Реферат: Непредельные углеводороды ряда ацетилена (алкины)
Ацетилен в промышленности и в лаборатории можно получать следующими способами:
1. Высокотемпературным разложением (крекинг) природного газа — метана:
2СН4 1500°C ® НСºСН + 3Н2
или этана:
С2 Н6 1200°C ® НСºСН + 2Н2
2. Разложением водой карбида кальция СаС2 , который получают спеканием негашеной извести СаО с коксом:
СаО + 3C 2500°C ® CaC2 + CO
СаС2 + 2Н2 O ® НСºСН + Са(ОН)2
3. В лаборатории производные ацитилена можно синтезировать из дигалогенопроизводных, содержащих два атома галогена при одном или соседних углеродных атомах, действием спиртового раствора щелочи:
Вr
|
Н3 С—СН—СН—СН3 + 2КОН ® Н3 С—СºС—СН3 + 2KBr + 2Н2 О
|
Br
2,3-дибромбутан бутин-2
(диметилацетилен)
4. Физические и химические свойства
физические свойства. Ацетиленовые углеводороды, содержащие в молекуле от двух до четырех углеродных атомов (при обычных условиях), — газы, начиная с C5 H8 — жидкости, а высшие алкины (с С16 Н30 и выше) — твердые вещества. Физические свойства некоторых алкинов показаны в табл. 1.
Таблица 1. Физические свойства некоторых алкинов
| Название | Формула | t пл ,°С | t кип ,°С | d20 4 |
| Ацетилен (этан) | HCºCH | - 81,8 | -84,0 | 0,6181* |
| Метилацетилен (пропин) | НСºС—СН3 | -101,5 | -23,2 | 0,7062** |
| Этилацетилен (бутин-1) | НСºС—С2 Н5 | -125,7 | +8,1 | 0,6784 |
|
симм-Диметилацетилен (бутин-2) | Н3 C—CºС—CH3 | -32,3 | +27,0 | 0,6510 |
| Пропилацетилен (пентин-1) | НСºС— (СН2 )2 —СН3 | -90,0 | +40,2 | 0,6900 |
| Метилэтилацетилен (пентин-2) | Н3 С—СºС—С2 Н5 | -101,0 | +56,1 | 0,7107 |
| Бутилацетилен (гексин-1) | НСºС— (СН2 )3 —СН3 | -131,9 | +71,3 | 0,7155 |
*При температуре -32 °С,
**При температуре- 50 °С.
Химические свойства. Химические свойства алкинов определяются тройной связью, особенностями ее строения. Алкины способны вступать в реакции присоединения, замещения, полимеризации и окисления.
Реакции присоединения. Будучи непредельными соединениями, алкины вступают в первую очередь в реакции присоединения. Эти реакции протекают ступенчато: с присоединением одной молекулы реагента тройная связь вначале переходит в двойную, а затем, по мере дальнейшего присоединения, — в одинарную. Казалось бы, алкины, обладая двумя p-связями, гораздо активнее должны вступать в реакции электрофильного присоединения. Но это не совсем так. Углеродные атомы в молекулах алкинов расположены ближе друг к другу, чем в алкенах, и обладают большей электроотрицательностью. Это связано с тем, что электроотрицательность атома углерода зависит от его валентного состояния. Поэтому p-электроны, находясь ближе к ядрам углерода, проявляют несколько меньшую активность в реакциях электрофильного присоединения. Кроме того, сказывается, близость положительно заряженных ядер атомов, способных отталкивать приближающиеся электрофильные реагенты (катионы). В то же время алкины могут вступать в реакции нуклеофильиого присоединения (со спиртами, аммиаком и др.).
1. Гидрирование. Реакция протекает в тех же условиях, что и в случае алкенов (катализаторы Pt, Pd, Ni). При восстановлении алкинов вначале образуются алкены, а затем — алканы:
H2 H2
HCºCH —® H2 C=CH2 —® H3 C—CH3
ацетилен этилен этан
2. Галогенирование. Эта реакция протекает с меньшей скоростью, чем в ряду этиленовых углеводородов. Реакция также проходит сту пенчато: