Непредельные ненасыщенные углеводороды ряда ацетилена (алкины)
Углеводороды, в молекулах которых атомы углерода связаны друг с другом тройной связью (С≡С), называются ацетиленовыми углеводородами или алкинами. Общая формула ацетиленовых углеводородов с одной тройной связью СnH2n-2. Атомы углерода в ацетиленовых углеводородах находятся в третьем валентном состоянии, которому соответствует sp-гибридизация.
Тройная связь образована одной σ-связью (перекрывание двух гибридизированных sp-атомных орбиталей) и двумя π-связями (перекрывание двух негибридизированных р-орбиталей от каждого соседнего углеродного атома). σ-Связь в тройной связи расположена на одной линии, представляющей собой ось трёх σ-связей. Две π-связи расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, которые в сумме создают электронное облако, близкое к «цилиндрическому» («веретенообразному») облаку σ-связи. Это снижает активность π-связей ацетилена, вследствие чего многие реакции присоединения у ацетилена протекают труднее, чем у этилена.
Для ацетилена и его гомологов, у которых сохраняется одна связь С –Н, характерно проявление слабых кислотных свойств. Атомы водорода могут замещаться на атомы металла (серебро, медь, натрий). Причина кислотных свойств Н-атома, связанного с атомом углерода при тройной связи, - повышенная электроотрицательность С-атома в состоянии sp-гибридизации. Такое свойство не существует ни у этиленовых, ни у предельных углеводородов.
Номенклатура и изомерия
Названия ацетиленовых углеводородов с одной тройной связью по международной номенклатуре составляются из названия соответствующего предельного углеводорода с изменением окончания «ан» на «ин». Для определения положения тройной связи главную цепь, обязательно включающую тройную связь, нумеруют так, чтобы положению кратной связи соответствовал наименьший порядковый номер. По рациональной номенклатуре за основу берётся родоначальник гомологического ряда – ацетилен, а остальные члены гомологического ряда рассматриваются как его производные, в которых атом водорода замещён на соответствующий радикал.
4 3 2 1 6 5 4 3 2 1
СН3СН2С≡СН СН3СН2С≡С – СН – СН3
бутин – 1 │
этилацетилен СН3
2- метилгексин – 3
этил – изопропилацетилен
Для алкинов кроме изомерии углеродного скелета возможна также изомерия положения тройной связи.
Таблица 7
Некоторые способы получения непредельных углеводородов
Название реакции |
Примеры |
Разложение карбида кальция водой (гидролиз) Дегидрогалогенирование (действие спиртового раствора щёлочи на дигалогенопроизводные углеводородов) Дегидрирование (крекинг или пиролиз природного газа или углеводородов нефти) Электрокрекинг |
СаС2 + 2Н2О → С2Н2 + Са(ОН)2
СН3–СН2–СНСl2 + 2KOH → CH3-C≡CH + 2KCl + 2H2O
C2H6
2СН4
|
C2H2
+ 2H2
С2Н2
+ 3Н2Таблица 8