Подготовка к ЕГЭ по химии. Алкины.
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии

АЛКИНЫ -углеводороды, содержащие в молекуле одну ТРОЙНУЮ связь.

       Общая формула алкинов: CnH2n-2

Тройная связь является комбинацией из одной σ- и двух π-связей, образуемых двумя sp-гибридизованными атомами углерода. σ-Cвязи, образуемые sp-гибридными орбиталями углерода, располагаются на одной прямой (под углом 1800 друг к другу).

    Поэтому молекула ацетилена имеет линейное строение:

Номенклатура алкинов.

    Первый член гомологического ряда – этин имеет историческое название:

                  НС≡СН  ацетилен. 

    По систематической номенклатуре названия ацетиленовых углеводородов производят от названий соответствующих алканов (с тем же числом атомов углерода) путем замены суффикса –ан на –ин:

             H-C≡C-H  - этИН         СН3-С≡С-Н – пропИН и т.д.

    Главная цепь выбирается таким образом, чтобы она обязательно включала в себя тройную связь (т.е. она может быть не самой длинной).

Виды изомерии алкинов.

1.Изомерия положения тройной связи (начиная с С4Н6):

HC≡C-CH2-CH3               H3C-C≡C-CH3

бутин-1                            бутин-2

2.Изомерия углеродного скелета (начиная с С5Н8):

НС≡С-СН2-СН2-СН3     НС≡С-СН-СН3

                                            ∣

                                           СН3

3.Межклассовая изомерия с алкадиенами  ( начиная с С3Н4)  и циклоалкенами (начиная с С4Н6):

HC≡C-CH2-CH3    СН2=СН-СН=СН2     СН=СН

     бутин-1           бутадиен              ∣      ∣      циклобутен

                                                       СН2-СН2  

ПОЛУЧЕНИЕ АЛКИНОВ.

СВОЙСТВА АЛКИНОВ

1. Реакции присоединения.

А. Гидрирование: 

В присутствии металлических катализаторов (Pt, Ni) алкины присоединяют водород с образованием алкенов (разрывается первая π-связь), а затем алканов (разрывается вторая π-связь):

При использовании менее активного катализатора [Pd/CaCO3/Pb(CH3COO)2] гидрирование останавливается на стадии образования алкенов.

Б. Галогенирование: 

Электрофильное присоединение галогенов к алкинам протекает медленнее, чем для алкенов (первая π-связь разрывается труднее, чем вторая):

Алкины обесцвечивают бромную воду (качественная реакция).

В. Гидрогалогенирование. 

Присоединение галогеноводородов также идет по электрофильному механизму. Продукты присоединения к несимметричным алкинам определяются правилом Марковникова:

Г. Гидратация (реакция Кучерова):

   Присоединение воды в присутствии катализатора соли ртути (II) идет через образование неустойчивого енола, который изомеризуется в альдегид или кетон.

Если гидратации подвергается АЦЕТИЛЕН, то образуется уксусный альдегид.

Из всех остальных алкинов при гидратации образуются кетоны (так как присоединение протекает по правилу Марковникова).

2. Димеризация и тримеризация алкинов.

1) Димеризация под действием водно-аммиачного раствора CuCl:

2) Тримеризация ацетилена над активированным углем приводит к образованию бензола (реакция Зелинского):

3. Кислотные свойства алкинов с концевой тройной связью.

     Образование солей:  концевые атомы водорода у ацетилена и алкинов-1 могут замещаться атомами металла. При этом образуются соли – ацетилениды:

            СН3-С≡С-Н + NaNH2   🡪     СН3-С≡С-Na + NH3 

                         амид натрия        ацетиленид натрия

   При взаимодействии ацетилена (или R–C≡C–H) с аммиачными растворами оксида серебра или хлорида меди (I) выпадают осадки нерастворимых ацетиленидов:

HC≡CH + 2[Cu(NH3)2]OH 🡪   CuC≡CCu + 4NH3 + 2H2O  

Образование серовато-белого осадка ацетиленида серебра (или красно-коричневого - ацетиленида меди) служит качественной реакцией на концевую тройную связь.

AgC≡CAg + Н2О – реакция не идет

AgC≡CAg + 2НСl 🡪 НC≡CН + 2АgCl

1. Окисление алкинов:

    Алкины обесцвечивают раствор KMnO4, что используется для их качественного определения.

1) Ацетилен окисляется раствором перманганата калия до соли щавелевой кислоты – оксалата калия (в нейтральной среде) или до щавелевой кислоты (кислая среда):    

3НС≡СН + 8KMnO4 + 4H2O 🡪 3НООС-СООН + 8MnO2↓+ 8KOH

                                           щавелевая кислота

3НС≡СН + 8KMnO4 🡪 2K2C2O4 + 8MnO2 ↓+ 2KOH + 2H2O

                               оксалат калия

2) Алкины окисляются перманганатом калия с расщеплением тройной связи и образованием карбоновых кислот:

5С2Н2  +  8KMnO4  + 12Н2SО4 🡪 5НООС-СООН + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O

5R-C≡СН + 8KMnO4 + 12Н2SО4 🡪 5R-СООН + 5CO2 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O

5R-C≡С-R1 + 6KMnO4 + 9Н2SО4 🡪 5R-СООН + 5R1-COOH +6MnSO4 +3K2SO4 + 4H2O