ВУЗ: Национальный исследовательский томский политехнический университет
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Химия
Добавлен: 09.02.2019
Просмотров: 10346
Скачиваний: 59
121
Рис. 7.4. Превращение каучука в резину
7.6. Анализ алкадиенов
Диеновые углеводороды дают те же характерные реакции, что
и алкены: они обесцвечивают раствор брома в четыреххлористом угле-
водороде без выделения бромистого водорода; они обесцвечивают хо-
лодный нейтральный раствор перманганата калия, однако они пред-
ставляют собой более ненасыщенные соединения, что может быть уста-
новлено количественным гидрированием.
Для доказательства структуры можно применить метод озонолиза:
озонолиз диенов приводит к альдегидам и кетонам, включая и такие, ко-
торые содержат в одной молекуле две концевые группы С=О, например:
122
Глава 8
АЛКИНЫ
Алкинами называют углеводороды состава C
n
H
2n-2
, содержащие
одну тройную углерод-углеродную связь. Простейший представитель
этого класса – ацетилен C
2
H
2
, поэтому алкины называют также ацети-
ленами, или замещенными ацетиленами.
8.1. Номенклатура
Существует два способа построения названий алкинов.
1. По номенклатуре IUPAC: правила построения названий такие же,
как и для алкенов, но вместо окончания -ен используют окончание -ин.
За основу берут самую длинную цепь, содержащую тройную связь,
а положения заместителей и тройной связи обозначают цифрами, при
этом нумерация начинается с конца цепи, наиболее близкого к тройной
связи, например:
CH
HC
CH
3
CH
2
C CH
CH
3
C C CH(CH
3
)
2
4
1
2
3
1
2
3
4
5
ацетилен (этин) 1-бутин 4-метил-2-пентин
2. По рациональной номенклатуре: по этой номенклатуре в основу
названия взято слово ацетилен с указанием заместителей, например:
CH
3
C C C
6
H
5
CH
3
CH
3
CH
2
C C
метилфенилацетилен метилэтилацетилен
Поскольку радикал НС
С– называют «этинил» или «ацетиленил»,
то можно использовать названия органических соединений как заме-
щенных этим радикалом. Тогда фенилацетилен НС
СС
6
Н
5
будет назы-
ваться этинилбензолом.
8.2. Строение ацетилена
Как рассматривалось в разд. 2.4, тройная связь между двумя ато-
мами углерода образуется за счет перекрывания двух sp-гибридных ор-
биталей и четырех p-орбиталей, дающих две
-связи (рис. 8.1):
123
Рис. 8.1. Строение тройной связи в ацетилене
Таким образом, тройная углерод-углеродная связь построена из
-связи и двух
-связей; ее прочность – 198 ккал/моль, она прочнее, чем
двойная углерод-углеродная связь в этилене (145 ккал/моль) или про-
стая углерод-углеродная связь в этане (83 ккал/мол), и короче, чем лю-
бая из них (расстояние между центрами атомов углерода составляет
0,120 нм). Угол между связями – 180°.
H
H
C
C
o
1,20A
1,06A
o
180o
Молекула ацетилена имеет линейное строение:
Рис. 8.2. Модели молекулы ацетилена:
а – шаростержневая модель; б – атомно-орбитальная модель
124
8.3. Физические свойства
Физические свойства алкинов похожи на свойства алканов и алке-
нов. При обычных условиях (С
2
–С
4
) – газы, (C
5
–C
16
) – жидкости, начиная
с C
17
, – твердые вещества. Температуры кипения алкинов выше, чем
у соответствующих алкенов. Так, этилен имеет Т
кип
= –103 °С, ацетилен
кипит при –83,6 °С; пропен и пропин соответственно при –47 °С и –23 °С.
Растворимость низших алкинов в воде несколько выше, чем алке-
нов и алканов, однако она все же очень мала. Алкины хорошо раство-
римы в неполярных и малополярных органических растворителях, та-
ких, как бензол, лигроин, эфир, четыреххлористый углерод.
8.4. Способы получения
Основными способами получения алкинов являются следующие:
Промышленное получение ацетилена:
а) пиролиз углеводородов (разд. 8.4.1)
б) гидролиз карбида кальция (разд. 8.4.2)
Дегидрогалогенирование вицинальных и геминальных дигалогени-
дов (разд. 8.4.3):
CH
2
C
H
3
C
H
Br
C
H
C
6
H
5
Br
CH
2
C
H
3
C
C C
6
H
5
2 HBr
KOH (C
2
H
5
OH)
Дегалогенирование тетрагалогенидов (разд. 8.4.4):
H
3
C C C C
2
H
5
2 ZnX
2
H
3
C C
X
X
C
X
C
2
H
5
X
2 Zn
X = Cl,Br, I
Синтез гомологов ацетилена (разд. 8.4.5):
а) через магнийорганические соединения:
125
б) через ацетилениды металлов:
HC C Na
HC C
Бензилацетилен
Cl CH
2
CH
2
8.4.1. Пиролиз алканов
Ацетилен получают в промышленности путем высокотемператур-
ного крекинга метана:
или его ближайших гомологов – этана и пропана, причем в этом случае
ацетилен образуется при более низких температурах:
Можно получать ацетилен пиролизом жидких углеводородов.
Сырьем в этих способах служит природный газ или нефть.
8.4.2. Гидролиз карбида кальция
В лабораториях и в промышленности ацетилен получают карбид-
ным способом. Если кусочки карбида кальция поместить в сосуд с во-
дой или же воду приливать к карбиду кальция, сразу же начинается
бурное выделение ацетилена:
Карбид кальция, в свою очередь, получают, прокаливая в электри-
ческих печах оксид кальция и кокс:
Этот метод был открыт Велером ещё в 1862 г. Главный недостаток
карбидного метода – большая энергоемкость, поэтому в последнее вре-
мя он применяется все реже.