- Alkyynien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
- Vastakkaisuus
- Happamuus
- reaktiivisuus
- hydraus
- Vetyhalogenidien lisääminen
- nesteytys
- Halogeenien lisääminen
- Asetyleenialkylointi
- Kemiallinen rakenne
- Linkkien ja terminaalisten alkyylien etäisyys
- nimistö
- Sovellukset
- Asetyleeni tai eteeni
- Luonnolliset alkyylit
- Esimerkkejä alkyyleistä
- Tarriinihappo
- histrionikotoksiinit
- kikutoksiini
- Capillina
- pargyliinilla
- Viitteet
Alkyynien ovat hiilivedyt tai orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät niiden rakenteessa on kolmoissidos kahden hiilen välissä. Tätä kolmoissidosta (≡) pidetään funktionaalisena ryhmänä, koska se edustaa molekyylin aktiivista kohtaa ja vastaa siten niiden reaktiivisuudesta.
Vaikka alkynit eivät eroa paljon alkaanista tai alkeenista, niillä on suurempi happamuus ja polaarisuus johtuen niiden sidoksista. Tarkka termi tämän pienen eron kuvaamiseksi tunnetaan tyydyttymättömyytenä.
Kirjoittanut jason.kaechler (Flickr: Oxygen / Acetylene Torch), Wikimedia Commonsin kautta
Alkaanit ovat tyydyttyneitä hiilivetyjä, kun taas alkeenit ovat tyydyttymättömimpiä alkuperäiseen rakenteeseen nähden. Mitä tämä tarkoittaa? Että alkaani H 3 C-CH 3 (etaani) voidaan dehydrataan H 2 C = CH 2 (eteeni) ja sen jälkeen HC≡CH (etyyni, tai joka tunnetaan paremmin nimellä asetyleeni).
Huomaa, kuinka hiilen väliin muodostuessaan lisäsidoksia, niihin sitoutuneiden vetyjen määrä vähenee. Hiili pyrkii elektronisten ominaisuuksiensa vuoksi muodostamaan neljä yksinkertaista sidosta, joten mitä korkeampi tyydyttymättömyys, sitä suurempi taipumus reagoida (lukuun ottamatta aromaattisia yhdisteitä).
Toisaalta kolmoissidos on paljon vahvempi kuin kaksoissidos (=) tai yksinkertainen sidos (-), mutta sillä on korkeat energiakustannukset. Siksi suurin osa hiilivedyistä (alkaanit ja alkeenit) voivat muodostaa kolmoissidoksia korotetussa lämpötilassa.
Näiden korkeiden energioiden seurauksena ja murtuessaan ne vapauttavat paljon lämpöä. Esimerkki tästä ilmiöstä nähdään, kun asetyleeni poltetaan hapolla ja liekin voimakasta lämpöä käytetään metallien hitsaamiseen tai sulattamiseen (yläkuva).
Asetyleeni on yksinkertaisin ja pienin alkyeni kaikista. Muita hiilivetyjä voidaan ilmaista sen kemiallisesta kaavasta korvaamalla H alkyyliryhmillä (RC≡CR '). Sama tapahtuu orgaanisen synteesin maailmassa suuren määrän reaktioiden kautta.
Tämä alkyeni tuotetaan kalkkikivestä ja koksista peräisin olevan kalsiumoksidin reaktiosta, raaka-aineesta, joka tuottaa tarvittavat hiilet sähköuunissa:
CaO + 3C => SERTIn 2 + CO
SERTIn 2 on kalsiumkarbidia, epäorgaaninen yhdiste, joka lopuksi reagoi veden kanssa, jolloin muodostuu asetyleeniä:
SERTIn 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH
Alkyynien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Vastakkaisuus
Kolmoissidos erottaa alkyenit alkaanista ja alkeenista. Kolme hiilivetytyyppiä ovat apolaariset, veteen liukenemattomat ja erittäin heikot hapot. Kaksinkertaisen ja kolmoissidoksen hiilien elektronegatiivisuus on kuitenkin suurempi kuin yksittäisten hiilien.
Tämän mukaan kolmoissidoksen vieressä olevat hiilet antavat sille induktiivisella vaikutuksella negatiivisen varaustiheyden. Tästä syystä, missä C≡C- tai C = C-sidokset ovat, elektronien tiheys on suurempi kuin muussa hiilirungossa. Seurauksena on pieni dipolimomentti, jolloin molekyylit toimivat vuorovaikutuksessa dipoli-dipolivoimien kanssa.
Nämä vuorovaikutukset ovat erittäin heikkoja, jos niiden dipolimomenteja verrataan vesimolekyylin tai minkä tahansa alkoholin vastaaviin. Tämä heijastuu niiden fysikaalisissa ominaisuuksissa: alkyneillä on yleensä korkeammat sulamis- ja kiehumispisteet verrattuna vähemmän tyydyttyneisiin hiilivetyihin.
Samoin, johtuen alhaisesta polaarisuudestaan, ne ovat vähemmän liukenemattomia veteen, mutta ne liukenevat ei-polaarisiin orgaanisiin liuottimiin, kuten bentseeniin.
Happamuus
Samoin tämä elektronegatiivisuus aiheuttaa vedyn HC ≡CR: n olevan happamampi kuin minkään muun hiilivedyn läsnäolo. Siksi alkyleenit ovat happamampia lajeja kuin alkeenit ja paljon happampia kuin alkaanit. Sen happamuus on kuitenkin edelleen vähäinen verrattuna karboksyylihappoihin.
Koska alkynit ovat erittäin heikkoja happoja, ne reagoivat vain erittäin vahvojen emästen, kuten natriumamidin kanssa:
HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3
Tästä reaktiosta saadaan natriumasetyyli- liuos, raaka-aine muiden alkyynien synteesiin.
reaktiivisuus
Alkyynien reaktiivisuus selitetään pienten molekyylien lisäämisellä niiden kolmoissidoksen kanssa vähentämällä niiden tyydyttymättömyyttä. Nämä voivat hyvinkin olla vetymolekyylejä, vetyhalogenideja, vettä tai halogeeneja.
hydraus
Pienen molekyylin H 2 on erittäin vaikeasti ja nopeasti, niin lisätä todennäköisyydet, että ne lisätään kolmoissidos alkyynien, katalyytit täytyy käyttää.
Nämä ovat yleensä metalleja (Pd, Pt, Rh tai Ni), jotka on hienojakoinen pinnan suurentamiseksi; ja siten vedyn ja alkeenin välinen kontakti:
RC≡CR '+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R'
Tuloksena on, että vety on "ankkuroitu" on hiiltä murtamalla sidos, ja niin edelleen, kunnes vastaava aikaani, RCH 2 CH 2 R 'on valmistettu. Tämä ei vain kyllästä alkuperäistä hiilivetyä, vaan myös muuttaa sen molekyylirakennetta.
Vetyhalogenidien lisääminen
Tähän lisätään epäorgaaninen molekyyli HX, missä X voi olla mikä tahansa halogeeneistä (F, Cl, Br tai I):
RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'
nesteytys
Alkyynien hydraatio tapahtuu, kun ne lisäävät vesimolekyylin aldehydin tai ketonin muodostamiseksi:
RC≡CR '+ H 2 O => RCH 2 COR'
Jos R 'on H, se on aldehydi; jos se on alkyyli, niin se on ketoni. Reaktiossa muodostuu välituotteena yhdiste, joka tunnetaan nimellä enoli (RCH = C (OH) R ').
Tämä muuttuu enolimuodosta (C-OH) ketonimuotoksi (C = O) tasapainossa, jota kutsutaan tautomerisaatioksi.
Halogeenien lisääminen
Ja mitä tulee lisäyksiin, halogeenien (X 2 = F 2, Cl 2, Br 2 tai I 2) diatomiset molekyylit voidaan kiinnittää myös kolmoissidoksen hiileihin:
RC≡CR '+ 2X 2 => RCX 2 –CX 2 R'
Asetyleenialkylointi
Muita alkyylejä voidaan valmistaa natriumasetylidiliuoksesta käyttämällä alkyylihalogenidia:
HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX
Esimerkiksi, jos se olisi metyylijodidia, niin syntyvä alkyeni olisi:
HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + NaX
HC≡CCH 3 on propyyni, joka tunnetaan myös nimellä metyyli asetyleeni.
Kemiallinen rakenne
Kirjoittanut Ben Mills, Wikimedia Commonsista
Mikä on alkyynien rakenne? Asetyleenimolekyyli on esitetty yläkuvassa. Sen perusteella C≡C-sidoksen lineaarinen geometria voidaan havaita selvästi.
Siksi, kun on olemassa kolmoissidos, molekyylin rakenteen tulisi olla lineaarinen. Tämä on toinen huomattavista eroista niiden ja muiden hiilivetyjen välillä.
Alkaanit ovat yleensä edustettuina zigzags, koska niillä on sp 3 hybridisaatio ja niiden joukkovelkakirjojen ovat 109º toisistaan. Ne ovat oikeastaan ketju kovalenttisesti kytkettyjä tetraedrejä. Kun taas alkeenit ovat litteitä, koska SP 2 hybridisaatio niiden hiiltä, erityisesti muodostaen trigonaalinen tasossa sidoksia erottaa 120 °.
Alkyneissä kiertoradan hybridisaatio on sp, ts. Niillä on 50% s-luonne ja 50% p-luonne. Kaksi sp-hybridiorbitaalia on sitoutunut H-atomiin asetyleenissä tai alkyyliryhmiin alkyyleissä.
Kahden H: n tai R: n välinen etäisyys on 180º sen lisäksi, että vain tällä tavoin hiilien puhtaat p-orbitaalit voivat muodostaa kolmoissidoksen. Tästä syystä sidos –C≡C– on lineaarinen. Minkä tahansa molekyylin rakennetta tarkasteltaessa -C≡C erottuu alueilla, joilla luuranko on hyvin lineaarinen.
Linkkien ja terminaalisten alkyylien etäisyys
Kolmoissidoksen hiilivedyt ovat lähempänä toisiaan kuin kaksoissidoksessa tai yksittäissidoksessa. Toisin sanoen, C≡C on lyhyempi kuin C = C ja C - C. Seurauksena on, että sidos on vahvempi, koska kaksi π-sidosta auttavat vakauttamaan yhden σ-sidoksen.
Jos kolmoissidos on ketjun päässä, niin se on terminaalinen alkyeni. Siksi mainitun yhdisteen kaavan on oltava HC≡CR, missä H korostaa ketjun loppua tai alkua.
Jos toisaalta se on sisäinen kolmoissidos, kaava on RC≡CR ', jossa R ja R' ovat ketjun oikea ja vasen puoli.
nimistö
Kuinka alkyylejä nimitetään IUPAC: n määräämien sääntöjen mukaan? Samoin kuin alkaanit ja alkeenit on nimetty. Tämän tekemiseksi jälkiliite –ano tai –eno muutetaan jälkiliitteeksi –ino.
Esimerkiksi: HC≡CCH 3 kutsutaan propyyni, koska sillä on kolme hiiltä, kuten propaania (CH 3 CH 2 CH 3). HC≡CCH 2 CH 3 on 1-butyyni, joka on päätelaitteen alkyyni. Mutta kun kyseessä on CH 3 C≡CCH 3 on 2-butyyni, ja tässä kolmoissidos ei ole pääte, mutta sisäinen.
CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3) 2 on 5-metyyli-2-heksyynin. Hiilet lasketaan kolmoissidosta lähinnä olevalta puolelta.
Toinen tyyppi alkyylejä ovat sykloalkiinit. Heille riittää, että korvataan jälkiliite –ano vastaavalla sykloalkaanilla. Siten syklopropaania, jolla on kolmoissidos, kutsutaan syklopropinoksi (jota ei ole olemassa).
Kun on kaksi kolminkertaista linkkiä, etuliite di lisätään nimeen. Esimerkkejä ovat HC2C-C2H, diasetyleeni tai propadino; ja HC3C-C-C2H, butadiino.
Sovellukset
Asetyleeni tai eteeni
Pienin alkyyleistä sakeuttaa näiden hiilivetyjen mahdollista käyttöä. Tästä alkylointien kautta voidaan syntetisoida muita orgaanisia yhdisteitä. Samoin se käy läpi hapettavia reaktioita muun muassa etanolin, etikkahapon, akryylihapon saamiseksi.
Toinen sen käyttötapa koostuu lämmönlähteen tarjoamisesta atomien elektronien virittämiseksi; tarkemmin ottaen metallikationit atomien absorptio-päästömäärityksissä, laajasti käytetty spektroskopinen tekniikka.
Luonnolliset alkyylit
Ainoat olemassa olevat menetelmät alkyynien valmistamiseksi eivät ole pelkästään synteettisiä tai lämpöä käyttäviä hapen puuttuessa, vaan myös biologisia.
He käyttävät asetylenaaseiksi kutsuttuja entsyymejä, jotka voivat dehydrata kaksoissidoksen. Tämän ansiosta saadaan monia luonnollisia alkyylilähteitä.
Seurauksena on, että näistä lähteistä voidaan saada myrkkyjä, vastalääkkeitä, lääkkeitä tai mitä tahansa muuta yhdistettä, josta on jonkin verran hyötyä; etenkin kun se koskee terveyttä. Vaihtoehtoja on paljon, kun muokataan alkuperäisiä rakenteita ja ne tukevat uusia alkyylejä.
Esimerkkejä alkyyleistä
Toistaiseksi on mainittu useita esimerkkejä alkyyleistä. Jotkut ovat kuitenkin peräisin hyvin spesifisistä lähteistä tai niillä on erityiset molekyylirakenteet: ne ovat polyasetyleenejä.
Tämä tarkoittaa, että voi olla enemmän kuin yksi kolmoissidos, joka on osa erittäin suurta rakennetta, eikä vain yksi hiiliketju.
Tarriinihappo
Yikrazuul, kirjoittanut Wikimedia Commons
Tarriinihappo on peräisin Guatemalassa sijaitsevalta tehtaalta nimeltä Picramnia tariri. Se uutetaan erityisesti siementensä öljystä.
Molekyylisessä rakenteessaan voidaan havaita yksi kolmoissidos, joka erottaa apolaarisen hännän polaarisesta päästä; siksi sitä voidaan pitää amfipaattisena molekyylinä.
histrionikotoksiinit
Kirjoittanut Meodipt ja Rolf Kolasch
en.wikipediassa, Wikimedia Commonsista
Histrionikotoksiini on Kolumbiassa, Brasiliassa ja muissa Latinalaisen Amerikan maissa asuvien sammakkojen ihon erittelemä myrkky. Sillä on kaksi kolmoissidosta, jotka on konjugoitu yhdeksi kaksoissidokseksi. Molemmat ovat terminaalisia ja erotetaan kuuden hiilen renkaalla ja syklisellä amiinilla.
kikutoksiini
Kirjoittanut Giorgiogp2, Wikimedia Commonsista
Missä ovat kolmoissidokset sikutoksiinin molekyylirakenteesta? Jos kaksoissidokset ovat litteitä, kuten oikealta nähdään, ja yksittäiset sidokset ovat tetraedrisiä, kuten päissä, kolmoissuhteet ovat lineaarisia ja kaltevuudessa ().
Tämä yhdiste koostuu neurotoksiinista, jota löytyy pääasiassa vesipitkäkasvista.
Capillina
Kirjoittaja: Klever, Wikimedia Commonsista
Se on mugwort-kasvien eteerisessä öljyssä läsnä oleva alkyeni, jota käytetään sienenvastaisena aineena. Kaksi peräkkäistä kolmoissidosta voidaan havaita, konjugoitumalla oikein.
Mitä se tarkoittaa? Tämä kolmoissidos resonoi koko hiiliketjussa ja siihen liittyy C = O-kaksoissidos, joka avautuu C - O -: een.
pargyliinilla
Kirjoittanut Harbin, Wikimedia Commonsista
Se on alkyleeni, jolla on verenpainetta alentava vaikutus. Analysoimalla sen rakennetta osittain, meillä on: bentsyyliryhmä vasemmalla, tertiäärinen amiini keskellä ja propynyyli oikealla; eli terminaalinen propeeniryhmä.
Viitteet
- Francis A. Carey. Orgaaninen kemia. Karboksyylihapot. (kuudes painos, sivut 368-397). Mc Graw Hill.
- Brennan, John. (10. maaliskuuta 2018). Esimerkkejä alkyneistä. Sciencing. Ostettu: sciencing.com
- BYJU'S. (2018). Kolminkertainen obligaatio Alkynesissa. Ostettu: byjus.com
- Esimerkien tietosanakirja (2017). Alkyynejä. Palautettu osoitteesta esimerkit.co
- Kevin A. Boudreaux. Alkyynejä. Kuvannut: angelo.edu
- Robert C. Neuman, Jr Alkenes ja Alkynes.. Otettu: chem.ucr.edu