- Fizička i kemijska svojstva alkina
- Polaritet
- Kiselost
- Reaktivnost
- Hidrogenacija
- Dodavanje vodikovih halogenida
- hidratacija
- Dodavanje halogena
- Alkilacija acetilena
- Kemijska struktura
- Udaljenost veza i terminalnih alkina
- Nomenklatura
- Prijave
- Acetilen ili etin
- Prirodni alkini
- Primjeri alkina
- Taririnska kiselina
- Histrionicotoxin
- Cicutoxin
- Capillina
- pargilin
- Reference
Su alkini su ugljikovodici ili organski spojevi koji sadrže u svojoj strukturi trostruku vezu između dva ugljikova atoma. Ova trostruka veza (≡) smatra se funkcionalnom skupinom jer predstavlja aktivno mjesto molekule i stoga je odgovorna za njihovu reaktivnost.
Iako se alkini ne razlikuju mnogo od alkana ili alkena, oni pokazuju veću kiselost i polaritet zbog prirode svojih veza. Točan izraz za opisivanje ove male razlike je ono što je poznato kao nezasićenost.
Autor jason.kaechler (Flickr: Oxygen / Acetylene baklja), putem Wikimedia Commonsa
Alkani su zasićeni ugljikovodici, dok su alkini najviše nezasićeni u odnosu na izvornu strukturu. Što to znači? Da alkan H 3 C-CH 3 (etan) može biti dehidrogeniziran do H 2 C = CH 2 (eten) i nakon toga se HC≡CH (ethyne, ili bolje poznat kao acetilen).
Napominjemo kako se stvaraju dodatne veze između ugljika, a broj vodika koji su vezani za njih smanjuje se. Ugljik, zbog svojih elektroničkih karakteristika, nastoji stvoriti četiri jednostavne veze, pa što je veća zasićenost, to je veća sklonost reakciji (s izuzetkom aromatskih spojeva).
S druge strane, trostruka veza je mnogo jača od dvostruke veze (=) ili jednostruke veze (-), ali s visokim troškovima energije. Stoga većina ugljikovodika (alkana i alkena) može stvoriti trostruke veze pri povišenim temperaturama.
Kao posljedica tih velikih energija, a kada se razbiju, oslobađaju puno topline. Primjer ovog fenomena vidi se kada se acetilen sagorijeva s kisikom, a intenzivna toplina plamena koristi se za zavarivanje ili taljenje metala (gornja slika).
Acetilen je najjednostavniji i najmanji alkin od svih. Ostali ugljikovodici mogu se izraziti iz njegove kemijske formule zamjenom H za alkilne skupine (RC≡CR '). Isto se događa u svijetu organske sinteze kroz veliki broj reakcija.
Ovaj alkin nastaje reakcijom kalcijevog oksida iz vapnenca i koksa, sirovine koja osigurava potrebne ugljike u električnoj peći:
CaO + 3C => CaC 2 + CO
CAC 2 je kalcijev karbid, anorganski spoj koji na kraju reagira s vodom da se dobije acetilen:
CAC 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH
Fizička i kemijska svojstva alkina
Polaritet
Trostruka veza razlikuje alkine od alkana i alkena. Tri vrste ugljikovodika su nepolarne, netopive u vodi i vrlo slabe kiseline. Međutim, elektronegativnost ugljika dvostruke i trostruke veze veća je od one jednog ugljika.
Prema ovome, ugljikovi uz trostruku vezu daju mu negativnu gustoću naboja induktivnim učinkom. Iz tog razloga, tamo gdje su veze C≡C ili C = C, postojat će veća gustoća elektrona nego u ostatku ugljikovog skeleta. Kao posljedica toga, postoji mali dipolni trenutak u kojem molekule djeluju između dipol-dipolnih sila.
Ove interakcije su vrlo slabe ako se uspoređuju njihovi dipolni trenuci s molekulom vode ili bilo kojim alkoholom. To se odražava na njihova fizička svojstva: alkini općenito imaju veće talište i vrelište u odnosu na manje nezasićene ugljikovodike.
Isto tako su, zbog svoje male polarnosti, manje netopljivi u vodi, ali su topljivi u nepolarnim organskim otapalima poput benzena.
Kiselost
Isto tako, ova elektronegativnost uzrokuje da je vodik HC ≡CR kiseliji od bilo kojeg prisutnog u drugim ugljikovodicima. Stoga su alkini kiselije vrste od alkena i mnogo kiseliji od alkana. Međutim, njegova je kiselost još uvijek zanemariva u usporedbi s onom karboksilnih kiselina.
Budući da su alkini vrlo slabe kiseline, oni reagiraju samo s vrlo jakim bazama, poput natrijevog amida:
HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3
Iz te reakcije dobiva se otopina natrijevog acetilida, sirovina za sintezu drugih alkina.
Reaktivnost
Reaktivnost alkina objašnjava se dodavanjem malih molekula njihovoj trostrukoj vezi, čime se smanjuje njihova zasićenost. To mogu biti molekuli vodika, vodikovi halogenidi, voda ili halogeni.
Hidrogenacija
Mala molekula H 2 vrlo brzo i nedostižan, tako povećati vjerojatnost da su dodani u trostruke veze od alkina, katalizatori moraju se koristiti.
To su obično metali (Pd, Pt, Rh ili Ni) sitno podijeljeni radi povećanja površine; i na taj način, kontakt između vodika i alkina:
RC≡CR '+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R'
Rezultat je da se vodik „usidrene” za razbijanje ugljika vezu, i tako dalje sve do odgovarajućeg alkana, RCH 2 CH 2 R”, je proizvedena. Time se ne samo zasićuje početni ugljikovodik, već se mijenja i njegova molekularna struktura.
Dodavanje vodikovih halogenida
Ovdje se dodaje anorganska molekula HX, gdje X može biti bilo koji od halogena (F, Cl, Br ili I):
RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'
hidratacija
Hidratacija alkina je ona kada dodaju molekulu vode kako bi formirali aldehid ili keton:
RC≡CR '+ H 2 O => RCH 2 COR
Ako je R 'H, to je aldehid; ako je alkil, onda je to keton. U reakciji, spoj poznat kao enol (RCH = C (OH) R ') nastaje kao intermedijer.
Pri tome se pretvara iz enolnog oblika (C-OH) u ketonski oblik (C = O) u ravnoteži zvanoj tautomerizacija.
Dodavanje halogena
I u vezi s dodacima, a dvoatomski molekule halogena (X 2 -F 2, Cl 2, Br 2 ili I 2), također može biti usidren na ugljicima trostruke veze:
RC≡CR '+ 2X 2 => RCX 2 -CX 2 R'
Alkilacija acetilena
Ostali alkini mogu se pripremiti iz otopine natrij acetilida upotrebom alkil halogenida:
HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX
Na primjer, ako je to metil jodid, tada bi nastali alkin bio:
HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + NaX
HC≡CCH 3 je propin, također poznat kao metil acetilena.
Kemijska struktura
Autor Ben Mills, iz Wikimedia Commons
Kakva je struktura alkina? Na gornjoj slici prikazana je molekula acetilena. Iz njega se jasno može promatrati linearna geometrija veze C≡C.
Stoga, tamo gdje postoji trostruka veza, struktura molekule treba biti linearna. Ovo je još jedna od vidljivih razlika između njih i ostalih ugljikovodika.
Alkani su obično prikazani kao zigzags, jer su sp 3 hibridizacije i njihove obveznice su 109º odvojeno. Oni su zapravo lanac kovalentno povezanih tetraedra. Dok su alkeni ravni zbog sp 2 hibridizacije njihovih ugljika, točnije formirajući trigonsku ravninu s vezama razdvojenim 120 °.
U alkinima je orbitalna hibridizacija sp, to jest oni imaju 50% s karaktera i 50% p karaktera. Dvije sp hibridne orbitale povezane su na H atome u acetilenu ili na alkilne skupine u alkinima.
Razmak između dva H ili R je 180 °, osim činjenice da samo na taj način čiste p orbitale ugljika mogu formirati trostruku vezu. Iz tog razloga veza -C≡C– je linearna. Promatrajući strukturu bilo koje molekule, -C≡C– ističe se u onim regijama u kojima je kostur vrlo linearan.
Udaljenost veza i terminalnih alkina
Ugljikovi u trostrukoj vezi su bliže jednima nego u dvostrukoj ili jednostrukoj vezi. Drugim riječima, C≡C je kraći od C = C i C - C. Kao rezultat toga, veza je jača jer dvije π veze pomažu u stabiliziranju pojedinačne σ veze.
Ako je trostruka veza na kraju lanca, to je terminalni alkin. Stoga, formulacija spomenutog spoja mora biti HC≡CR, gdje H ističe kraj ili početak lanca.
Ako je s druge strane unutarnja trostruka veza, formula je RC≡CR ', gdje su R i R' desna i lijeva strana lanca.
Nomenklatura
Kako se alkini nazivaju prema pravilima koje diktira IUPAC? Na isti način kao što su imenovani alkani i alkeni. Da biste to učinili, sufiks –ano ili –eno mijenja se u sufiks –ino.
Na primjer: HC≡CCH 3 naziva propin, budući da ima tri ugljikova atoma, kao što je propan (CH 3 CH 2 CH 3). HC≡CCH 2 CH 3 1-butina, što je terminalni alkin. A u slučaju CH 3 C≡CCH 3 je 2-butin, a to da trostruka veza nije terminala nego unutarnje.
CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3) 2 5-metil-2-heksin. Ugljikovi se računaju sa one strane koja je najbliža trostrukoj vezi.
Druga vrsta alkina su cikloalkini. Za njih je dovoljno zamijeniti sufiks –ano s –ino odgovarajućeg cikloalkana. Tako je ciklopropan koji ima trostruku vezu nazvan ciklopropino (koji ne postoji).
Kad postoje dvije trostruke veze, nazivu se dodaje prefiks. Primjeri su HC2C-C2H, diacetilen ili propadino; i HC≡C-C-C≡H, butadiino.
Prijave
Acetilen ili etin
Najmanja količina alkina zgušnjava mogući broj upotreba tih ugljikovodika. Iz njega se putem alkilacija mogu sintetizirati drugi organski spojevi. Isto tako, ona prolazi oksidativne reakcije za dobivanje etanola, octene kiseline, akrilne kiseline, među ostalim.
Druga njezina upotreba sastoji se u pružanju izvora topline da pobuđuje elektrone atoma; točnije metalnih kationa u određivanju atomske apsorpcije i emisije, široko korištena spektroskopska tehnika.
Prirodni alkini
Jedine postojeće metode pripreme alkina nisu samo sintetičke ili uz primjenu topline u nedostatku kisika, već su i biološke.
Oni koriste enzime koji se nazivaju acetilenaze, a koji mogu dehidrogenirati dvostruku vezu. Zahvaljujući tome dobivaju se mnogi prirodni izvori alkina.
Kao rezultat toga, iz ovih izvora se mogu izvući otrovi, protuotrovi, lijekovi ili bilo koji drugi spoj koji daje određenu korist; posebno kad je riječ o zdravlju. Alternativa je mnogo kad mijenjaju svoje izvorne strukture i imaju ih kao potporu za nove alkine.
Primjeri alkina
Do sada su spomenuti brojni primjeri alkina. Međutim, neki potječu iz vrlo specifičnih izvora ili imaju određene molekularne strukture: oni su poliacetileni.
To znači da može postojati više od jedne trostruke veze koja je dio vrlo velike strukture, a ne samo jednog ugljikovog lanca.
Taririnska kiselina
Autor Yikrazuul, iz Wikimedia Commons
Taririnska kiselina dolazi iz biljke smještene u Gvatemali koja se zove Picramnia tariri. Posebno se ekstrahira iz ulja njegovih sjemenki.
U njegovoj molekularnoj strukturi može se promatrati jedna trostruka veza koja odvaja apolarni rep od polarne glave; stoga se može smatrati amfipatskom molekulom.
Histrionicotoxin
Autor Meodipt i Rolf Kolasch
s en.wikipedia, s Wikimedia Commons
Histrionicotoxin je otrov koji izlučuje koža žaba koje naseljavaju Kolumbiju, Brazil i ostale latinoameričke zemlje. Ima dvije trostruke veze spojene s jednom dvostrukom vezom. Oba su terminalna i razdvojena su sa šest-ugljikovim prstenom i cikličkim aminom.
Cicutoxin
Autor Giorgiogp2, iz Wikimedia Commons
Iz molekularne strukture Cicutoxina odakle su trostruke veze? Ako su dvostruke veze ravne, kao što se vidi na desnoj strani, a pojedinačne veze su tetraedarske, kao na krajevima, trostruke su linearne i na padini ().
Ovaj spoj sastoji se od neurotoksina koji se nalazi prvenstveno u biljci vodenog grmlja.
Capillina
Autor Klever, iz Wikimedia Commons
To je alkin prisutan u esencijalnom ulju biljke močvarice koja se koristi kao antifungalno sredstvo. Dvije uzastopne trostruke veze mogu se promatrati, ispravnije konjugirane.
Što to znači? Ta trostruka veza odjekuje u cijelom lancu ugljika i uključuje otvaranje dvostruke veze C = O na C - O -.
pargilin
Autor Harbin, iz Wikimedia Commons
To je alkin s antihipertenzivnim djelovanjem. Analizirajući njegovu strukturu u dijelovima, imamo: benzilnu skupinu slijeva, tercijarni amin u sredini i propinil s desne strane; to jest, terminalna propinska skupina.
Reference
- Francis A. Carey. Organska kemija. Karboksilne kiseline. (6. izd., str. 368-397). Mc Graw Hill.
- Brennan, John. (10. ožujka 2018.). Primjeri Alkinsa. Sciencing. Preuzeto sa: sciaching.com
- BYJU'S. (2018.). Trostruka veza u Alkynesu. Preuzeto sa: byjus.com
- Enciklopedija primjera (2017). Alkini. Oporavilo iz: primjeri.co
- Kevin A. Boudreaux. Alkini. Preuzeto sa: angelo.edu
- Robert C. Neuman, Jr. Alkenes i Alkynes., Preuzeto iz: chem.ucr.edu