Тройная связь — линейная, жёсткая и голодная до электронов. Плюс уникальная кислотность концевого водорода.
Общая формула CnH2n-2 (совпадает с алкадиенами — изомеры). Атомы при тройной связи в sp-гибридизации, угол 180° — линейный фрагмент. Тройная связь = 1 σ + 2 π, ещё прочнее и «голоднее» до присоединения, чем двойная.
Суффикс -ин. CH≡C-CH₂-CH₃ → бутин-1. Главная цепь обязана включать тройную связь, нумерация — с ближайшего к ней конца.
Реакции присоединения идут в два этапа (сначала до алкена, потом до алкана) — тройная связь «поглощает» реагент дважды.
При разрыве тройной связи горячим подкисленным KMnO₄ атом углерода на конце цепи (≡CH) окисляется до CO₂, а внутренний (≡C–) — до карбоновой кислоты. У ацетилена оба конца концевые → 2CO₂. У пропина CH≡C–CH₃ → CO₂ + CH₃COOH. У бутина-2 CH₃–C≡C–CH₃ → 2CH₃COOH.
Гидратация ацетилена в присутствии солей ртути(II) даёт не спирт, а сразу уксусный альдегид — потому что промежуточный неустойчивый енол (виниловый спирт CH2=CH-OH) сразу перегруппировывается в карбонильное соединение. Для гомологов ацетилена по правилу Марковникова продукт — кетон: CH≡C-CH₃ + H₂O →(Hg2+) CH₃-CO-CH₃ (ацетон).
У алкинов с тройной связью на конце цепи (концевых, R-C≡C-H) атом водорода при sp-углероде проявляет слабую кислотность — единственный случай среди углеводородов, когда C–H способен замещаться на металл.
Соль концевого алкина реагирует с галогеналканом, наращивая цепь по тройной связи. Так из ацетилена собирают алкины нужной длины: HC≡CNa + C₂H₅Br → HC≡C–C₂H₅ (бутин-1). А обратно ацетиленид легко разлагается водой или кислотой, снова давая исходный алкин — это способ его «сохранить и вернуть».
Выпадение белого/жёлтого осадка ацетиленида серебра (взрывоопасен в сухом виде!) — способ отличить алкин-1 (концевой) от алкина-2 (внутреннего). Бутин-1 даёт осадок, бутин-2 — нет, потому что там нет водорода прямо при тройной связи.
Кислотность C–H связи растёт с долей s-характера гибридной орбитали: sp (50% s) > sp2 (33% s) > sp3 (25% s). s-орбиталь ближе к ядру и сильнее его «чувствует» — электронная пара связи C–H в sp-орбитали удерживается ядром сильнее, поэтому отрицательный заряд аниона C≡C- после отрыва H+ стабилизируется лучше, чем в sp3-случае. Именно поэтому только концевые алкины дают соли с металлами, а алканы и алкены — практически никогда.
Продукт димеризации ацетилена — винилацетилен CH₂=CH–C≡CH — важен промышленно: присоединяя к нему HCl по Марковникову, получают хлоропрен CH₂=CCl–CH=CH₂, а его полимеризацией — хлоропреновый каучук (маслостойкая резина). Так простейший алкин служит сырьём для каучука.
Тройная связь делает молекулу линейной, а водород при ней — подвижным. Из этих двух фактов следует вся химия алкинов.
| Связь | Длина, нм | Гибридизация | Угол |
|---|---|---|---|
| C–C | 0,154 | sp3 | 109,5° |
| C=C | 0,134 | sp2 | 120° |
| C≡C | 0,120 | sp | 180° |
Второй хлор встаёт к тому же атому, где уже есть первый — там водородов меньше. Отсюда 1,1-дихлорэтан, а не 1,2. Это частая ловушка.
Из ацетилена получается уксусный альдегид. Из всех остальных алкинов (пропина и старше) по Кучерову получаются кетоны: CH₃–C≡CH + H₂O → CH₃–CO–CH₃ (ацетон). Это прямо спрашивают.
Атом углерода в sp-гибридизации сильнее притягивает электроны, поэтому водород при нём легко уходит — алкин ведёт себя как очень слабая кислота.
Реакция идёт, если тройная связь стоит на конце цепи: ацетилен, пропин, бутин-1. У бутина-2 (CH₃–C≡C–CH₃) водорода при тройной связи нет — осадок не выпадет. Так различают изомеры бутина.
Как различить бутин-1 и бутин-2?
Аммиачный раствор оксида серебра: бутин-1 даст осадок ацетиленида, бутин-2 — нет. Бромная вода здесь не поможет: её обесцветят оба, ведь тройная связь есть у обоих.
Три молекулы ацетилена над активированным углём при 600 °C замыкаются в кольцо: 3C₂H₂ →(C, 600°C) C₆H₆. Так из простейшего алкина получается бензол — переход от непредельных к ароматическим соединениям.
1) CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑ — гидролиз карбида, классический лабораторный способ.
2) C₂H₂ + H₂O →(Hg2+) CH₃CHO — реакция Кучерова.
Эта двухступенчатая цепочка встречается в заданиях на превращения почти всегда, когда упомянут карбид кальция.
Ответь мысленно, потом раскрой карточку.
Уксусный альдегид CH₃CHO — единственный случай, когда гидратация даёт альдегид, а не спирт (для всех остальных гомологов — кетон).
Аммиачным раствором [Ag(NH₃)₂]OH: бутин-1 (концевой, есть H при тройной связи) даёт осадок ацетиленида серебра, бутин-2 (внутренний) — нет реакции.
2 моль — тройная связь присоединяет галоген в два этапа (сначала до дибромалкена, потом до тетрабромалкана).
CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂↑ — классический лабораторный/промышленный способ.
Бензол C₆H₆: 3C2H2 →(t, акт. уголь) C6H6 — прямой мост от алкинов к ароматике.
Из-за большей доли s-характера орбитали (50% против 25%) электронная пара удерживается ядром ближе и сильнее, отрицательный заряд после отрыва H+ стабилизируется лучше.
Орбита оценит уровень по каждой из 34 тем ЕГЭ и сама подберёт, что решать дальше. Первая диагностика — 12 задач, регистрация по логину, почту не спрашиваем.
Начать бесплатно