- Az alkinek fizikai és kémiai tulajdonságai
- Polaritás
- savasság
- Reakcióképesség
- A hidrogénezés
- Hidrogén-halogenidek hozzáadása
- Hidratáció
- Halogének hozzáadása
- Acetilén alkilezés
- Kémiai szerkezet
- A linkek és a terminális alkinek távolsága
- Elnevezéstan
- Alkalmazások
- Acetilén vagy etilén
- Természetes alkinek
- Példák az alkinekre
- Taririnsav
- Histrionicotoxin
- + Cicutoxin
- Capillina
- pargilin
- Irodalom
Az alkinek szénhidrogének vagy szerves vegyületek, amelyek szerkezetükben hármas kötést mutat két szén között. Ezt a hármas kötést (≡) funkcionális csoportnak tekintjük, mivel ez képviseli a molekula aktív helyét, és ezért felelős reakcióképességéért.
Bár az alkinek nem különböznek nagy mértékben az alkánoktól vagy alkénektől, kötésük jellege miatt nagyobb savasságot és polaritást mutatnak. E kis eltérés pontos leírása az, amit telítetlenségnek hívnak.
A jason.kaechler (Flickr: Oxigén / acetilén zseblámpa), a Wikimedia Commonson keresztül
Az alkánok telített szénhidrogének, míg az alkinek az eredeti szerkezethez képest a legtelítetlenebbek. Mit is jelent ez? Ez egy alkán H 3 C-CH 3 (etán) esetben dehidrogénezzük H 2 C = CH 2 (etén) és ezt követően a HC≡CH (etin, vagy ismertebb nevén acetilén).
Vegye figyelembe, hogy miként alakulnak ki további kötések a szénatomok között, a hozzájuk kapcsolódó hidrogének száma csökken. A szén elektronikai jellemzői miatt négy egyszerű kötés kialakítására törekszik, így minél nagyobb a telítetlenség, annál nagyobb a hajlam a reakcióra (az aromás vegyületek kivételével).
Másrészt a hármas kötés sokkal erősebb, mint a kettős kötés (=) vagy az egyszeri kötés (-), de magas energiaköltségekkel jár. Ezért a legtöbb szénhidrogén (alkánok és alkének) hármas kötéseket képezhet magasabb hőmérsékleten.
Ezeknek a nagy energiáknak köszönhetően, és amikor eltörnek, sok hőt bocsátanak ki. Erre a jelenségre példát mutat, amikor az acetilént oxigénnel égetik el, és a láng intenzív hőjét fémek hegesztésére vagy megolvasztására használják (felső kép).
Az acetilén a legegyszerűbb és legkisebb alkin. Más szénhidrogének kifejezhetők kémiai képletéből úgy, hogy a H helyettesíti az alkilcsoportokat (RC≡CR '). Ugyanez történik a szerves szintézis világában, számos reakció révén.
Ezt az alkint a mészkőből és kokszból származó kalcium-oxid reakciójából állítják elő, amely alapanyag biztosítja a szükséges szénatomot egy elektromos kemencében:
CaO + 3C => CaC 2 + CO
CAC 2 jelentése kalcium-karbid, egy szervetlen vegyület, amely végül a vízzel reagálva formában acetilén:
CAC 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH
Az alkinek fizikai és kémiai tulajdonságai
Polaritás
A hármas kötés megkülönbözteti az aikéneket az alkánoktól és az alkénektől. A három típusú szénhidrogén apoláris, vízben nem oldódik és nagyon gyenge savak. A kettős és hármas kötésű szén elektronegativitása azonban nagyobb, mint az egyes szénatomoké.
Ennek értelmében a hármas kötéssel szomszédos szénatomok induktív hatással negatív töltési sűrűséget adnak neki. Ezért ahol a C≡C vagy C = C kötések vannak, nagyobb elektronsűrűség lesz, mint a szénváz többi részén. Következésképpen van egy kis dipólus pillanat, amikor a molekulák kölcsönhatásba lépnek a dipól-dipól erők hatására.
Ezek az interakciók nagyon gyengék, ha dipólos pillanataikat összehasonlítják a vízmolekula vagy bármilyen alkoholéval. Ez tükröződik azok fizikai tulajdonságaiban: az alkinek olvadáspontja és forráspontja általában magasabb, mint kevésbé telítetlen szénhidrogénekben.
Hasonlóképpen, alacsony polaritásuk miatt kevésbé oldódnak vízben, de oldódnak nem poláros szerves oldószerekben, például benzolban.
savasság
Hasonlóképpen, ez az elektronegativitás azt eredményezi, hogy a hidrogén- HC ≡CR savasabb, mint bármely más szénhidrogénben. Ezért az alkinek savasabb fajok, mint az alkének, és sokkal savasabbak, mint az alkánok. Savassága azonban még mindig elhanyagolható a karbonsavakhoz viszonyítva.
Mivel az alkinek nagyon gyenge savak, csak nagyon erős bázisokkal, például nátrium-amiddal reagálnak:
HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3
Ebből a reakcióból nátrium-acetilid oldatot kapunk, amely nyersanyag más alkinek szintéziséhez.
Reakcióképesség
Az alkinek reaktivitását azzal magyarázza, hogy kis molekulákat adnak hármas kötésükhöz, csökkentve ezek telítetlenségét. Ezek lehetnek hidrogénmolekulák, hidrogén-halogenidek, víz vagy halogének.
A hidrogénezés
A H 2 kis molekulája nagyon megfoghatatlan és gyors, ezért katalizátorokat kell használni annak növelése érdekében, hogy azok hozzáadódjanak az alkinek hármas kötéséhez.
Ezek általában fémek (Pd, Pt, Rh vagy Ni), amelyek finoman el vannak osztva a felület növelése érdekében; és így a hidrogén és az alkin közötti érintkezés:
RC≡CR '+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R'
Az eredmény az, hogy a hidrogént „rögzítve”, hogy a szénatomok által törés egy kötés, és így tovább, amíg a megfelelő alkánt, RCH 2 CH 2 R”, keletkezik. Ez nem csak a kiindulási szénhidrogént telíti, hanem módosítja annak molekuláris szerkezetét.
Hidrogén-halogenidek hozzáadása
Itt hozzáadjuk a HX szervetlen molekulát, ahol X jelentése bármelyik halogénatom (F, Cl, Br vagy I):
RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'
Hidratáció
Az alkinek hidratálása az, amikor hozzáadnak egy vízmolekulát aldehid vagy keton előállításához:
RC≡CR '+ H 2 O => RCH 2 COR'
Ha R 'jelentése H, akkor ez egy aldehid; ha ez alkil, akkor keton. A reakció során közbenső termékként enol néven ismert vegyületet (RCH = C (OH) R ') kapunk.
Ez az enol-formából (C-OH) ketonikus formává (C = O) alakul át egy tautomerizációnak nevezett egyensúlyban.
Halogének hozzáadása
És az addíciókat illetően, a halogének diatomikus molekulái (X 2 = F 2, Cl 2, Br 2 vagy I 2) rögzíthetők a hármas kötés szénatomjaihoz is:
RC≡CR '+ 2X 2 => RCX 2 –CX 2 R'
Acetilén alkilezés
Más alkinok előállíthatók a nátrium-acetilid-oldatból alkil-halogenid alkalmazásával:
HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX
Például, ha metil-jodid lenne, akkor a kapott alkin a következő lenne:
HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + NaX
HC≡CCH 3 jelentése propin, más néven metil- acetilén.
Kémiai szerkezet
Ben Mills, a Wikimedia Commonsból
Mi az alkinek szerkezete? A felső képen egy acetilén molekula látható. Ebből egyértelműen megfigyelhető a C≡C kötés lineáris geometriája.
Ezért, ha hármas kötés van, a molekula szerkezetének lineárisnak kell lennie. Ez egy másik jelentős különbség közöttük és a többi szénhidrogén között.
Az alkánokat általában cikcakkként ábrázolják, mivel sp 3 hibridizációval rendelkeznek, és kötéseik egymástól 109º-ra helyezkednek el. Valójában kovalensen összekapcsolt tetraéderek láncát képezik. Míg az alkének laposak a szénük sp 2 hibridizációja miatt, mégpedig egy trigonális síkot képeznek, amelynek kötései 120 ° -kal vannak elválasztva.
Az alkinekben az orbitális hibridizáció sp, azaz 50% s és 50% p karakterük van. Két sp hibrid orbitál kapcsolódik H-atomokhoz acetilénben vagy alkilcsoportokhoz alkinokban.
A két H vagy R közötti távolság 180º, amellett, hogy csak így a szén tiszta p-pályája képezheti hármas kötést. Ezért a –C≡C kötés lineáris. Bármelyik molekula szerkezetét tekintve a –C≡C azokban a régiókban emelkedik ki, ahol a váz nagyon lineáris.
A linkek és a terminális alkinek távolsága
A hármas kötésben a szénatomok közelebb vannak egymáshoz, mint a kettős vagy az egyszeres kötésben. Más szavakkal, a C≡C rövidebb, mint C = C és C - C. Ennek eredményeként a kötés erősebb, mivel a két π kötés segít stabilizálni az egyes σ kötéseket.
Ha a hármas kötés egy lánc végén van, akkor ez egy terminális alkin. Ezért az említett vegyület képletének HC≡CR-nek kell lennie, ahol H kiemeli a lánc végét vagy elejét.
Ha viszont ez egy belső hármas kötés, akkor a képlet RC≡CR ', ahol R és R' a lánc jobb és bal oldala.
Elnevezéstan
Hogyan nevezik el az alkinokat az IUPAC diktált szabályai szerint? Az alkánokat és az alkéneket ugyanúgy nevezték el. Ehhez a –ano vagy –eno utótagot –ino – utótagká változtatjuk.
Például: HC≡CCH 3 nevezik propin, hiszen három szénatom, mint a propán (CH 3 CH 2 CH 3). HC≡CCH 2 CH 3 jelentése 1-butin, amely egy terminális alkin. A CH 3 C≡CCH 3 esetében azonban 2-butin, és ebben a hármas kötés nem terminális, hanem belső.
CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3) 2 jelentése 5-metil-2-hexin. A szénatomokat a hármas kötéshez legközelebbi oldalról kell számolni.
Egy másik típusú alkin a cikloalkinek. Számukra elegendő a megfelelő cikloalkán utótagot „-ano” helyettesíteni a -ino-val. Ezért a hármas kötéssel rendelkező ciklopropánt ciklopropino-nak nevezzük (amely nem létezik).
Ha két hármas link van, az előtagot di hozzá kell adni a névhez. Példaként említhető a HC2C-C2H, diacetilén vagy propadino; és HC2C-C-C2H, butadiino.
Alkalmazások
Acetilén vagy etilén
A legkisebb alkinek megvastagítják ezeknek a szénhidrogéneknek a lehetséges felhasználási számát. Ebből alkilezéssel más szerves vegyületek szintetizálhatók. Hasonlóképpen, oxidatív reakciókon megy keresztül, többek között etanolt, ecetsavat és akrilsavat kapva.
Egy másik felhasználása az, hogy hőforrást biztosít az atomok elektronjainak gerjesztésére; pontosabban a fémkationokról az atomabszorpció-emisszió meghatározásánál, széles körben alkalmazott spektroszkópos technika.
Természetes alkinek
Az alkinek előállítására szolgáló egyetlen létező módszer nemcsak szintetikus vagy hő alkalmazásával oxigén hiányában, hanem biológiai is.
Ezek acetilénázoknak nevezett enzimeket használnak, amelyek kettős kötést képesek dehidrogénezni. Ennek köszönhetően számos természetes alkin forrás nyerhető.
Ennek eredményeként ezekből a forrásokból nyerhetők méreg, antidotumok, gyógyszerek vagy bármilyen más vegyület, amely valamilyen haszonnal jár; különösen, ha az egészségre vonatkozik. Számos alternatíva van, ha eredeti szerkezetüket módosítják, és új alkinok támogatására képezik őket.
Példák az alkinekre
Eddig számos példát említettek az alkinekre. Néhányan nagyon specifikus forrásokból származnak, vagy különleges molekuláris szerkezettel rendelkeznek: ezek poliacetilének.
Ez azt jelenti, hogy lehet egynél több hármas kötés is, amely egy nagyon nagy szerkezet része, és nem csak egyetlen szénlánc.
Taririnsav
Yikrazuul, a Wikimedia Commonsból
A taririnsav a guatemalai székhelyű Picramnia tariri nevű üzemből származik. Kifejezetten a magjai olajából nyerik ki.
Molekuláris szerkezetében egyetlen hármas kötés figyelhető meg, amely elválasztja az apoláris farkot a poláris fejtől; ezért amfipátiás molekulanak tekinthető.
Histrionicotoxin
Írta: Meodipt és Rolf Kolasch
az en.wikipedia-n, a Wikimedia Commonsból
A histrionikotoxin egy mérge, amelyet Kolumbia, Brazília és más latin-amerikai országok lakosainak békáinak bőréből választanak ki. Két hármas kötéssel van konjugálva egy kettős kötéshez. Mindkettő terminális, és hat széngyűrű és egy gyűrűs amin választja el egymástól.
+ Cicutoxin
Írta: Giorgiogp2, a Wikimedia Commonsból
A Cicutoxin molekuláris szerkezete alapján hol vannak a hármas kötések? Ha a kettős kötések laposak, ahogy a jobb oldalon látható, és az egyes kötések tetraéderes, akkor a hármasok a végüknél egyenesek és lejtőn vannak ().
Ez a vegyület egy neurotoxinból áll, amelyet elsősorban a vízszintes növényben találnak.
Capillina
Készítette: Klever, a Wikimedia Commonsból
Ez egy alkin, amely a bogyósfüves növények illóolajában van jelen, és amelyet gombaellenes szerként használnak. Két egymást követő hármas kötés figyelhető meg, helyesebben konjugálva.
Mit jelent? Ez a hármas kötés a teljes szénláncban rezonál, és magában foglalja a C = O kettős kötést, amely a C - O - hoz nyílik.
pargilin
Írta: Harbin, a Wikimedia Commonsból
Ez egy vérnyomáscsökkentő hatású alkán. Szerkezetének részletekben történő elemzésével: bal oldalon egy benzilcsoportot, közepén tercier amint és jobb oldalon propinilcsoportot; vagyis egy terminális propincsoport.
Irodalom
- Francis A. Carey. Szerves kémia. Karbonsavak. (hatodik kiadás, 368-397. oldal). Mc Graw Hill.
- Brennan, John. (2018. március 10.). Példák az alkinekre. Sciencing. Forrás: sciencing.com
- BYJU'S. (2018). Hármas kötvény Alkynesben. Forrás: byjus.com
- Példák enciklopédia (2017). Alkinek. Helyreállítva: példák.co
- Kevin A. Boudreaux. Alkinek. Forrás: angelo.edu
- Robert C. Neuman, Jr. Alkenes és Alkynes.. Forrás: chem.ucr.edu