АЛКИНЫ Углеводороды, содержащие тройную углерод –углерод- ную связь СС называются алкинами. Общая формула алкинов: С n H 2n-2 Структу

Содержание

Слайд 2

АЛКИНЫ Ацетилен С2H2: строение схема σ-связей негибридизо- ванные облака схема π-связей

АЛКИНЫ

Ацетилен С2H2: строение

схема
σ-связей

негибридизо-
ванные облака

схема
π-связей

σ σ σ

H−C−C− H

H―C ― C―H

Молекула ацетилена линейна:

1,2A0

1,06A0

Слайд 3

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИНОВ Промышленные способы получения ацетилена: 1. Из природного газа при

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИНОВ

Промышленные способы получения ацетилена:

1. Из природного газа при крекинге нефти:

2CH4

C2H2 + 3H2↑

2. Пиролиз смеси метана с его гомологами:

C2H6 C2H2 + 2H2↑

2C3H8 3C2H2 + 5H2↑

Слайд 4

Лабораторные способы получения ацетилена: CaC2 + 2H2O 3C2H2 + Са(ОH)2 ОБЩИЕ

Лабораторные способы получения ацетилена:

CaC2 + 2H2O 3C2H2 + Са(ОH)2

ОБЩИЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА

АЛКИНОВ

Тройная −С≡С− связь образуется таким же путем, как и двойная: в результате отщепления атомов или групп от двух соседних атомов углерода:

−C≡C−

W

Z

−C = C−

W

Z

X

Y

−C– C−

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИНОВ

Слайд 5

1. Дегидрогалогенирование дигалогеналканов: Общая схема: Пример: Br2 KOH (спирт) Br Br CH3CH−CH2 СH3−CH═CH2 МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛКИНОВ

1. Дегидрогалогенирование дигалогеналканов:

Общая схема:

Пример:

Br2

KOH
(спирт)

Br Br

CH3CH−CH2

СH3−CH═CH2

МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛКИНОВ

Слайд 6

NaNH2 пропин СH3CH═CH Br CH3−C≡CH Na+NH2- или Na −C≡CR + Na+X–

NaNH2

пропин

СH3CH═CH

Br

CH3−C≡CH

Na+NH2-
или Na

−C≡CR + Na+X–

RX

−C≡C–:Na+

−С≡СH

(R-первичный алкил; X=Cl,Br,I)

МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛКИНОВ

2.

Реакция ацетиленидов натрия с первичными
алкилгалогенидами:

- НBr

- НBr

Слайд 7

Пример: CH≡C−Na + CH3I CH≡C−CH3 + NaI ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКИНОВ Напоминают

Пример:

CH≡C−Na + CH3I CH≡C−CH3 + NaI

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКИНОВ

Напоминают алкены и алканы:

низшие алкины С2-С4 представляют собой газы; С5-С16 – жидкости; высшие-твердые вещества. Растворимость в воде мала.

МЕТОДЫ СИНТЕЗА АЛКИНОВ

Слайд 8

Для алкинов характерны две группы реакций: 1. Реакции электрофильного присоединения. 2.

Для алкинов характерны две группы реакций:
1. Реакции электрофильного присоединения.
2. Реакции,

обусловленные кислотностью водород- ного атома, связанного с атомом углерода тройной связи.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКИНОВ

Химия алкинов - химия тройной

−С≡С− связи.

Слайд 9

1. РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ Алкины, как и алкены, вступают в реакции

1. РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

Алкины, как и алкены, вступают в реакции электрофильного

присоединения, т.к. у них имеются довольно доступные для атаки π-электроны.
Однако π-электроны тройной связи сосредоточены у ядер атомов углерода и менее доступны для атаки электрофильными реагентами, чем π-электроны двойной связи. По этой причине тройная связь менее реакционноспособна по отношению к электрофиль-ным реагентам, чем двойная.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКИНОВ

Слайд 10

Механизм присоединения такой же как для алкенов самый, но каждая тройная

Механизм присоединения такой же как для алкенов самый, но каждая

тройная связь может присоединить две молекулы реагента.

МЕХАНИЗМ ПРИСОЕДИНЕНИЯ:

E+

:Nu–

E−C═C+

E−C═C−Nu

−C≡C−

Nu

E

E−C−C−Nu

E

E−C−C+−Nu

E−C═C−Nu

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛКИНОВ

1. Реакции электрофильного присоединения

Слайд 11

Примеры: 1.Присоединение галогеноводородов: Общая cхема: HX = HCl, HBr, HI HX

Примеры:

1.Присоединение галогеноводородов:

Общая cхема:

HX = HCl, HBr, HI

HX

HX

−C≡C−

X

Н

−C=C−

X

X

Н

Н

−C−C−

1. РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АЛКИНОВ
Слайд 12

CH≡CH + HCl CH2═CH−Cl винилхлорид CH3−CH−I СH2═CH−Cl + HI Алкилзамещенные ацетилены

CH≡CH + HCl CH2═CH−Cl

винилхлорид

CH3−CH−I

СH2═CH−Cl + HI

Алкилзамещенные ацетилены R−С≡СH присоединя-ют галогеноводород

по правилу Марковникова:

Br

HBr

HBr

Br

R−C═CH2

R−С≡СH

Br

R−C−CH3

1.Присоединение галогеноводородов:

РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

Cl

Слайд 13

2. Присоединение галогенов: Общая схема: X2= Cl2, Br2 Пример: пропин 1,1,2,2-тетра-

2. Присоединение галогенов:

Общая схема:

X2= Cl2, Br2

Пример:

пропин

1,1,2,2-тетра-

Br

Br

Br

CH3−C−CH

Br

Br

CH3−C=CH

CH3−C≡CH

Br

РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

(метилацетилен)

бромпропан

Слайд 14

3. Присоединение воды (гидратация) Общая схема: H+,Hg2+ H ОH –C =

3. Присоединение воды (гидратация)

Общая схема:

H+,Hg2+

H

ОH

–C = C–

−C≡C− + H2O

H

H

О

–C–C–

Пример: реакция Кучерова

(1881г)

H2SO4
Hg2+

Н

[CH2=C–OН]

Н

CH3−C═O

уксусный альдегид

РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

Слайд 15

4. Гидрирование алкан алкин H H H H –C – C–

4. Гидрирование

алкан

алкин

H

H

H

H

–C – C–

–C ≡ C–

РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ

H2

Ni (Pt, Pd)

Гидрирование можно

остановить на стадии алкена, используя частично отравленный Pd-катализатор, называ-емый катализатором Линдлара. Получается цис-изомер алкена. В другом методе алкины можно восстановить натрием в жидком аммиаке; в этом случае получается транс-алкен.

5. Присоединение циановодорода

В присутствии СuCl, находящегося в растворе HCl при 80 0С ацетилен присоединяет циановодород:

Н–C ≡ C–Н + НСN(г)

СuCl в HCl

Н2C = CН‒СN(ж)

Слайд 16

2. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ Алкины с концевой тройной связью реагируют

2. РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ

Алкины с концевой тройной связью реагируют с

некоторыми основаниями, при этом концевой атом водорода замещается ионом металла. В такую реакцию с алкинами вступают амид натрия в жидком аммиаке, соли меди (I) и серебра в водно-аммиачном растворе:

R–C ≡ CH + NaNH2(NH3)

R–C ≡ CNa

R–C ≡ CH + Cu+(водн.)

R–C ≡ CCu (тв) + H+

R–C ≡ CH + Ag+(водн.)

R–C ≡ CAg (тв) + H+

2. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ.

АЛКИНЫ ‒ ОЧЕНЬ СЛАБЫЕ КИСЛОТЫ

Слайд 17

2. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ. Согласно Бренстеду-Лоури, кислоты представляют собой вещества, отдающие протон,

2. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ.

Согласно Бренстеду-Лоури, кислоты представляют собой вещества, отдающие

протон, а основания – вещества, присоединяющие протон.(H+).

НЕКООРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ

Отсюда следует: кислотность – способность веществ отдавать протон (Н+); основность – способность присоединять протон.

Слайд 18

Кислотность вещества зависит от характера атома, с которым связан водород: кислотность

Кислотность вещества зависит от характера атома, с которым связан водород: кислотность

вещества тем больше, чем выше электроотрицательность и больше размер атома, с которым связан водород:

H−CH3 < H−NH2 < H−OH < H−F
H−SH < H−Cl

в периодах:

в группах:

H−F < H−Cl < H−Br < H−I < H−OH < H−SH < H−ScH

2. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ.

НЕКООРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ

Кислотность растет:

Слайд 19

Углерод, связанный тройной связью является более электроотрицательным по сравнению с углеродом,

Углерод, связанный тройной связью является более электроотрицательным по сравнению с

углеродом, связанным простой или двойной связью.
Это объясняется увеличением доли s-компоненты в гибридной sp-орбитали: больший s-характер гибридной орбитали обуславливает более прочную связь электронов с ядром атома углерода, т.к. s-орбиталь находится ближе к ядру, чем p-орбиталь:

2. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ. ПРИЧИНА

Слайд 20

орбитали увеличение полярности связи C−H увеличение кислотных свойств водорода Таким образом

орбитали

увеличение полярности связи C−H

увеличение кислотных свойств водорода

Таким образом водород,

связанный с атомом углерода тройной связи, как в ацетилене или любом другом алкине с тройной связью на конце цепи (R−C≡C−H) проявляет значительную подвижность и способность отщепляться в виде иона Н+.

2. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ. ПРИЧИНА

увеличение доли

s-компоненты

в гибридной

Слайд 21

Гомолитический разрыв связи с образованием радикалов затруднен, а гетеролитический протекает легче:

Гомолитический разрыв связи с образованием радикалов затруднен, а гетеролитический протекает

легче:

H−C≡C−H H−C≡C∙ + H∙

H−C≡C−H H−C≡C-: +H+

В абсолютном плане кислотность ацетилена мала:

NH3 < HC≡CH < H2O

2. КИСЛОТНОСТЬ АЛКИНОВ. ПРИЧИНА

Ацетилен более слабая кислота, чем вода !!

Слайд 22

КИСЛОТНЫЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНА И АЛКИНОВ: (R−C≡CH) проявляются, например, в их реакциях

КИСЛОТНЫЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНА
И АЛКИНОВ:

(R−C≡CH) проявляются, например, в их реакциях с

ионами Na+, Ag+, Cu+ ;

В этих реакциях образуются солеобразные продукты – ацетилениды:

Слайд 23

4. R−C≡C−R + Ag+(Cu+) реакция не идет При действии воды на

4. R−C≡C−R + Ag+(Cu+)

реакция не идет

При действии воды на

ацетиленид натрия образуется NaOH и ацетилен: более слабая кислота (HС≡С−H) вытесняется из ее соли более сильной кислотой (H−OH):

H−OH + HC≡C: Na HC≡C−H + NaOH

более сильная
кислота

более слабая
кислота

КИСЛОТНЫЕ СВОЙСТВА АЦЕТИЛЕНА И АЛКИНОВ:


+

Слайд 24

АЦЕТИЛЕНИДЫ. Нуклеофильное замещение Образование нерастворимых ацетиленидов тяжелых металлов (Ag, Cu) является

АЦЕТИЛЕНИДЫ. Нуклеофильное замещение

Образование нерастворимых ацетиленидов тяжелых металлов (Ag, Cu) является

качественной реакцией на атом водорода при тройной связи.
При высушивании эти ацетилениды ВЗРЫВАЮТ. Их следует разлагать, нагревая с HNO3, пока они влажные.

Взаимодействие ацетиленидов натрия с галогенпроизводными: реакции замещения и элиминирования

Ацетилениды натрия используются для синтеза высших алкинов, например:

HC≡C−:Na+ + X: C2H5

HC≡C−C2H5+Na+:X−

(X=Cl, Br, I.)

δ−

δ+

Слайд 25

Ион ацетиленида может реагировать с галогенпроизводным по двум направлениям: атакуя углерод

Ион ацетиленида может реагировать с галогенпроизводным по двум направлениям: атакуя

углерод (реакция замещения) или атакуя водород (реакция элиминирования):

–C–C–

Х

H

НС≡С–C–C–

+ X–

2. атака по Н, элиминирование

–C=C–

+ X− + HC≡CH

H

X

–C–C–

:C≡CH

АЦЕТИЛЕНИДЫ. Замещение и элиминирование

1. атака на С, замещение:

HC≡C:



Слайд 26

АЛКИНЫ Элиминирование возрастает RX= первичный, вторичный, третичный Замещение возрастает КОНКУРЕНЦИЯ ЭЛИМИНИРОВАНИЯ И ЗАМЕЩЕНИЯ

АЛКИНЫ

Элиминирование возрастает

RX= первичный, вторичный, третичный

Замещение возрастает

КОНКУРЕНЦИЯ ЭЛИМИНИРОВАНИЯ
И ЗАМЕЩЕНИЯ

Слайд 27

АЛКИНЫ. ПРИМЕНЕНИЕ Ацетилен СH≡CH Тетрахлорэтан Cl2CH−CHCl2 Трихлорэтилен ClCH═CCl2 Винилхлорид СH2═CHCl Уксусный

АЛКИНЫ. ПРИМЕНЕНИЕ

Ацетилен
СH≡CH

Тетрахлорэтан
Cl2CH−CHCl2

Трихлорэтилен
ClCH═CCl2

Винилхлорид
СH2═CHCl

Уксусный альдегид
CH3−CHO

Уксусная кислота
СH3−COOH

Альдоль
CH3−CHOH−CH2CHO

Бутадиен
CH2═CH−CH═CH2

Синтетический
каучук

Акриловая кислота
CH2═CH−COOH

Акрилонитрил
CH2═CH−CN

Виниловые эфиры
CH2═CH−OR