Alquinos מאפיינים, מבנה, המינוח, משתמש ודוגמאות

ה alquinos הם פחמימנים או תרכובות אורגניות המציגות במבנים שלהם קשר משולש בין שני פחמנים. הקשר המשולש (≡) נחשב לקבוצת תפקודית על ידי ייצוג אתר פעיל של המולקולה, ולכן הוא אחראי על התגובה שלהם.

למרות alkynes הם לא שונים מאוד alkanes או alkenes, הם מפגינים יותר חומציות ו קוטביות בשל אופי של הקשר שלהם. המונח המדויק לתיאור הבדל קל זה הוא מה שמכונה אי-נוחות.

Alkanes הם פחמימנים רוויים, ואילו alkynes הם בלתי רוויים ביותר ביחס למבנה המקורי. מה זה אומר? כי אלקאן H₃C-CH₃ (אתאן) יכול להיות dehydrogenated ל H₂C = CH₂ (ethene) ולאחר מכן HC≡CH (ethyne, או הידועה יותר בשם אצטילן).

שים לב איך כמו קשרים נוספים בין פחמנים מספר ההידרוגנים הקשורים אליהם פוחתת. הפחמן על פי המאפיינים האלקטרוניים שלו מבקש ליצור ארבע אג"ח פשוטות, כך שככל שהרבייה גדולה יותר, כך תגדל הנטייה להגיב (למעט תרכובות ארומטיות).

מצד שני, הקשר המשולש חזק הרבה יותר מאשר הקשר הכפול (=) או פשוט (-), אבל במחיר אנרגיה גבוהה. לפיכך, רוב פחמימנים (alkanes ו alkenes) יכול ליצור קשרים משולשים בטמפרטורות גבוהות.

כתוצאה של האנרגיות הגבוהות של אלה, וכאשר שבור, הם משחררים הרבה חום. דוגמה לתופעה זו היא לראות כאשר אצטילן נשרף עם החמצן ואת החום האינטנסיבי של הלהבה משמש לרתך או להמיס מתכות (תמונה עליונה).

אצטילן הוא alkyne הפשוטה והקטנה מכולם. מ הנוסחה הכימית שלה, פחמימנים אחרים יכולים לבוא לידי ביטוי על ידי החלפת H עבור קבוצות אלקיל (RC≡CR '). אותו הדבר קורה בעולם של סינתזה אורגנית באמצעות מספר רב של תגובות.

זה alkyne מיוצר התגובה של תחמוצת סידן מאבן גיר וקולה, חומר גלם המספק את הפחמן הדרוש תנור חשמלי:

CaO + 3C => CaC₂ + CO

את CaC₂ הוא קרביד סידן, תרכובת אנאורגנית, כי בסופו של דבר מגיב עם מים כדי ליצור אצטילן:

CaC₂ + 2H₂O => Ca (OH)₂ + HC≡CH

אינדקס

• תכונות פיסיקליות וכימיות של אלקינים
  • 1.1 קוטביות
  • 1.2 חומציות
• 2 תגובה
  • 2.1 הידרוגנציה
  • 2.2 הוספת הלידים של מימן
  • 2.3 הידראציה
  • 2.4 הוספת הלוגנים
  • 2.5 אלקילציה של אצטילן
• מבנה כימי
  • 3.1 המרחק של הקישורים ואלמות סופיות
• 4 המינוח
• 5 שימושים
  • 5.1 אצטילן או אתין
  • 5.2 אלקינים טבעיים
• 6 דוגמאות של alkynes
  • 6.1 חומצה טארית
  • 6.2 היסטריניות
  • 6.3 Cicutoxin
  • 6.4 קפילנה
  • 6.5 פרגילין
• 7 הפניות

תכונות פיסיקליות וכימיות של אלקינים

קוטביות

הקשר המשולש מבדיל בין אלקינים מאלקנים ומאלקנים. שלושת סוגי הפחמימנים הם אפולריים, בלתי מסיסים במים וחומצות חלשות מאוד. עם זאת electronegativity של פחמנים של הקשרים כפול משולשת גדול מזה של פחמנים פשוטים.

על פי זה, הפחמנים הסמוכים לאג"ח המשולש מעניקים לו צפיפות מטען שלילית אינדוקטיבית. מסיבה זו, כאשר CUC או C = C אג"ח הם, תהיה צפיפות אלקטרונית גדולה יותר מאשר בשאר שלד פחמן. כתוצאה מכך, יש רגע דיפול קטן שבו המולקולות אינטראקציה על ידי כוחות דיפול דיפול.

אינטראקציות אלו חלשות מאוד אם משווים את רגעי הדיפול עם אלה של מולקולת המים או כל אלכוהול. זה בא לידי ביטוי התכונות הפיזיות שלה: alkynes בדרך כלל יש יותר נמס נקודות רתיחה לעומת פחמימנים פחות רוויים שלהם.

גם בשל הקוטביות הענייה שלהם הם פחות מסיסים במים, אך מסיסים במיסים אורגניים שאינם קוטביים כגון בנזן.

חומציות

כמו כן, electronegativity זה גורם מימן HC≡CR הוא חומצי יותר מכל נוכחות של פחמימנים אחרים. לכן, alkynes הם יותר חומצה מינים מאשר alkenes הרבה יותר alkanes. עם זאת, החומציות שלה עדיין זניחה לעומת זה של חומצות carboxylic.

מאחר שהאלקינים הם חומצות חלשות מאוד, הם מגיבים רק עם בסיסים חזקים מאוד, כגון סודיום אמייד:

HC≡CR + NaNH₂ => HC≡CNa + NH₃

מאת תגובה זו פתרון אצטיליד נתרן מתקבל, חומר גלם לסינתזה של alkynes אחרים.

Reactivity

תגובתיות של Alkynes מוסבר על ידי תוספת של מולקולות קטנות הקשר לשלוש שלהם, הפחתת חוסר שלהם. אלה עשויים להיות מולקולות מימן, מימן הלידים, מים או הלוגנים.

הידרוגנציה

המולקולה הקטנה של H₂ זה חמקמק מאוד ומהיר, ולכן כדי להגדיל את הסבירות כי הם נוספו הקשר המשולש של alkynes חייב להזדקק זרזים.

אלה הם בדרך כלל מתכות (Pd, Pt, Rh או Ni) מחולק היטב להגדיל את פני השטח; ובדרך זו, את הקשר בין מימן alkyne:

RC≡CR '+ 2H₂ => RCH₂CH₂R

התוצאה היא כי מימן "עוגנים" על פחמנים על ידי שבירת הקשר, וכן הלאה עד אלקן מקביל מיוצר, RCH₂CH₂ר '. זה לא רק רווי פחמימנים ראשוניים, אלא גם משנה המבנה המולקולרי שלה.

תוספת של הלידים מימן

כאן המולקולה האנאורגנית HX מתווספת, כאשר X יכול להיות כל ההלוגנים (F, Cl, Br או I):

RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'

הידראציה

הידרציה של alkynes היא כאשר הם מוסיפים מולקולה של מים כדי ליצור אלדהיד או קטון:

RC≡CR '+ H₂O => RCH₂קוריאה

אם ר 'הוא H, זה אלדהיד; אם זה אלקיל, אז זה קטון. התגובה, תרכובת המכונה enol (RCH = C (OH) R ') נוצרת כמתווך..

זה אחד סובל המרה של טופס enol (C-OH) לצורה ketonic (C = O) במאזן שנקרא tautomerization.

הוספת הלוגנים

ובהתייחס לתוספות, המולקולות הדיאטומיות של ההלוגנים יכולות גם להיות מעוגנות בפחמי הקשר המשולש (X₂= F₂, Cl₂, בר₂ או אני₂)

RC≡CR '+ 2X₂ => RCX₂-CX₂R

אלקילציה של אצטילן

אלקינים אחרים יכולים להיות מוכנים הפתרון אצטיליד הנתרן על ידי שימוש של הליק אלקיל:

HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX

לדוגמה, אם זה היה מתיל יודיד, אז alkyne וכתוצאה מכך יהיה:

HC≡CNa + CH₃אני => HC≡CCH₃ + NaX

HC≡CCH₃ הוא קצה, הידוע גם בשם מתילאצטילן.

מבנה כימי

מהו המבנה של alkynes? בתמונה העליונה, מולקולת אצטילן מוצגת. מתוך זה אתה יכול לראות בבירור את הגיאומטריה ליניארי של הקישור C≡C.

לכן, כאשר קיים קשר משולש, מבנה המולקולה חייב להיות ליניארי. זהו עוד אחד מההבדלים הבולטים בינם לבין שאר הפחמימנים.

Alkanes הם מיוצגים בדרך כלל כמו זיגזג, כי יש להם הכלאה sp³ ואת הקישורים שלה הם 109 מעלות זה מזה. הם למעשה שרשרת של tetrahedra המצורפת קוולנטית. בעוד alkenes הם שטוחים על ידי הכלאה sp² של הפחמנים שלה, באופן ספציפי יותר להרכיב מטוס טריגונלי עם אג"ח מופרדים על ידי 120 מעלות.

ב alkynes את ההכלאה מסלולית היא sp, כלומר, יש להם 50% של אופי ו 50% של אופי p. ישנם שני אורביטלים היברידי sp המקושרים אטומים H באצטילן או לקבוצות אלקיל ב alkynes.

המרחק המפריד בין H או R הוא 180 מעלות, מלבד העובדה שרק בדרך זו, האורביטלים הטהורים של הפחמנים יכולים ליצור את הקשר המשולש. מסיבה זו הקישור -C≡C- הוא ליניארי. לראות את המבנה של כל מולקולה - C≡C - בולט באותם אזורים שבהם השלד הוא ליניארי מאוד.

מרחק הקישורים ודמי השכירות

הפחמנים של הקשר המשולש הם רחוקים פחות מאשר הכפיל או הקשר הפשוט. במילים אחרות, C≡C קצר יותר מ- C = C ו- C-C. כתוצאה מכך, הקישור הוא חזק יותר כי שני הקישורים π לתרום לייצב את הקישור פשוט σ.

אם הקשר המשולש הוא בסוף שרשרת, אז זה alkyne מסוף. לכן הנוסחה של המתחם האמור חייב להיות HC≡CR, כאשר ה- H מסמן את סוף או תחילת השרשרת.

אם לעומת זאת זהו קשר משולש פנימי, הנוסחה היא RC≡CR ', כאשר R ו- R' הם הצד הימני והשמאלי של המחרוזת.

המינוח

איך הם alkynes בשם על פי הכללים שהוכתבו על ידי IUPAC? באותו אופן כמו alkanes ו alkenes כבר שם. כדי לעשות זאת, לשנות את הסיומת -ano או לא עם הסיומת -ino.

לדוגמה: HC≡CCH₃ זה נקרא propino, שכן יש שלושה פחמנים, כמו פרופאן (CH₃CH₂CH₃). את HC≡CCH₂CH₃ זה 1-butyne, שהוא alkyne מסוף. אבל במקרה של CH₃C≡CCH₃ זה 2-butyne, ובזה הקשר המשולש אינו מסוף אבל פנימי.

CH₃C≡CCH₂CH₂(CH₃)₂ זה 5-methyl-2-hexino. הפחלים מתחילים לספור מהצד הקרוב ביותר לקשר המשולש.

סוג אחר של alkynes הם cycloalkynes. עבורם זה מספיק כדי להחליף את הסיומת -ano עבור -no של cycloalkane המקביל. כך cyclopropane שיש לו קשר משולש נקרא cyclopropine (אשר אינו קיים).

כאשר יש שני קישורים משולשים, הקידומת די - נוספה לשם. דוגמאות לכך הן HC≡C-C≡H, diacetylene או propadino; ו ל HC≡C-C-C≡H, butadiino.

שימושים

אצטילן או אתין

הקטן ביותר של alkynes מתעבה את מספר אפשרי של שימושים אלה פחמימנים. ממנו, באמצעות alkylations, תרכובות אורגניות אחרות ניתן מסונתז. כמו כן, הוא עובר תגובות חמצון כדי להשיג אתנול, חומצה אצטית, חומצה אקרילית, בין היתר.

נוסף על השימושים שלה הוא לספק את מקור החום כדי לעורר את האלקטרונים של האטומים; באופן ספציפי יותר של קטיוני מתכת בקביעות על ידי פליטת ספיגה אטומית, בשימוש נרחב טכניקה ספקטרוסקופית.

אלקינוס טבעי

השיטות הקיימות רק כדי להכין אלקינים הם לא רק סינתטי או עם יישום של חום בהעדר חמצן, אלא גם ביולוגי.

אנזימים אלה משמשים קרא אצטילנאזות, אשר יכול dehydrogenate קשר כפול. בזכות זה מקורות טבעיים רבים של alkynes מתקבלים.

כתוצאה מכך, רעלים, תרופות נגד, תרופות או כל תרכובת אחרת המספקת תועלת כלשהי ניתן לחלץ ממקורות אלה; במיוחד כאשר הוא נוגע לבריאות. החלופות הן רבות בעת שינוי המבנים המקוריים שלהם יש להם תמיכה חדשים alkynes.

דוגמאות של alkynes

עד כה, דוגמאות רבות של alkynes הוזכרו. עם זאת, חלקם מגיעים ממקורות ספציפיים מאוד או יש מבנים מולקולריים מסוימים: הם polyacetylenes.

משמעות הדבר היא כי יכול להיות יותר מאחד משולש הקשר כי הוא חלק של מבנה גדול מאוד, ולא רק שרשרת פחמן פשוטה.

חומצה טארית

חומצה טאריית מגיעה מצמח הממוקם בגואטמלה הנקרא "פיקרמניה". הוא מופק במיוחד משמן זרעיו.

במבנה המולקולרי שלה ניתן לראות קשר משולש יחיד המפריד זנב אפולרי מ ראש הקוטב; ולכן זה יכול להיחשב מולקולה amphipathic.

Histrionicotoxin

Histrionicotoxin הוא רעל מופרש על ידי העור של צפרדעים קולומביה, ברזיל ומדינות אחרות באמריקה הלטינית. יש לו שני קישורים מצמידים משולשת עם קישור כפול. שניהם מסופים והם מופרדים על ידי טבעת של שישה פחמנים אמינה מחזורית.

Cicutoxin

מן המבנה המולקולרי של cycotoxin, היכן הם קשרים משולשת? אם הקשרים הכפולים שטוחים, כפי שהם נראים ימינה, והקישורים הפשוטים הם tetrahedral, כמו בקצוות, המשולשים הם ליניארי והם על המדרון (\.

מתחם זה מורכב נוירוטוקסין שנמצא בעיקר צמח החלב הימית.

קפילנה

זוהי נוכחות alkyne בשמן חיוני של צמחים Artemis המשמש כסוכן antifungal. ניתן לראות שני קשרים משולשים רצופים, מצומדות בצורה נכונה יותר.

מה זה אומר? כי הקשרים המשולשים מהדהדים בכל שרשרת הפחמן וכוללת את הקשר הכפול C = O ל- C-O^-.

פרגילינה

זה alkyne עם פעילות antihypertensive. ניתוח המבנה שלה בחלקים שיש לנו: קבוצת בנזיל משמאל, אמין שלישוני באמצע, ו propinyl מימין; כלומר, קבוצה קצה קצה.

הפניות

1. פרנסיס א. כימיה אורגנית חומצות קרבוקסיליות. (המהדורה השישית, עמ '368-397). מק גרב היל.
2. ברנן, ג'ון. (10 במרץ 2018). דוגמאות של Alkynes. Scinencing. נלקח מ: sciencing.com
3. של ביו. (2018). טריפל בונד באלקינס. נלקח מ:
4. אנציקלופדיה של דוגמאות (2017). Alquinos. מקור: ejemplos.co
5. קווין א. בודרו. Alkynes. נלקח מ: angelo.edu
6.  רוברט ג 'נוימן, ג' וני Alkenes ו Alkynes. [PDF] נלקח מ: chem.ucr.edu