnostmi poskuša oblikovati štiri preproste vezi, tako da večja je nenasičenost, večja je težnja k reakciji (razen aromatičnih spojin)..

Po drugi strani pa je trojna vez veliko močnejša od dvojne vezi (=) ali preproste (-), vendar pri visoki ceni energije. Zato lahko večina ogljikovodikov (alkani in alkeni) tvorijo trojne vezi pri povišanih temperaturah.

Kot posledica visokih energij teh, in ko so zlomljene, sprostijo veliko toplote. Primer tega pojava je, ko se acetilen pogori s kisikom in se intenzivna toplota plamena uporabi za varjenje ali taljenje kovin (zgornja slika).

Acetilen je najpreprostejši in najmanjši alkin. Iz svoje kemijske formule se lahko drugi ogljikovodiki izrazijo z nadomestitvijo H za alkilne skupine (RC≡CR '). Enako se dogaja v svetu organske sinteze z velikim številom reakcij.

Ta alkin se proizvaja iz reakcije kalcijevega oksida iz apnenca in koksa, surovine, ki zagotavlja potreben ogljik v električni peči:

CaO + 3C => CaC₂ + CO

CaC₂ je kalcijev karbid, anorganska spojina, ki končno reagira z vodo, da tvori acetilen:

CaC₂ + 2H₂O => Ca (OH)₂ + HC'CH

Indeks

• 1 Fizikalne in kemijske lastnosti alkinov
  • 1.1 Polarnost
  • 1.2 Kislost
• 2 Reaktivnost
  • 2.1 Hidrogeniranje
  • 2.2 Dodajanje vodikovih halogenidov
  • 2.3 Hidracija
  • 2.4 Dodajanje halogenov
  • 2.5 Alkilacija acetilena
• 3 Kemijska struktura
  • 3.1 Razdalja povezav in priključkov
• 4 Nomenklatura
• 5 Uporabe
  • 5.1 Acetilen ali etin
  • 5.2 Naravni alkini
• 6 Primeri alkinov
  • 6.1 Tarična kislina
  • 6.2 Histrionikotoksin
  • 6.3 Cikutoksin
  • 6.4 Capillina
  • 6.5 Pargilin
• 7 Reference

Fizikalne in kemijske lastnosti alkinov

Polarnost

Trojna vez razlikuje alkine od alkanov in alkenov. Tri vrste ogljikovodikov so nepolarne, netopne v vodi in zelo šibke kisline. Vendar pa je elektronegativnost ogljikov dvojnih in trojnih vezi večja od enostavnih ogljikov.

V skladu s tem dajejo ogljiki, ki mejijo na trojno vez, induktivno negativno gostoto naboja. Iz tega razloga, kjer so C≡C ali C = C vezi, bo večja elektronska gostota kot v preostalem ogljikovem ogrodju. Posledično obstaja majhen dipolni moment, s katerim molekule medsebojno vplivajo dipol-dipolske sile.

Te interakcije so zelo šibke, če primerjate njihove dipolne momente z molekulami vode ali alkoholom. To se odraža v njegovih fizikalnih lastnostih: alkini imajo na splošno višje tališče in vrelišče v primerjavi z njihovimi manj nenasičenimi ogljikovodiki..

Tudi zaradi njihove slabe polarnosti so manj topni v vodi, vendar so topni v nepolarnih organskih topilih, kot je benzen..

Kislost

Tudi ta elektronegativnost povzroča vodik HCIsCR je bolj kisla kot katera koli druga prisotna v drugih ogljikovodikih. Zato so alkini bolj kislinske vrste kot alkeni in veliko več kot alkani. Vendar je njegova kislost v primerjavi s karboksilnimi kislinami še vedno zanemarljiva.

Ker so alkini zelo šibke kisline, reagirajo le z zelo močnimi bazami, kot je natrijev amid:

HC≡CR + NaNH₂ = HC1CNa + NH₃

Iz te reakcije dobimo raztopino natrijevega acetilida, ki je surovina za sintezo drugih alkinov.

Reaktivnost

Reaktivnost alkinov je razložena z dodajanjem majhnih molekul v njihovo trojno vez, kar zmanjšuje njihovo nenasičenost. To so lahko molekule vodika, vodikovi halogenidi, voda ali halogeni.

Hidrogeniranje

Majhna molekula H₂ To je zelo izmuzljiva in hitra, tako da se mora povečati verjetnost, da se dodajo trojni vezi alkinov, zateči k katalizatorjem..

To so običajno kovine (Pd, Pt, Rh ali Ni), ki so fino porazdeljene za povečanje površine; in na ta način je stik med vodikom in alkinom:

RC≡CR '+ 2H₂ => RCH₂CH₂R '

Posledica tega je, da se vodik "zasidra" v ogljike, tako da prekine vez, in tako naprej, dokler ni proizveden ustrezni alkan, RCH.₂CH₂R '. To ne le nasiči začetni ogljikovodik, ampak tudi spremeni njegovo molekularno strukturo.

Dodajanje vodikovih halogenidov

Pri tem se doda anorganska molekula HX, kjer je X lahko katerikoli izmed halogenov (F, Cl, Br ali I):

RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'

Hidracija

Hidracija alkinov je, ko dodajo molekulo vode, da se tvori aldehid ali keton:

RC≡CR '+ H₂O => RCH₂COR '

Če je R 'H, je aldehid; Če je to alkil, potem je to keton. V reakciji nastane spojina, poznana kot enol (RCH = C (OH) R ') kot intermediat..

Ta prenaša enolno obliko (C-OH) v ketonično obliko (C = O) v ravnotežju, imenovano tautomerizacija.

Dodajanje halogenov

V zvezi z dodatki so lahko tudi diatomske molekule halogenov zasidrane na ogljikove trojne vezi (X).₂= F₂, Cl₂, Br₂ ali I₂):

RC≡CR '+ 2X₂ => RCX₂-CX₂R '

Alkilacija acetilena

Druge alkine lahko pripravimo iz raztopine natrijevega acetilida z uporabo alkil halida:

HC'CNa + RX => HC≡CR + NaX

Če je na primer metil jodid, potem je nastali alkin:

HC≡CNa + CH₃I => HC≡CCH₃ + NaX

HC≡CCH₃ je vrh, znan tudi kot metilacetilena.

Kemijska struktura

Kakšna je struktura alkinov? Na zgornji sliki je prikazana acetilenska molekula. Iz nje lahko jasno vidite linearno geometrijo povezave C≡C.

Torej, kjer je trojna vez, mora biti struktura molekule linearna. To je druga pomembna razlika med njimi in ostalimi ogljikovodiki.

Alkani so ponavadi predstavljeni kot zigzagi, ker imajo hibridizacijo sp³ in njene povezave so 109 ° narazen. Pravzaprav so veriga tetraedra, ki je kovalentno pritrjena. Medtem ko so alkeni ploski s sp hibridizacijo² njegovih ogljikov, natančneje tvorijo trigonsko ravnino z vezmi, ločenimi s 120 °.

V alkinah je orbitalna hibridizacija sp, to pomeni, da imajo 50% znakov s in 50% znaka p. Obstajata dve sp hibridni orbitali, ki sta povezani z atomi H v acetilenu ali alkilni skupini v alkinih.

Razdalja, ki ločuje oba H ali R, je 180º, poleg tega pa lahko samo na ta način čiste p orbitale ogljikov tvorijo trojno vez. Zato je povezava -C≡C- linearna. Videti strukturo katerekoli molekule -C≡C- izstopa v tistih območjih, kjer je skelet zelo linearen.

Oddaljenost povezav in najemnine terminala

Ogljiki v trojni vezi so manj oddaljeni kot v dvojni ali preprosti vezi. Z drugimi besedami, C≡C je krajši od C = C in C-C. Zaradi tega je povezava močnejša, ker dve povezavi π prispevata k stabilizaciji enostavne povezave σ.

Če je trojna vez na koncu verige, potem je to terminalni alkin. Zato mora biti formula omenjene spojine HC≡CR, kjer H označuje konec ali začetek verige.

Če je na drugi strani notranja trojna povezava, je formula RC≡CR ', kjer sta R in R' desna in leva stran niza.

Nomenklatura

Kako se imenujejo alkini po pravilih, ki jih narekuje IUPAC? Enako kot so bili imenovani alkani in alkeni. Če želite to narediti, spremenite pripono -ano ali -eno s pripono -ino.

Na primer: HC≡CCH₃ imenovan je propino, ker ima tri ogljike, kot je propan (CH₃CH₂CH₃). HC≡CCH₂CH₃ je 1-butin, ki je terminalni alkin. Toda v primeru CH₃C≡CCH₃ je 2-butin, in v tem je trojna vez ni terminalna, ampak notranja.

CH₃C≡CCH₂CH₂(CH₃)₂ je 5-metil-2-heksino. Ogljiki začnejo šteti od strani, ki je najbližje trojni vezi.

Druga vrsta alkinov so cikloalkini. Za njih zadostuje, da nadomesti pripono -ano za -ino ustreznega cikloalkana. Torej je ciklopropan, ki ima trojno vez, imenovan ciklopropin (ki ne obstaja)..

Če sta dve trojni povezavi, se ime doda predpona di-. Primeri so HC≡C-C = H, diacetilen ali propadino; in HC1C-C-C2H, butadiino.

Uporabe

Acetilen ali etin

Najmanjši alkini zgostijo možno število uporab teh ogljikovodikov. Iz nje lahko s pomočjo alkiliranja sintetiziramo druge organske spojine. Prav tako je podvržen oksidacijskim reakcijam, da med drugim pridobimo etanol, ocetno kislino, akrilno kislino.

Druga njegova uporaba je sestavljena iz zagotavljanja vira toplote za vzbujanje elektronov atomov; natančneje kationov kovin pri določanju z absorpcijsko-atomsko emisijo, široko uporabljena spektroskopska tehnika.

Naravni alkini

Edine obstoječe metode za pripravo alkinov niso samo sintetične ali z uporabo toplote v odsotnosti kisika, ampak tudi biološke.

V teh encimih se uporabljajo imenovani acetilenaze, ki lahko dehidrogenira dvojno vez. Zaradi tega so pridobljeni številni naravni viri alkinov.

Zaradi tega se lahko iz teh virov izvlečejo strupi, protistrupi, zdravila ali druge spojine, ki zagotavljajo nekatere koristi; zlasti ko gre za zdravje. Možnosti so številne pri spreminjanju prvotnih struktur in jih podpirajo kot nove alkine.

Primeri alkinov

Doslej so bili omenjeni številni primeri alkinov. Vendar pa nekateri prihajajo iz zelo specifičnih virov ali imajo posebne molekularne strukture: to so poliacetileni.

To pomeni, da lahko obstaja več kot ena trojna vez, ki je del zelo velike strukture in ne le preprosta ogljikova veriga.

Tarična kislina

Tarična kislina prihaja iz rastline, ki se nahaja v Gvatemali in se imenuje Picramnia tariri. Izloča se posebej iz olja njegovih semen.

V svoji molekularni strukturi lahko opazimo eno samo trojno vez, ki loči nepolarni rep od polarne glave; zato se lahko obravnava kot amfipatska molekula.

Histrionicotoxin

Histrionikotoksin je strup, ki ga izloča koža žab iz Kolumbije, Brazilije in drugih latinskoameriških držav. Ima dve trojni konjugirani povezavi z dvojno povezavo. Oba sta terminalna in sta ločena z obročem šestih ogljikov in cikličnim aminom.

Cicutoxin

Iz molekularne strukture cikotoksina, kje so trojne vezi? Če so dvojne vezi ravne, ko gledajo v desno in so enostavne povezave tetraedrske, kot v ekstremih, so trojice linearne in so na pobočju (\ t.

Ta spojina je sestavljena iz nevrotoksina, ki ga najdemo predvsem v rastlini vodne kaše.

Capillina

Je alkin, prisoten v eteričnem olju rastlin Artemis, ki se uporablja kot protiglivično sredstvo. Vidite lahko dve zaporedni trojni vezi, bolj pravilno konjugirani.

Kaj to pomeni? Da trojne vezi resonirajo po celotni ogljikovi verigi in vključuje dvojno vez C = O, ki odpira C-O^-.

Pargilina

Je alkin z antihipertenzivnim delovanjem. Analiziramo njegovo strukturo v delih: benzilna skupina na levi, terciarni amin v sredini in propinil na desni; to je skupina končnih konic.

Reference

1. Francis A. Carey. Organska kemija Karboksilne kisline. (šesta izdaja, str. 368-397). Mc Graw Hill.
2. Brennan, John. (10. marec 2018). Primeri Alkina. Sciencing. Vzeto iz: sciencing.com
3. BYJU'S. (2018). Triple Bond v Alkynesu. Vzeto iz: byjus.com
4. Enciklopedija primerov (2017). Alquinos. Vzpostavljeno iz: ejemplos.co
5. Kevin A. Boudreaux. Alkini. Vzeto iz: angelo.edu
6.  Robert C. Neuman, Jr. Alkenes in Alkynes. [PDF] Vzeto iz: chem.ucr.edu