химические свойства алкинов

Кратко. Алкины — непредельные углеводороды с тройной связью \(C \equiv C\). Их главные химические свойства: реакции присоединения по тройной связи, окисление, слабокислотные свойства концевых алкинов и полимеризация.

Почему так. Тройная связь состоит из одной σ- и двух π-связей. π-Связи менее прочные, поэтому сначала разрывается одна, затем вторая: алкин может присоединить две молекулы реагента, превращаясь сначала в алкен, а потом в алкан. У концевого алкина \(\mathrm{R-C \equiv CH}\) водород при sp-углероде обладает слабокислотными свойствами: sp-углерод сильнее притягивает электронную плотность, связь \(C-H\) поляризуется, и водород легче отщепляется в виде \(H^+\). Поэтому концевые алкины реагируют с сильными основаниями и дают осадки с солями серебра и меди. У внутренних алкинов \(\mathrm{R-C \equiv C-R'}\) такого водорода нет.

1. Присоединение.

• Гидрирование идёт последовательно, всего присоединяется 2 моль \(H_2\): \[ \mathrm{HC \equiv CH + H_2 \rightarrow CH_2=CH_2} \] \[ \mathrm{CH_2=CH_2 + H_2 \rightarrow CH_3-CH_3} \] Катализаторы — Ni, Pt или Pd.
• Галогенирование: бромная вода обесцвечивается. \[ \mathrm{HC \equiv CH + Br_2 \rightarrow CHBr=CHBr} \] \[ \mathrm{CHBr=CHBr + Br_2 \rightarrow CHBr_2-CHBr_2} \]
• Гидрогалогенирование: \[ \mathrm{HC \equiv CH + HCl \rightarrow CH_2=CHCl} \] \[ \mathrm{CH_2=CHCl + HCl \rightarrow CH_3-CHCl_2} \] Для несимметричного алкина работает правило Марковникова: водород идёт к более гидрированному атому углерода. Например: \[ \mathrm{CH_3-C \equiv CH + HBr \rightarrow CH_3-CBr=CH_2} \]
• Гидратация (реакция Кучерова): ацетилен даёт альдегид, его гомологи — кетоны. \[ \mathrm{HC \equiv CH + H_2O \rightarrow CH_3CHO} \] \[ \mathrm{CH_3-C \equiv CH + H_2O \rightarrow CH_3-CO-CH_3} \] Условия — соли ртути(II) и серная кислота.

2. Окисление. Алкины горят: \[ 2\mathrm{C_2H_2} + 5\mathrm{O_2} \rightarrow 4\mathrm{CO_2} + 2\mathrm{H_2O} \] При жёстком окислении, например раствором \(\mathrm{KMnO_4}\), тройная связь расщепляется: ацетилен окисляется до \(\mathrm{CO_2}\), гомологи — до карбоновых кислот и \(\mathrm{CO_2}\).

3. Кислотные свойства концевых алкинов. Ацетилен и другие алкины с тройной связью на конце цепи реагируют с аммиачным раствором оксида серебра, образуя осадок ацетиленида: \[ \mathrm{HC \equiv CH + Ag_2O \rightarrow AgC \equiv CAg \downarrow + H_2O} \] Это качественная реакция на концевую тройную связь. Аналогично можно получить ацетиленид меди.

4. Полимеризация.

• Димеризация ацетилена: \[ 2\mathrm{HC \equiv CH} \rightarrow \mathrm{CH_2=CH-C \equiv CH} \]
• Тримеризация с образованием бензола: \[ 3\mathrm{HC \equiv CH} \rightarrow \mathrm{C_6H_6} \] Условия — около 600 °C и активированный уголь.

Что важно не перепутать.

1. Ацетилен при гидратации даёт альдегид, остальные алкины — кетоны.
2. В реакции с \(HX\) для несимметричного алкина применяй правило Марковникова.
3. Бромная вода обесцвечивается и алкенами, и алкинами, поэтому для доказательства именно концевой тройной связи нужен аммиачный раствор \(\mathrm{Ag_2O}\) или \(\mathrm{CuCl}\).

Проверка. Возьмём пропин \(\mathrm{CH_3-C \equiv CH}\). С \(HBr\) по правилу Марковникова получается \(\mathrm{CH_3-CBr=CH_2}\) — 2-бромпропен. С аммиачным раствором \(\mathrm{Ag_2O}\) пропин даёт осадок \(\mathrm{CH_3-C \equiv CAg}\), потому что тройная связь концевая. А пентин-2 \(\mathrm{CH_3-C \equiv C-CH_3}\) осадка не даёт: у него нет концевого водорода.