Презентация по Химии "Алкины" - скачать смотреть бесплатно

в
молекуле

H – C ≡ C – H

Алкины

– это органические соединения,

углеводороды

непредельного

алифатического (ациклического) характера,

в молекуле которых между атомами углерода – одна тройная связь, и которые соответствуют общей формуле CnH2n-2.

Предельные
Ароматические
Непредельные

Ациклические

Карбоцик-лические

Гетероцик-лические

Алканы

Циклоалканы

Алкены

Алкадиены

Алкины

Циклоалкадиены

Циклоалкены

Циклоалкины

Арены

Алкины
Непредельные

Ациклические

соединения к данному классу.
Простейший алкин: C2H2 или H – C ≡ C – H этин или ацетилен,
В определении названия алкина по заместительной номенклатуре ИЮПАК положение кратной связи имеет при нумерации преимущество перед остальными.
CH3 Cl CH3
| | |
CH3 – CH – CH – C – C ≡ C – CH3
|
C2H5
4,6-диметил-4-этил-5-хлоргептин-2
По радикально-функциональной номенклатуре в основе названия лежит название простейшего алкина (ацетилен), атомы водорода которого замещены на определенный углеводородный радикал:
CH ≡ C – CH2 – CH2 – CH3
пропилацетилен

7 6 5 4 3 2 1

CH3 – C ≡ C – CH2 – CH3

метилэтилацетилен

– C ≡ C – C – H
| |
H H
Для алкинов характерны следующие виды изомерии:
Структурная изомерия:
а) изомерия углеродного скелета
б) изомерия положения кратной связи
в) изомерия положения заместителей (Hal, - NO2, SO2-OH и др.) в замещенных соединениях алкенов
Пространственная геометрическая изомерия для алкинов, в отличие от алкенов, не характерна.
Межклассовая изомерия (с алкадиенами, с циклоалканами).

CH2 – CH3
пентин-1
б) изомерия положения кратной связи
CH ≡ C – CH2 – CH2 – CH3
пентин-1
в) изомерия положения заместителей (Hal, - NO2, SO2-OH и др.) в замещенных соединениях алкинов
Cl
|
CH ≡ C – CH – CH2 – CH3

CH3
|
CH ≡ C – CH2 – CH3

1 2 3 4 5

1 2 3 4

2-метилбутин-1

C5H8

пентин-2

CH3–C ≡ C – CH2 – CH3

1 2 3 4 5

C5H8

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

3-хлорпентин-1

4-хлорпентин-1

Cl
|
CH ≡ C – CH2 – CH – CH3

1 2 3 4 5

C5H7Cl

характерна.
Межклассовая изомерия (с алкадиенами и с циклоалкенами):
CH3– CH ≡ CH ― CH2 – CH3

пентин-2

1 2 3 4 5

CH = CH
| |
CH2 CH2
\ /
CH2

циклопентен

C5H10

CH3–CH = C = CH – CH3

1 2 3 4 5

пентадиен-2,3

алкенов, закономерно повышаются при увеличении молекулярной массы соединения.
Алкины плохо растворимы в воде, но лучше, чем алканы и алкены.
Алкины имеют специфический запах.

C2H2 – C4H6
газы

C5H8 – C15H28
жидкости

C16H30 – …
твердые вещества

окисления
Реакции замещения
Реакции изомеризации
Реакции элиминирования (отщепления)

+

+

+

+

–

CH3

пропан

CH2 = CH – CH3

Реакции присоединения (двойное присоединение – в две стадии)

CH2 CH – CH3

–

–

–

+

H

–

H

|

|

(пропилен)

–

H

H

пропин

пропен

–

пропен

(пропилен)

+

H

–

H

|

|

CH3 – CH2 – CH3

H

H

–

I ступень

II ступень

CH ≡ C – CH3 + 2 H2 ? CH3 – CH2 – CH3

CH ≡ C – CH3 + H2 ? CH2 = CH – CH3

алкен

алкин

алкин

алкан

присоединение – в две стадии)

Br Br
| |
CH C – CH3

–

–

–

+

Br

–

Br

|

|

(1,2-дибромпропилен)

–

Br

Br

пропин

1,2-дибромпропен

–

1,2-дибромпропен

+

Br

–

Br

|

|

Br Br
| |
CH – C – CH3

Br

Br

–

I ступень

II ступень

CH ≡ C – CH3 + 2 Br2 ? CHBr2 – CBr2 – CH3

CH ≡ C – CH3 + Br2 ? CHBr = CBr – CH3

1,2-дигалогеналкен

алкин

алкин

1,1,2,2-тетрагалогеналкан

|

|

Br

Br

1 2 3

|

|

Br

Br

1,1,2,2,-тетрабромпропан

1 2 3

1 2 3

1 2 3

Реакция с бромной водой – качественная реакция на

алкины (бромная вода обесцвечивается).

присоединение – в две стадии)

Br
|
CH3 C CH2

–

–

–

+

H

–

Br

|

|

(2-бромпропилен)

–

H

Br

пропин

2-бромпропен

–

2-бромпропен

+

H

–

Br

|

|

Br
|
CH3 – C – CH3

Br

H

–

I ступень

II ступень

CH ≡ C – CH3 + 2 HBr ? CH3 – CBr2 – CH3

CH ≡ C – CH3 + HBr ? CH2 = CBr – CH3

2-галогеналкен

алкин

алкин

2,2-дигалогеналкан

|

Br

3 2 1

|

Br

2,2,-дибромпропан

1 2 3

1 2 3

3 2 1

(по правилу Марковникова)

–

–

–

3 2 1

(двойное присоединение – в две стадии)

CH3 C C H

–

–

–

+

H

–

OH

|

|

(виниловый спирт)

–

H

OH

этин

этенол

–

пропин

+

H

–

OH

|

|

CH3 C C H

OH

H

–

|

O

|

O

вторичный пропенол

3 2 1

(по правилу Марковникова): ацетилен образует альдегид, его

–

–

–

гомологи – кетоны (реакция Кучерова М. Г.)

–

–

–

–

|

H

H

|

H – C C

|

|

|

H

H

–

//

O

\

H

H

–

этаналь

–

–

–

–

–

–

–

|

|

H

H

|

H

CH3 C CH3

|

|

O

–

–

пропанон

диметилкетон

(пропенол-2)

|

I стадия – линейная

..– CH = CH – CH = CH –..

полиацетилен

(– CH = CH –)

структурное звено
полимера

(– C = CH –)
|
CH3

полипропин

пропин

HC CH

–

–

–

..

+

+

HC CH

t0, kt, P

+

..

–

–

–

..

+

HC CH

+

HC CH

+

..

–

–

–

–

|

|

|

|

–

–

–

–

–

ацетилен

t0, kt, P

t0, kt, P

HC ≡ CH

n

n

мономер

где n – это степень полимеризации

C ≡ CH
|
CH3

n

n

– CH – CH – CH –..
| |
..– CH = CH – CH = CH –..

Реакции присоединения (двойное присоединение – в две стадии)

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |
..– CH = CH – CH = CH –..
..– CH = CH – CH = CH –..

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |

| |
..– CH – CH – CH – CH –..
| |

= CH – CH ≡ CH

винилацетилен

HC CH

–

–

–

+

HC CH

t0, kt, P

–

–

–

HC CH

+

– C ≡ CH

–

–

|

|

–

ацетилен

–

H

(бутен-1-ин-3)

1 2 3 4

– C ≡ CH

H

в) циклотримеризация

(ароматизация)

CH
/ \\
HC CH
|| |
HC CH
\ //
CH

HC
HC

CH
CH

CH
CH

3 C2H2

C6H6

ацетилен

бензол

или

ацетилен

бензол

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

+

–

–

–

–

(недостаток) ?
2C2H2 + O2 (сильный недостаток) ?
Смеси ацетилена с воздухом или кислородом взрывоопасны;
ацетилен может также взрываться при ударах.

2 H2O

+

4 CO2 ↑

4 CO ↑

+

2 H2O

4 C

+

2 H2O

кислой среде) – конечным продуктом реакции являются карбоновые
кислоты.
(обесцвечивание раствора KMnO4 – это качественная реакция на
непредельные углеводороды: алкины обесцвечиваются быстрее, чем алкены)

2

O

Mn

K

–

O O
\\ //
H O – C – C – O H

Реакции окисления

H – C ≡ C – H

+

K

Mn

4

– C – C –

H

H

O

O

\\

//

O

O

–

+

8

+

4

H2O

8

KOH

+

8

MnO2

3

3

этандиовая кислота

(щавелевая кислота)

Но так как кислота взаимодействует со щелочью, то более правильно следует писать: 

H – C ≡ C – H

KMn O4

+

O O
\\ //
K O – C – C – O K

+

H2O

+

KOH

+

Mn O2

оксолат калия

C

-1

-1

+3

- 8ē

C

+3

-1

+3

2

2

+7

+4

Mn

+7

+ 3ē

Mn

+4

24

3

8

3

C2

-1

- 24ē

C2

+3

8

Mn

+7

+ 24ē

Mn

+4

3

8

3

8

3

3

3

8

8

8

8

2

3

2

3

8

2

8

3

ацетилен

ацетилен

KOH

O

C ≡ C

C – C

Mn

Mn

K

K

K

K

H

H

H

H

–

+

[O]

+

H2O

из KMnO4

O
//
– C
\
OH

+

O
\\
C –
/
HO

≡

≡

//

\\

O

O

/

\

O

O

H

H

+

– C

одноосновные карбоновые кислоты

R

R

R´

R´

ацетилен

этановая кислота

пропановая кислота

метил

этил

CH3– C

≡

C – H

≡

+

[O]

+

H2O

3

3

из KMnO4

O
//
CH3 – C
\
OH

O
\\
C –
/
HO

+

H

\\

//

\

/

CH3– C

O

O

O

O

H

H

+

O

Из монозамещенных гомологов ацетилена при окислении образуются соответствующая

одноосновная карбоновая кислота и муравьиная кислота,

которая тоже окисляется

до угольной кислоты,

разлагающейся на углекислый газ и воду.

непредельные углеводороды (алкины обесцвечиваются быстрее, чем алкены).

Обесцвечивание щелочного раствора KMnO4 – это качественная реакция на

пропин

уксусная кислота

муравьиная кислота

(т. е. H2CO3)

+

CO2↑

H2O

4

(метилацетилен)

угольная кислота

связанные с sp-гибридизованными атомами
углерода в молекулах алкинов, обладают значительной
подвижностью (что объясняется поляризацией связи ≡C–H), поэтому
они могут замещаться атомами металлов – в результате чего
образуются ацетилениды.
Способность к таким реакциям отличает алкины от
других непредельных углеводородов.

натрием в жидком аммиаке

– C ≡ C –

H

H

+

Na

– C ≡ C –

H

Na

+

2

2

H

2

моноацетиленид натрия

I ступень

ацетилен

– C ≡ C –

H

Na

+

2

2

2

Na

2

Na

– C ≡ C –

Na

+

H

2

II ступень

моноацетиленид натрия

диацетиленид натрия

Монозамещенные ацетилениды удобнее получать при участии амида натрия:

– C ≡ C –

H

H

+

ацетилен

Na

NH2

H

– C ≡ C –

Na

NH3 ↑

+

моноацетиленид натрия

Na

H

Na

H

Na

H

растворами солей меди (I) –
только монозамещенные ацетилена

CH3 – C ≡ C –

H

+

[

Cu

(

NH3

)

]

Cl

2

CH3 – C ≡ C –

Cu

↓

+

H

Cl

+

NH3

2

↑

метилацетилен

метилацетиленид меди (I)

CH3 – C ≡ C – CH3

+

[Cu(NH3)2]Cl

диметилацетилен

Данная реакция используется для очистки высших монозамещенных

алкинов.

Устойчивые во влажном состоянии, эти ацетилениды легко

взрываются в сухом виде!

H

Cu

NH3

раствором оксида серебра (I) –
только монозамещенные ацетилена

CH3 – C ≡ C –

H

+

[

Ag

(

NH3

)

]

OH

2

CH3 – C ≡ C –

Ag

↓

+

H2O

+

NH3

2

↑

метилацетилен

метилацетиленид серебра (I)

CH3 – C ≡ C – CH3

+

[Ag(NH3)2] OH

диметилацетилен

Данная реакция используется для очистки высших монозамещенных

алкинов.

Устойчивые во влажном состоянии, эти ацетилениды легко

взрываются в сухом виде!

H

Ag

NH3

C – CH3

бутин-2

бутин-1

спирт. р-р KOH; 170°

1 2 3 4

1 2 3 4

окислителя

С натрием в аммиачной среде

С аммиачным раствором солей меди (I) и серебра (I)

V. Реакции отщепления (элиминирования)

I. Реакции присоединения

C –

– C – H

H

|

H

|

H

+

H

1000°C

H – C ≡ C – H

+

3

H2

–

–

–

–

–

H

H

|

|

2 CH4

а) из метана

б) из этилена

1200°C

+

H2

H – C ≡ C – H

H – C = C – H

|

|

H

H

–

–

CH2 = CH2

CH ≡ CH

активных металлом (K, Mg)

OH
Ca
OH

Получение ацетилена

C2H2↑

CaC2

+

H2O

2

+

Ca(OH)2

C
|||
C

Ca

+

OH

–

H

–

OH

+

–

C – H
|||
C – H

H

–

Ca

H

H

спиртового раствора
щелочи или твердой щелочи при нагревании (по правилу Зайцева): 
при отщеплении галогенводорода от вторичных и третичных галогеналканов атом
водорода отщепляется от наименее гидрированного атома углерода.

Получение гомологов ацетилена

+

H

Br

H

Br

|

|

|

|

Na

OH

–

t°

CH3 – CH2 –C ≡ C – CH3

+

NaBr

2

+

2

H–OH

2,3-дибромпентан

пентин-2

(метилэтилацетилен)

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

Na

Br

OH

H

–

–

Br

–

–

H

Na

OH

–

2

CH3 – CH2 –C – CH

|

|

H

H

Br

Br

|

|

–

+

2

–

–

4 3 2 1

1,1-дибромбутан

–

–

Br

Br

H

H

Na

Na

Na

–

OH

OH

OH

t°

CH3 – CH2 –C ≡ CH

+

2

NaBr

+

2

H–OH

4 3 2 1

бутин-1

(этилацетилен)

–

–

CH3

Br

Na

+

CH3 – C ≡ C – CH2 – CH3

+

NaBr

1 2 3 4 5

метилацетиленид натрия

бромэтан

метилэтилацетилен

(пентин-2)

–

– CH2 – CH3

Br

Na