Alkín

Všeobecný vzorec alkínov

Alkínyje všeobecné označenie skupinynenasýtenýchacyklickýchuhľovodíkov,vmolekulektorých sa nachádzatrojitá väzba,–C≡C–.Niekedy sa označujú i akoacetylény,podľa najjednoduchšieho alkínu,acetylénu.Ak majú trojitú väzbu v uzavretom reťazci, označujú sa akocykloalkíny.

Všeobecný vzorec

Acetylén, H-C≡C-H, je najjednoduchší alkín.

Všeobecný vzorec alkínov je C_nH_2n-2.Alkíny môžu všeobecne obsahovať i viac trojitých väzieb, všeobecný vzorec potom závisí od tohto počtu:

Všeobecný názov	Počet trojitých väzieb	Vzorec
Alkíny	1	CnH2n-2
Alkadiíny	2	CnH2n-6
Alkatriíny	3	CnH2n-10
	x	CnH2n+2-4x

Pomocou týchto všeobecných vzorcov je možné získať ichhomologický rad.Prvých pár zlúčenín je:

• etín(acetylén): H-C≡C-H
• propín(alylén): H-C≡C-CH₃
• but-1-ín: H-C≡C-CH₂-CH₃
• pent-1-ín: H-C≡C-CH₂-CH₂-CH₃

U alkínov, ktoré majú viac ako tri uhlíky, záleží na polohe trojitej väzby, čím vznikajú rôznekonštitučné izoméry.

Názvoslovie

Názvy alkínov sú všeobecne odvodené od alkánov, kde sa prípona -án nahradí za príponu -ín. Vo vzorci sa určí najdlhší reťazec, ktorý obsahuje trojitú väzbu, a ten sa očísluje tak, aby trojitá väzba mala najnižšie možné číslo.Poloha trojitej väzby sa uvádza arabskou číslovkou pred príponou -ín, napríklad but-2-ín pre CH₃-C≡C-CH₃.Prítomnost viacerých trojitých väzieb sa potom udáva pomocou gréckej predpony, napríklad CH₃-C≡C-CH₂-C≡C-C≡C-H je okt-1,3,6-triín.

Ak je v zlúčenina dvojitá i trojitá väzba, má dvojitá väzba vyššiu prioritu pri číslovaní a v názve sa uvádza ako prvá (abecedne).

Vlastnosti

Alkíny majú podobné vlastnosti ako alkány a alkény. Kvôlinepolárnym väzbámsú málo rozpustné vo vode, ale alkíny sú lepšie rozpustné než alkány a alkény. Vyššiu rozpustnosť spôsobujekyslývodík. Sú dobre rozpustné v nepolárnych rozpúšťadlách.

Teploty topeniaivarualkínov sú o niečo vyššie ako u príslušnýchalkénov,ichhustotaje o niečo nižšia.

Charakteristika trojitej väzby

Trojitá väzba je tvorená jednouσ väzboua dvomaπ väzbami.Prítomnosť dvoch π väzieb spôsobuje skrátenie väzby, π väzbovéelektrónysú pútané kjadráma vytvárajú valec. Táto väzba je takisto silnejšia, nežjednoducháidvojitá väzba.Z tohto dôvodu elektrofilné adície prebiehajú horšie než ualkénov.Elektróny sa skoncentrovali na jednu stranu jadra (do priestoru medziuhlíkové atómy), z druhej strany zostávajú uhlíkové atómy čiastočne odokryté. Dôsledkom je:

• uhlíkové atómy zúčastňujúce sa trojitej väzby priťahujú elektróny z väzby C-H (nárastacidityvodíka)
• umožňuje sa prístupnukleofilnýmčinidlám

Preto u alkínov prebiehajú ajnukleofilné adície.

Vznik a príprava

Alkíny možno pripraviť niekoľkými spôsobmi. Všeobecne je možné ich pripraviť α,β-eliminačnými reakciamiz alkánov, kde odstupujú dve skupiny na susedných atómoch uhlíka.Medzi konkrétne príklady potom patria napríklad:

• zhalogénderivátovuhľovodíkov:
  • z 1,2-dihalogénalkánov pôsobením roztokuhydroxidualebo inej silnej zásady (napríkladamidom sodným,NaNH₂):

R₁-CHBr-CHBr-R₂→ R₁-C≡C-R₂+ 2 HBr

• z terminálnych dihalogénalkánov použitím troch ekvivalentov zásady:

CH₃-CCl₂-R₂+ 3NaNH₂→ HC≡C-R₂+ 2 HCl

• prešmykom z nestabilnýchkumulénov:

R₁-CH=C=CH-R₂→ R₁-CH₂-C≡C-R₂

• hydrolýzouacetylidu vápenatého:

CaC₂+ H₂O → Ca(OH)₂+ H-C≡C-H

• acetylénmožno pripraviť rozkladommetánu:

2 CH₄→ C₂H₂+ 3 H₂

Reakcie

Alkíny sú všeobecne reaktívne hlavne na trojitej väzbe, všeobecne je ich reaktivita podobná ako u alkénov. Na tejto násobnej väzbe prebiehajú adičné reakcie,ktorými vznikajú alkény a potom alkány.

Hydrogenácia

Alkíny takisto postupujúhydrogenáciu.Pri použitíPt,NialeboPdako katalyzátora prebiehasynadíciaza vznikucis-alkénov a potom alkánov.VyužitieLiv roztokuNH₃poskytujeantiadíciu, ktorou vznikajútrans-alkény.PoužitímLindlarovho katalyzátoravšak možno hydrogenáciu zastaviť po adícii jedného ekvivalentu H₂a vzniku alkénu, takže sa vzniknutý alkén už druhýkrát nehydrogenuje.

Adícia

Mechanizmus hydroborácie alkínov

Typické sú napríkladelektrofilné adície:

• Adícia halogénvodíkov– vznikajú halogénalkény a dihalogénalkány
• Adíciahalogénov– vznikajú dihalogénalkény a dihalogénalkány
• Adíciakyanovodíku

Alkíny podstupujú i nukleofilné adície.Medzi ne patria napríklad:

• Adícia vody– vznikajú najprvalokoholy,potomprešmykomdávajúkarbonylové zlúčeniny.Reakcia býva katalyzovaná napr.HgSO₄a H⁺(tzv.Kučerovova reakcia;prebieha podľa Markov)
• Hydroborácia– v prvom kroku prebieha adíciaBH₃,potom prebieha oxidácia pomocouperoxidu vodíka,čím vznikajú karbonylové zlúčeniny

Elektrofilné adície prebiehajú podľaMarkovnikovovho pravidla,rovnako tak prebiehajú i adície katalyzované kyselinou (adícia HX, H₂O).

Oxidácia

Trojitú väzbu možno oxidovať pomocouKMnO₄nakarboxylovú kyselinu(dochádza k štiepeniu väzby na dve časti):

R₁-C≡C-R₂→ R₁-COOH + HOOC-R₂

U alkínov s trojitou väzbou na konci reťazca vznikáoxid uhličitý.Podobný výsledok možno dosiahnuť reakciou s ozónom a následným spracovaním kyselinou.

Tvorba solí

Všeobecný vzorec acetylidov, ktoré vznikajú štiepením koncového vodíka alkínov

Ak majú alkíny trojitú väzbu na konci reťazca a na ňu naviazanývodík,tento vodík jekyslýa môže sa odštiepiť. Soli, ktoré vznikajú týmto spôsobom, sa nazývajúacetylidy.Radikál, ktorý vzniká odštiepením atómu vodíka, sa nazývaalkinyl.

Cykloadícia

Alkíny podstupujú mnoho rôznychcykloadičných reakcií,vrátane napríklad[2+2] cykloadície,Diels-Alderove reakcie(kde alkíny vystupujú ako dienofily)a iné.

Polymerizácia

Acetylén ľahkopolymerizuje,čím z neho vznikávinylacetylén(dimerizácia),benzén(trimerizácia) alebo napríkladstyrén(tetramerizácia).

Ďalšie reakcie

Medzi ďalšie reakcie, ktoré alkíny podstupujú, patria:^{[chýba zdroj]}

• Adíciaalkoholov– vznikajúétery
• Adíciaorganických kyselín– vznikajúesterykyselín
• Reakcia alkínu sCOa vodou – vznikajúkarboxylové kyseliny

Referencie

Chemický portál