logo search
Органическая химия

Алкины (ацетиленовые углеводороды)

Алкины содержат в молекуле тройную связь, состоящую из одной - и двух-связей. Формула гомологического рядаCnH2n-2. Простейший представитель – ацетилен С2Н2.

Атомы углерода тройной связи находятся в состоянии sp-гибридизации (2 орбитали). Такая связь прочнее двойной. Рассмотрим вопрос энергетики двойных и тройных связей более подробно. Обозначим черезUi– энергиюi-той связи.UС–С(алканы) = 331,8 кДж/моль,UС=С(олефины) = 587,9 кДж/моль. Если принять, что связи аддитивны, то есть не оказывают влияния друг на друга, то из разностиUС=С–UС–Слегко получить величинуU-связи= 256,1 кДж/моль. Таким образом,-связь существенно слабее-связи, так как 331,8 >> 256,1.

В то же время, UСС(ацетиленовые) = 830,0 кДж/моль. Тогда из тех же соображенийU-связи= (830,0 – 331,8)/2 = 249,1 кДж/моль.

Следовательно, вторая -связь алкинов несколько ослабляет первую, хотя, в целом, конечно, они равноценны. Таким образом, усредненная величина энергии-связей в алкинах меньше и они менее прочны, чем в алкенах.

Свойства тройной связи:

– атомы углерода, связанные тройной связью, имеют электроотрицательность = 2,75;

– длина СС-связи = 0,120 нм;

– валентные углы в ацетилене на основании этой модели равны 180° и молекула имеет линейную конфигурацию, что делает невозможной цис-транс-изомерию при тройной связи;

– связь сильно поляризована, т.к. в sр- гибридной форме углеродный атом сильнее удерживает электроны, чем в sр2 и sр3 - гибридных формах; следовательно; электронная пара СН-связи в молекуле ацетилена ближе к ядру С, чем в случае этилена, атом Н более подвижен, обладает слабыми кислотными свойствами (в отличие от алканов и алкенов).

Электронное строение молекулы ацетилена, для которой характерна sp-гибридизация, показано на рис. 13.

Рис. 13. Электронное строение молекулы ацетилена.

Изомерия алкинов. Для алкинов возможны два вида структурной изомерии:

– изомерия строения углеродной цепи;

– изомерия положения тройной связи.

Первые два гомолога: НССН этин (ацетилен) и Н3СССН аллилен (пропилен, пропин) не имеют изомеров.

Для С4Н6возможны два изомера по положению тройной связи:

Пример изомерии строения углеродной цепи.

Н3ССНССН

СН3

3-метил-1-бутин

Номенклатура алкинов. По систематической номенклатуре алкины называют, заменяя в названии суффикс «ан» на «ин» (пропанпропин). Главная цепь должна обязательно включать тройную связь. Цепь нумеруют с конца, более близкого к тройной связи.

Н3ССССН32-бутин

н-С3Н7ССН 1-пентин

СН3ССС2Н52-пентин