ALKINY

Wzór ogólny

CnH2n-n

Alkiny- węglowodory zawierające oprócz pojedynczych wiązań jedno wiązanie potrójne. Alkiny przechodzą w alkany w wyniku reakcji addycji wodoru. Nazywa się je również węglowodorami nienasyconymi ponieważ zawierają wodór w ilości mniejszej niż maxymalnie możliwa. To nienasycenie można zlikwidować również innymi subst. Niż wodór.

Najprostszym przedstawicielem alkinów jest acetylen C2H2. w cząst. Acetylenu trzy pary elektronów wiążą dwa atomy węgla , czyli są połączone wiązaniem potrójnym.

H:C:::C:H

-C≡C-

to wiązanie potrójne węgiel-węgiel składa się z mocnego wiązania ( sigma ) i dwóch słabych wiązań π. Atomy węgla są związne ze sobąsilniej i dlatego odległość C-C w cząsteczce etylenu czy etanu, tzn. potrójne wiązaniewęgiel-węgiel jest krótsze od podwójnego czy pojedynczego wiązania C-C.

Nazewnictwo

Alkiny tworzą szereg homologiczny podobnie jak alkany i alkeny dlatego poszczególne człony różnią się o element - CH2-

Nazwy alkinów tworzy się wg dwóch systemów:

• Jako pochodne acetylenu- przez zastąpienie jednego lub obu at wodoru grupom alkinowym

H-C≡C-C2H2

etyloacetylen (1- butyn)

CH3-C≡C-CH3

Dimetyloacetylen ( 2-butyn)

CH3-C≡C-CH(CH3)2 metyloizonoacetylen (2-metylo-2-pentyn )

• Nazwy systematyczne przy bardziej złożonych alkinach: reguły takie same jak alkenów z tym że końcówkę ---en, -in

Alkiny są bardziej reaktywne niż alkany, są nietrwałe i podlegają wielu samorzutnym reakcjom.

Wł. Fizyczne acetylenu:

Gaz, bezbarwny, bezwonny, lżejczy od powietrza , nie rozp się w wodzie, rozp się w innych rozp organicznych, ze względu na to, że w podwyższonej temp zachodzi wybuchowy rozkład acetylenu przechowuje się go po rozpuszczeniu w acetonie.

Otrzymywanie acetylenu:

1. na skalę przemysłową przez pirolizę metanu ( temp łuku elektrycznego)

2CH4→C2T2+3H2

metan acetylen

2. na skalę przemyslową z węgliku wapnia ( karbidu)

3C+CaO→CaC2+CO

CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2

Karbid acetlen

Otrzymywanie alkinów:

1. dehydrohalogenacja difluorowcoalkanów ( do pochodnej alkanu mającej dwa atomy fluorowca na sąsiednich atomach węgla są odkrywane dwie cząsteczki fluorowcopochodnych )

KOH,Na NH2

H3C- CH-CH2-------------------------->H3C-C≡CH

׀ ׀ _2HBr propyn

Br Br

1,2- dibromopropan

2. dehalogenacja ( oderwanie czterech atomów fluorowca od tetrahalogenków)

Br Br

| |

H3C-C-CH+ 2Zn ------>H3C-C≡CH+ 2ZnBr2

| | propyn

Br Br

3. piroliza

1500ºC

2CH4 ----------------------> H-C ≡ C-H +H2

Właściwości chemiczne acetylenu i innych alkinów:

1. ulegają reakcjom addycji do wiązania potrójnego aż do całkowitego wysycenia wiązania

1. przyłączenie bromu lub chromu

H-C≡C-H+CL2 →H-C═C-H

Etyn ‌ ‌

CL CL

1,2-dichloroeten

CL CL

‌ ‌

H-C═C-H+CL2→H-C-C-H

‌ ‌ ‌ ‌

CL CL CL CL

1,2-dichloroeten 1,1,2,2-tetrachloroeten

2. addycja cząsteczek chlorowodoru lub bromowodoru

HC═CH+HCL→H2C═CH

etyn ‌

CL

1. chloroeten

CL

‌

H2C═CH+HCL→H3C-CH

‌ ‌

CL CL

1-chloroeten 1,1-dichloroetan

c) addycja wody do wiązania podwójnego ( otrzymywanie aldehydów i ketonów )

H

‌

H-C≡C-H+H2O→H-C≡C-H→H-C-C-H

Acetylen ‌ ‌ ‌ ‌‌ ‌

H OH H OH

Nietrwały enol acetol- aldehyd octowy

H

H2SO4 ‌

H-C≡C-CH3+H20-----------------------------›H-C═C-CH3→H-C-C-CH3

Propyn H2SO4 ‌ ‌ ‌ ‌‌ ‌‌

H OH H O

Nietrwała forma aceton

Enolowa acetonu keton

2. reakcja uwodornienia

kat.

H-C≡C-H+H2 ------›H-C=C-H

Etyn ‌ ‌

H H

Eten

H H

Kat. ‌ ‌

H-C=C-H+H2--------------›H-C-C-H

‌ ‌ ‌ ‌

H H H H

Eten etan

H2 H2

HC≡CH----------------›H2C= CH2------------------›H3C- CH3

Acetylen kat. Etylen kat. Etan

3. reakcja polimeryzacji

a) reakcja acetylenu z kwasem octowym

O O

‌‌ ‌ kat ‌ ‌

H-C ≡ C-H + CH3 - C -------------›H-C = CH-O- C

Etyn ‌ ‌ ‌

OH H CH3

Kw. Octowy octan winylu

b) reakcja dimeryzacji acetylenu ( łączenie dwóch cząstek )

HC ≡ CH + HC ≡ CH →H2C = CH -C ≡ CH

Etyn winyloacetylen

HC= CH - C ≡ CH + HCL → H2C= CH-C= CH2

‌

CL

2-chloro-1,3- butadien (chloropren kauczuk syntetyczny )

4. odbarwianie wodą bromową i roztworem nadmanganianu potasu

3HC ≡ CH+ 8KMnO4 + 4H20→HOOC-COOH+8MnO2 +8 KOH

acetylen kw szczawiowy

5. spala się w tlenie w bardzo wysokiej temp( ok. 3000 st) . reakcja ta ma zastosowanie w palnikach acetylenowo tlenowych do cięcia i spawania metali .

2C2H2+5O2→4CO2+ 2H2O

Analiza alkinów i dienów

Alkiny i dieny ulegają tym samym reakcjom co alkeny, odbarwiają roztwór bromu w CCL4 bez wydzielenia bromowodoru, odbarwiają zimny obojętny rozcieńczony roztwór nadmanganianu , ale nie ulegają utlenieniu pod wpływem bezwodnika chromowego.

Są one jednak bardziej nienasycownymi związkami co alkeny, co można wykryć ustalając ich wzór cząsteczkowy Cn H2n-2 oraz przeprowadzaja uwodornienie. W procesie ozonolizy alkinów powstają kwasy karboksylowe , podczas gdy z alkenów tworzą się aldehydy i ketony np.:

O3,H20

CH3CH2C≡CCH3----------------------------›CH3CH2COOH+HOOCH3

Ozonoliza dienów prowadzi do aldehydów i ketonów, przy czym jedna cząsteczka produktu zawiera dwie grupy karbonylowe np.:

H H CH3 H

‌ O3,H2O,Zn ‌ ‌ ‌

CH2=C-CH=CH2-----------------------------------›H-C=O+O=C-C=O+O=C-H

‌

H

Węglowodory alicykliczne

Posiadają pierścień lub pierścienie złożone z at. Węgla , które nie są pierścieniami aromatycznymi .

Podobnie jak węglowodory acylkiczne mogą być nasycone (cykloalkany) lub nienasycone ( cylkoalkeny lub cykloalkiny ) mogą zwierać związane z pierścieniem otwarte łańcuchy węglowodorowe zarówno nasycone jak i nienasycone .

Cykloalkany - cykloparafiny zw. org., węglowodory nasycone o budowie pierścieniowej należące do alicyklicznych zw. Ich właściwości chem są podobne do właściwości alkanów , występują w ropie naftowej , zwłaszcza cyklopentan i cykloheksan. Stosowane jako rozpuszczalnik w syntezie organicznej.

Cykloalkeny- zw. Org. , węglowodory nienasycone ( ich cząst. Zawierają jedno wiązanie podwójne ) o budowie pierścieniowej , należące do alicyklicznych zw. np. cykloheksen, cyklopenten, stos. W syntezie organicznej.

Nazewnictwo - nazwy tworzy się przez dodanie przedrostka „- cyklo-„ do nazwy odpowiedniego węglowodoru o otwartym łańcuchu i o takiej samej liczbie at. Węgla

W nazwie wymienia się podstawniki przyłączone do pierścienia a ich położenie oznacza się możliwie najmniejszymi cyframi.

W prostych cykloalkenach i cykloalkinach at. Węgla połączone podwójnymi i potrójnymi wiązaniami rozpatruje się jako atomy zajmujące pozycję 1i2.

Do ułatwienia zapisu pierścienie alifatyczne często przedstawia się za pomocą prostych figur geometrycznych:

• trójkąt dla cyklopropanu

• kwadrat dla cyklobutanu

• pięciokąt dla cyklopentanu

• sześciokąt dla cykloheksanu

zakłada się , że na każdym wierzchołku znajdują się po dwa at. Wodoru, o ile nie zaznaczono innej grupy.

Reakcje węglowodorów alicyklicznych :

Ulegają takim samym reakcjom jak ich analogi łańcuchowe. Cykloalkeny ulegają przemianie w węglowodory aromatyczne ( stanowią głównie ich źródło ).

Cykloalkeny ulegają głównie reakcjom addycji zarówno elektrofilowej jak i wolnorodnikowej. Podobnie jak ine alkeny mogą one również ulegać reakcjom rozszczepienia.

Cykloalkany pod względem chemicznym podobne są do alkanów. Jedne i drugie zw. Są bierne chemicznie , choć ulegają przyłączeniu chloru i bromu ( substytucja).:

Temp

C4H8+Br2------------------------›C4H7Br+HBr

Cyklobutan bromocyklobutan

Cykloalkany o najmniejszej masie cząsteczkowej- cyklopropan, cyklobutan wykazują pewne wł. Chemiczne całkowicie odmienne od wł. Zaobserwowanych dla zw. Tej klasy .

Cykloprapan i cylkobutan ulegają pewnym reakcjom addycji , które powodują rozerwanie układu pierścieniowego cyklopropanu lub cyklobutanu i utworzeniu produktów o otwartym łańcuchu.

Tak jak istnienie wiązania podwójnego w alkenach powoduje że są one znacznie bardziej reaktywne do alkenów tak wiązanie podwójne cykloalkenów wpływa na znaczne zwiększenie ich reaktywności względem cykloalkanów. Ulegają reakcjom addycji HCL, HBr, Br2, CL2, H20 . mechanizmy tych reakcji są analogiczne do reakcji addycji do alkenów.

Otrzymywanie węglowodorów alicyklicznych :

Cylkoalkany otrzymuje się przemysłową przeróbkę ropy naftowej , a także na drodze procesu zwanego hydrogenacją ( uwodornieniem ) węglowodorów aromatycznych , kiedy to kosztem aromatyczności pierścienia przyłączone zostają at wodoru , dając zw niearomatyczny - alicykliczny np. :

C6H6 + 3H2 → C6H12 ( wys. Temp, wys . cisnienie )

Synteza węglowodorów alicyklicznych z innych zw alicylkicznych obejmuje dwa etapy:

• przekształcenie zw. O otwartym łańcuchu w zw pierścieniowy ( cyklizacja )

• przekształcenie tego zw w zw poszukiwany

często zw cykliczne otrzymuje się jedną z metod otrzymywania węglowodorów przystosowując ją do zamykania pierścienia ( grupy alkilowe dwóch halogenków alkilów mogą się z sobą połączyć gdy jeden z nich ulegnie przemianie w zw metaloorganiczny ) .

---