Alquinos omadused, struktuur, nomenklatuur, kasutusalad ja näited



The alquinos need on süsivesinikud või orgaanilised ühendid, mis oma struktuurides esinevad kahe süsiniku vahel kolmiksidemena. Seda kolmiksidet (≡) peetakse funktsionaalseks rühmaks, esindades molekuli aktiivset saiti ja seetõttu vastutab nende reaktiivsuse eest..

Kuigi alkünid ei ole väga erinevad alkaanidest või alkeenidest, on neil nende sidemete olemuse tõttu suurem happesus ja polaarsus. Väike erinevus kirjeldab täpselt seda, mida nimetatakse küllastumatus.

Alkaanid on küllastunud süsivesinikud, samas kui alkünid on algse struktuuriga võrreldes kõige küllastumata. Mida see tähendab? See on alkaan H3C-CH3 (etaan) võib dehüdrogeenida H2C = CH2 (eteen) ja seejärel HC≡CH (etüün või paremini tuntud kui atsetüleen).

Pange tähele, et süsinikuaatomite vaheliste täiendavate sidemete kujul väheneb nendega seotud vesinike arv. Elektrooniliste omadustega süsiniku eesmärk on moodustada neli lihtsat sidet, nii et mida suurem on küllastumatus, seda suurem on kalduvus reageerida (välja arvatud aromaatsed ühendid)..

Teisest küljest on kolmikside palju tugevam kui kaksikside (=) või lihtne (-), kuid suure energiakuluga. Seega võivad enamik süsivesinikke (alkaanid ja alkeenid) moodustada kõrgendatud temperatuuridel kolmiksidemeid.

Nende kõrgete energiaallikate tagajärjel vabanevad nad palju soojust. Selle nähtuse näide on näha siis, kui atsetüleen põletatakse hapnikuga ja leegi tugev soojus kasutatakse metalli keevitamiseks või sulamiseks (ülemine pilt).

Atsetüleen on kõigi kõige lihtsam ja väikseim alküün. Oma keemilisest valemist võib teisi süsivesinikke väljendada, asendades H alküülrühmade puhul (RC≡CR '). Sama juhtub orgaanilise sünteesi maailmas paljude reaktsioonide kaudu.

See alküün on toodetud lubjakivist ja koksist pärineva kaltsiumoksiidi, toorainena, mis tagab vajaliku süsiniku elektrilise ahju reaktsioonil:

CaO + 3C => CaC2 + CO

CaC2 on kaltsiumkarbiid, anorgaaniline ühend, mis reageerib lõpuks veega, moodustades atsetüleeni:

CaC2 + 2H2O => Ca (OH)2 + HC≡CH

Indeks

  • 1 Alküünide füüsikalised ja keemilised omadused
    • 1.1 Polaarsus
    • 1.2 Happesus
  • 2 Reaktiivsus
    • 2.1 Hüdrogeenimine
    • 2.2 Vesinikhalogeniidide lisamine
    • 2.3 Hüdreerimine
    • 2.4 Halogeenide lisamine
    • 2.5 Atsetüleeni alküülimine
  • 3 Keemiline struktuur
    • 3.1 Lingide ja klemmide otsade kaugus
  • 4 Nomenklatuur
  • 5 Kasutamine
    • 5.1 Atsetüleen või etüün
    • 5.2 Looduslikud alkünid
  • 6 Alküünide näited
    • 6.1 Tariinhape
    • 6.2 Histrionikotoksiin
    • 6.3 Cicutoxin
    • 6.4 Capillina
    • 6.5 Pargiliin
  • 7 Viited

Alküünide füüsikalised ja keemilised omadused

Polaarsus

Kolmikside eristab alküüne alkaanidest ja alkeenidest. Kolme tüüpi süsivesinikud on apolaarsed, vees lahustumatud ja väga nõrgad happed. Kahekordse ja kolmekordse sideme süsinike elektronegatiivsus on siiski suurem kui lihtsate süsinikuaatomite süsinikuaatidel.

Selle kohaselt annavad kolmiksideme kõrval olevad süsinikud induktiivse negatiivse laengutiheduse. Sel põhjusel, kui C≡C või C = C sidemed on, on suurem elektrooniline tihedus kui ülejäänud süsiniku karkassil. Selle tulemusena on olemas väike dipoolmoment, millega molekulid dipool-dipooljõudude vahel toimivad.

Need koostoimed on väga nõrgad, kui võrrelda oma dipoolseid hetki veemolekuli või alkoholi omaga. See peegeldub selle füüsikalistes omadustes: alküünidel on tavaliselt kõrgemad sulamis- ja keemispunktid võrreldes nende vähem küllastumata süsivesinikega.

Samuti on nad halva polaarsuse tõttu vees vähem lahustuvad, kuid lahustuvad mittepolaarsetes orgaanilistes lahustites nagu benseen..

Happelisus

Samuti põhjustab see elektronegatiivsus vesinikku HC≡CR on happelisem kui mis tahes muudes süsivesinikutes. Seetõttu on alkünid happelisemad kui alkeenid ja palju muud kui alkaanid. Kuid selle happesus on karboksüülhapete omaga võrreldes siiski tühine.

Kuna alkünid on väga nõrgad happed, reageerivad nad ainult väga tugevate alustega, nagu naatriumamiid:

HC≡CR + NaNH2 => HC2CNa + NH3

Sellest reaktsioonist saadakse naatriumatsetüdi lahus, mis on tooraineks teiste alküünide sünteesiks.

Reaktsioonivõime

Alküünide reaktiivsus on seletatav väikeste molekulide lisamisega nende kolmiksidemele, vähendades nende küllastamatust. Need võivad olla vesiniku molekulid, vesinikhalogeniidid, vesi või halogeenid.

Hüdrogeenimine

Väike molekul H2 See on väga raske ja kiire, et suurendada tõenäosust, et nad lisatakse alküünide kolmiksidemele, tuleb kasutada katalüsaatoreid.

Need on tavaliselt metallid (Pd, Pt, Rh või Ni), mis on pinna pindala suurendamiseks peeneks jaotatud; ja sel viisil vesiniku ja alküüni vaheline kontakt:

RC≡CR '+ 2H2 => RCH2CH2R '

Tulemuseks on see, et vesiniku "ankurdab" süsinikuga sideme purustamise teel jne, kuni saadakse vastav alkaan, RCH2CH2R '. See mitte ainult küllastab algset süsivesinikku, vaid muudab ka selle molekulaarset struktuuri.

Vesinikhalogeniidide lisamine

Siin lisatakse anorgaaniline molekul HX, kus X võib olla ükskõik milline halogeenidest (F, Cl, Br või I):

RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'

Hüdratsioon

Alküünide hüdraatimine on siis, kui nad lisavad aldehüüdi või ketooni moodustamiseks vee molekuli:

RC≡CR '+ H2O => RCH2COR '

Kui R 'on H, siis on see aldehüüd; Kui see on alküül, siis on see ketoon. Reaktsioonis moodustatakse vaheühendina enoolina tuntud ühend (RCH = C (OH) R ')..

See kannab enooli vormi (C-OH) muundamist ketooniks (C = O) tasakaalu järgi, mida nimetatakse tautomerisatsiooniks..

Halogeenide lisamine

Ja seoses lisanditega võib ka halogeenide diatoomseid molekule kinnitada ka kolmiksideme süsinikuga (X2= F2, Cl2, Br2 või I2):

RC≡CR '+ 2X2 => RCX2-CX2R '

Atsetüleeni alküülimine

Teisi alküleene võib valmistada naatriumatsetüül-lahusest, kasutades alküülhalogeniidi:

HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX

Näiteks, kui see oleks metüüljodiid, siis saadud alküün oleks:

HC2CNa + CH3I => HC≡CCH3 + NaX

HC≡CCH3 on ots, mida tuntakse ka kui metüülatsetüleen.

Keemiline struktuur

Mis on alkünide struktuur? Ülemises pildis on näidatud atsetüleenimolekul. Sellest saab selgelt näha C≡C lingi lineaarset geomeetriat.

Seega, kui on kolmekordne side, peab molekuli struktuur olema lineaarne. See on veel üks märkimisväärseid erinevusi nende ja ülejäänud süsivesinike vahel.

Alkaanid on tavaliselt esindatud siksakidena, sest neil on spigri-hübridiseerumine3 ja selle lingid on 109º kaugusel. Nad on tegelikult tetraeedri ahel, mis on kovalentselt kinnitatud. Kuigi alkeenid on sp-hübridisatsiooni teel tasased2 oma süsinikuaatomitest, moodustades täpsemalt trigonaaltasapinna, mille sidemed on eraldatud 120º.

Alküünides on orbitaalhübridisatsioon sp, see tähendab, et neil on 50% märgist s ja 50% märgist p. On kaks spübriidseid orbitaale, mis on seotud atsetüleeni H-aatomitega või alküünide alküülrühmadega..

Nii H kui ka R vaheline kaugus on 180º, peale selle saavad ainult süsiniku puhtad p orbitaalid moodustada kolmiksideme. Seetõttu on link -C linkC- lineaarne. Mis tahes molekuli -C≡C-struktuuri nägemine paistab silma nendes piirkondades, kus skelett on väga lineaarne.

Lingide ja terminali üüride kaugus

Kolmiksideme süsinikud on vähem kaugel kui kahekordse või lihtsa sidemega. Teisisõnu, C≡C on lühem kui C = C ja C-C. Selle tulemusena on link tugevam, kuna kaks linki π aitavad kaasa lihtsa lingi σ stabiliseerimisele.

Kui kolmikside on ahela lõpus, siis on see terminaalne alküün. Seetõttu peab nimetatud ühendi valem olema HC≡CR, kus H tähistab ahela lõppu või algust.

Teisest küljest, kui tegemist on sisemise kolmekordse lingiga, on valem RC≡CR ', kus R ja R' on stringi parem ja vasak pool..

Nomenklatuur

Kuidas nimetatakse alküne vastavalt IUPACi poolt kehtestatud reeglitele? Samamoodi nagu alkaanid ja alkeenid on nimetatud. Selleks muutke sufiksiga -ino sufiks -ano või -eno.

Näiteks: HC≡CCH3 see on nimeks propino, kuna sellel on kolm süsinikku, nagu propaan (CH3CH2CH3). HC≡CCH2CH3 see on 1-butiin, mis on terminaalne alküün. Aga CH puhul3C≡CCH3 see on 2-butüün ja selles ei ole kolmikside terminali, vaid sisemine.

CH3C≡CCH2CH2(CH3)2 see on 5-metüül-2-heksino. Süsinikud hakkavad loendama kolmekordse sideme lähimast küljest.

Teist tüüpi alküünid on tsükloalküünid. Nende jaoks piisab, kui asendada vastava tsükloalkaani -ino sufiksi -ano. Seega nimetatakse tsüklopropaani, millel on kolmikside, tsüklopropiiniks (mis ei eksisteeri).

Kui on kaks kolmekordset linki, lisatakse nimele eesliide di-. Näited on HC2C-C3H, diasetüleen või propadino; ja HC2C-C-C3H, butadiino.

Kasutamine

Atsetüleen või etüün

Kõige väiksem on alküünidest nende süsivesinike kasutusvõimaluste arv. Sellest võib alküülimise teel sünteesida teisi orgaanilisi ühendeid. Samuti läbib see oksüdatiivsed reaktsioonid etanooli, äädikhappe ja akrüülhappe saamiseks.

Teine selle kasutusviis seisneb soojusallika andmises aatomite elektronide ergastamiseks; täpsemalt metalli katioonid absorptsioon-aatomi emissiooni määramisel, laialdaselt kasutataval spektroskoopilisel meetodil.

Looduslik alquinos

Ainsad olemasolevad meetodid alküünide valmistamiseks ei ole mitte ainult sünteetilised või soojuse rakendamine hapniku puudumisel, vaid ka bioloogiliselt.

Nendes ensüümides kasutatakse nimetusi atsetüleenaasid, mis võib dehüdrogeenida kaksiksideme. Tänu sellele saadakse palju looduslikke alkünide allikaid.

Selle tulemusena võib nendest allikatest eraldada mürke, antidoode, ravimeid või mõnda muud kasulikku ühendit; eriti kui see puudutab tervist. Alternatiivid on paljud, kui nad muudavad oma algseid struktuure ja toetavad neid uute alküünide jaoks.

Alküünide näited

Siiani on mainitud mitmeid alküünide näiteid. Mõned aga pärinevad väga spetsiifilistest allikatest või neil on teatud molekulaarstruktuurid: need on polüatsetüleenid.

See tähendab, et võib olla rohkem kui üks kolmikside, mis on osa väga suurest struktuurist ja mitte lihtsalt lihtsast süsinikahelast.

Tariinhape

Tariinhape pärineb Guatemalas asuvast ettevõttest Picramnia tariri. See ekstraheeritakse spetsiifiliselt selle seemnete õli.

Oma molekulaarses struktuuris võib täheldada ühte kolmekordset sidet, mis eraldab apolaarse saba polaarpeast; seetõttu võib seda pidada amfipaatiliseks molekuliks.

Histrionikotoksiin

Histrionikotoksiin on mürk, mida eritab konnade nahk Colombiast, Brasiiliast ja muudest Ladina-Ameerika riikidest. Sellel on kaks kolmekordset seost topelt lingiga. Mõlemad on terminaalsed ja on eraldatud kuue süsiniku ja tsüklilise amiiniga.

Cicutoxin

Tsükotoksiinide molekulaarsest struktuurist, kus on kolmiksidemed? Kui kaksiksidemed on tasased, kui nad näevad paremale, ja lihtsad lingid on tetraedrilised, nagu äärmustes, on kolmikud lineaarsed ja on nõlval (\ t.

See ühend koosneb neurotoksiinist, mis leidub peamiselt veekeskkonnas.

Capillina

See on Artemis taimede eeterlikus õlis sisalduv alküün, mida kasutatakse seenevastase toimeainena. Näete kahte järjestikust kolmekordset võlakirja, mis on õigemini konjugeeritud.

Mida see tähendab? Kolmekordsed sidemed resoneeruvad kogu süsinikuahelas ja hõlmavad C-O-ga kaksiksidet C = O-.

Pargilina

See on antihüpertensiivse toimega alküün. Analüüsides selle struktuuri osades, mis meil on: bensüülrühm vasakule, tertsiaarne amiin keskel ja propinüül paremale; see tähendab terminali otsa grupp.

Viited

  1. Francis A. Carey. Orgaaniline keemia Karboksüülhapped. (kuues väljaanne., lk 368-397). Mc Grawi mägi.
  2. Brennan, John. (10. märts 2018). Alküünide näited. Science. Välja võetud: sciencing.com
  3. BYJU. (2018). Kolmekordne võlakiri Alkynes'is. Välja võetud: byjus.com
  4. Näidete entsüklopeedia (2017). Alquinos. Välja otsitud andmebaasist: ejemplos.co
  5. Kevin A. Boudreaux. Alküünid. Võetud: angelo.edu
  6.  Robert C. Neuman, Jr Alkenes ja Alkynes. [PDF] Välja võetud: chem.ucr.edu