Алкины
Кратко. Алкины — ациклические углеводороды с одной тройной связью \(\mathrm{C\equiv C}\). Общая формула \(\mathrm{C_nH_{2n-2}}\). Вся их химия держится на двух «китах»: тройная связь присоединяет реагенты вдвое (2 моль), а концевой атом \(\mathrm{H}\) у \(\mathrm{\equiv CH}\) обладает кислотными свойствами.
Условие задано темой, а не конкретной задачей, поэтому ниже — каркас темы, по которому решается большинство заданий.
1. Строение — почему так реагируют
Оба атома углерода тройной связи в sp-гибридизации, угол \(180^\circ\), фрагмент \(\mathrm{C{-}C\equiv C{-}C}\) линейный. Связь = 1 σ + 2 π. Рыхлое π-облако легко атакуется — отсюда реакции присоединения. Но π-облако имеет форму цилиндра, поэтому цис-транс-изомеров у алкинов нет (в отличие от алкенов).
2. Гомологи
\(\mathrm{C_2H_2}\) этин → \(\mathrm{C_3H_4}\) пропин → \(\mathrm{C_4H_6}\) бутин-1, бутин-2 → \(\mathrm{C_5H_8}\) ...
3. Номенклатура — алгоритм
- Выбрать самую длинную цепь, содержащую тройную связь.
- Нумеровать с того конца, где связь ближе → минимальный номер.
- Суффикс -ин, цифра перед ним — номер первого атома связи; заместители — в префиксе.
\(\mathrm{CH_3{-}CH{-}C\equiv CH}\) с \(\mathrm{CH_3}\) у третьего атома — это 3-метилбутин-1.
4. Изомерия
- положение связи: бутин-1 / бутин-2;
- строение скелета (с \(\mathrm{C_5}\));
- межклассовая: у \(\mathrm{C_4H_6}\) это бутин-1, бутин-2, бутадиен-1,3, бутадиен-1,2.
5. Присоединение (2 моль реагента)
| Реагент | Что получается |
|---|---|
| \(\mathrm{H_2}\) (Ni, t) | алкен, затем алкан |
| \(\mathrm{Br_2}\) | ди-, затем тетрабромалкан (обесцвечивание бромной воды) |
| \(\mathrm{HX}\) | по правилу Марковникова: \(\mathrm{CH_3{-}C\equiv CH + HBr \to CH_3{-}CBr{=}CH_2}\) |
| \(\mathrm{H_2O}\) (Кучеров, \(\mathrm{Hg^{2+}/H^+}\)) | енол → кетон; исключение: ацетилен даёт уксусный альдегид |
6. Кислотный концевой \(\mathrm{H}\) — главная «метка» алкинов
\[\mathrm{R{-}C\equiv C{-}H + [Ag(NH_3)_2]OH \to R{-}C\equiv C{-}Ag\downarrow + \dots}\]Белый осадок ацетиленида дают только алкины с концеввой связью; внутренние (\(\mathrm{R{-}C\equiv C{-}R}\)) — нет. Так различают бутин-1 и бутин-2.
7. Горение и окисление
\(\mathrm{2C_2H_2 + 5O_2 \to 4CO_2 + 2H_2O}\) — на 1 объём ацетилена нужно 2,5 объёма \(\mathrm{O_2}\). Жёсткое окисление \(\mathrm{KMnO_4/H^+}\) расщепляет тройную связь до карбоновых кислот.
Проверка результата
Бутин-1 + избыток \(\mathrm{Br_2}\): 1 моль даёт \(\mathrm{CH_3{-}CH_2{-}CBr_2{-}CHBr_2}\) (тетрабромбутан), т.е. \(\mathrm{C_4H_6 + 2Br_2 \to C_4H_6Br_4}\). Сходится по атомам: было 6 H и 2 Br₂ → 6 H и 4 Br. Правило «2 моль на одну тройную связь» работает.
