Презентация Алкіни (ацетиленові вуглеводні) онлайн

Содержание слайда: АЛКІНИ Алкінами або ацетиленовими вуглеводнями називаються вуглеводні, які мають в молекулі один потрійний зв’язок —СС­—. Вони утворюють гомологічний ряд загальної формули СnН2n-2. Перший представник цього ряду – етин (ацетилен).

Содержание слайда: Відповідно до замісникової номенклатури (IUPAC) алкіни називають, змінюючи у відповідних алканах суфікс -ан на –ин (ін).     Головний ланцюг повинен включати потрійний зв’язок. Нумерація головного ланцюга починається з того кінця, ближче до якого перебуває потрійний зв’язок. За радикало-функціональною номенклатурою їх називають як похідні ацетилену. Назви залишків алкінів утворюють додаванням суфікса –іл до назви вуглеводня: У радикалів нумерація головного ланцюга починається з атома вуглецю, що має вільну валентність.

Содержание слайда: Промислові методи добування  1. Піроліз алканів (метану або нафтових фракцій) При піролізі нафтових фракцій, таких як бензин або гас утворюється також ацетилен.  

Содержание слайда: 2. З кальцій карбіду (карбідний метод) При спіканні вапна з коксом при 2000ºС, утворюється кальцій карбід (СаС2). При взаємодії з водою він легко гідролізує: Карбід магнію (Мg2С3 )утворює пропін:

Содержание слайда: Лабораторні методи добування Відщеплення галогеноводню від дигалогеналканів або галогеналкенів. При підвищених температурах у присутності концентрованого розчину спиртового лугу утворюються алкіни:

Содержание слайда: 2. Реакції алкілування ацетилену через металоорганічні сполуки. Атоми водню в ацетилені можуть бути заміщені на атоми металів з утворенням ацетиленідів, які при дії алкілгалогенідів перетворюються у відповідні алкіни. Натрій ацетиленід   Пропін

Содержание слайда: ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ Алкіни С2-С4- це гази, починаючи з С5- і до С16- рідини, а з С17-тверді речовини. Їх фізичні властивості подібні до властивостей алканів і алкенів. Значення густин і показників заломлення у алкінів значно вищі, ніж у алкенів і алканів.

Содержание слайда: ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ π-електронна густина отрійного зв’язку С≡С в ацетилені важче поляризується, ніж подвійного в етилені, оскільки довжина потрійного С≡С зв’язку менша від довжини подвійного С=С зв’язку. Електронегативність атома вуглецю в sp-гібридному стані вища, ніж у sp2-стані. Внаслідок цього, π-електрони потрійного зв’язку сильніше утримуються атомами вуглецю, більш стягнуті в середину молекули і є менш рухливі ніж π-електрони зв’язку С=С. В результаті, алкіни проявляють меншу реакційну здатність в реакціях електрофільного приєднання (АЕ) у порівнянні з алкенами.

Содержание слайда: В той же час, з боку атомів водню існує деякий дефіцит електронної густини, яка зміщена до центру потрійного зв’язку. Внаслідок цього алкіни отримують можливість вступати в реакції нуклеофільного приєднання (АN). Причому нуклеофіл атакує молекулу ацетилена з «торця». В молекулі ацетилену зв’язок С-Н, утворений sp-гібридною орбіталлю атома С. Відомо, що електронегативність гібридної орбіталі зростає зі збільшенням у ній частки s-орбіталі: sp3 – 2,5; sp2 – 2,75; sp – 3,2 (за шкалою Л.Полінга). Тому в цьому ж ряду зростає і полярніть зв’язку СН. Це означає, що атоми вогдню в ацетилені протонізовані значно більше, ніж в етилені або в етані, про що свідчать значення констант іонізації цих сполук: рК(ацетилен) = 25; рК (етилен) = 44. Для порівняння рК (Н2О) = 15,7. Отже ацетилен проявляє кислотні властивості, хоча являється слабшою кислотою, ніж вода.

Содержание слайда: Таким чином для алкінів характерні реакції приєднання (АЕ та АN), полімеризації, окиснення, та заміщення за "кислим” воднем.

Содержание слайда: Реакції приєднання 1. Гідрування. Приєднання водню до потрійного зв’язку протікає в присутності каталізаторів : Ni, Pt, Pd. 2. Приєднання електрофільних реагентів (АЕ) 2.1. Приєднання галогенів Приєднання хлору, йоду до алкінів протікає з меншою швидкістю, ніж до алкенів і супроводжується утворенням суміші цис- і транс-продуктів (переважно транс-):

Содержание слайда: 2.2. Приєднання галогеноводнів Електрофільне приєднання НСІ здійснюється за правилом Марковнікова, значно повільніше, ніж до олефінів і протікає, в основному, як транс- приєднання:   Дана реакція лежить в основі першого промислового методу добування вінілхлориду з ацетилену:

Содержание слайда: 3. Приєднання нуклеофільних реагентів (АN) Приєднання нуклеофільних реагентів (води, спирту) відбувається в присутності каталізаторів - солей міді (І) або ртуті (ІІ). 3.1. Гідратація (М.Г.Кучеров, 1881) Ацетилен при гідратації утворює оцтовий альдегід, інші алкіни дають кетони.

Содержание слайда: Структура з НО-групою при подвійному зв’язку називається енолом. Еноли, як правило, нестійки і в момент утворення ізомеризуються у відповідні кетони або альдегіди. Структурні ізомери, які можут легко переходити один в одного і існують у рівновазі називаються таутомерами, а така ізомерія - таутомерією. Даний різновид таутомерів називається кето-енольною таутомерією.

Содержание слайда: 3.2. Приєднання спиртів Спирти приєднуються до алкінів у присутності солей Сu+, Hg2+, а також у присутності алкоголятів лужних металів. 3.3. Приєднання кислот 3.3.1. Приєднання оцтової кислоти. Приєднання оцтової кислоти приводить до утворення вінілацетату, який має промислове значення для виробництва полімерів (ПВА):  

Содержание слайда: 3.3.2. Приєднання ціанідної кислоти У результаті реакції утворюється мономер - акрилонітрил (нітрил акрилової кислоти), який широко застосовується для синтезу полімерів та каучуків: Реакції 2.2, 3.2 і 3.3 називаються реакціями вінілування ― утворення вінільних мономерів, які в свою чергу можуть полімеризуватись з утворенням полімерних матеріалів.

Содержание слайда: 4. Карбонілування алкінів (В.Реппе, 1944-1949). Карбонілування – це введення карбонільної групи . У присутності нікелевих каталізаторів типу Ni(CO)4, алкіни взаємодіють з оксидом вуглецю (ІІ) і водню з утворенням ненасичених кислот або їх похідних: Якщо замість води взти спирт, то утворюється естер акрилової кислоти. Такі естери є цінними мономерами для одержання прозорих пластиків.

Содержание слайда: 5. Приєднання альдегідів і кетонів Приєднання формальдегіду (Реппе) відбувається у присутності ацетиленіду міді: Приєднання ацетону протікає в присутності твердого КОН у середовищі абсолютного (повністю зневодненого ) етеру (реакція О.Фаворського):

Содержание слайда: Реакції полімеризації   І. Реакції димеризації Ацетилен у присутності каталізатора Сu2СІ2 у кислому середовищі утворює вінілацетилен (єніновий вуглеводень):

Содержание слайда: Реакції циклоолігомеризації (утворення тримерів, тетрамерів, тощо):

Содержание слайда: 3. Полімеризація У присутності ініціаторів або металоорганічних каталізаторів утворюються спряжені полієни (від грецького поліс - багато). Макромолекула (від грецького макрос - великий) полієну складається практично тільки з вуглецевих атомів, з’єднаних між собою спряже-ними подвійними зв’язками: Ацетилен полімеризується також у присутності солей Сu+ та окиснювача: Вважають, що карбін є третьою алотропною видозміною вуглецю разом з алмазом та графітом. Причому, карбіну приписують ще і кумуленову будову макромолекули ...С=С=С=С=С...

Содержание слайда: Окиснення алкінів Сильні окиснювачі (КMnO4, K2Cr2O7 у кислому середовищі, озон) окиснюють алкіни за аналогією до алкенів по потрійних зв’язках з їх розщепленням і утворенням у кінцевому результаті карбонових кислот: Реакції заміщення 1. Реакції металування алкінів (заміщення водню на метали) - SE Завдяки великій полярності зв’язку С—Н алкіни здатні реагувати з багатьма металами (заміщення «кислого» водню на метал) з утворенням ацетиленідів.