Алкиндердің химиялық қасиеттері. Химия, 11 сынып, дидактикалық материал.

 Қосылу.

 Алкиндер қанықпаған (қанықпаған) қосылыстарға жатады, яғни олардың химиялық қасиеттері молекулаларда үштік байланыстың болуына байланысты, сондықтан алкиндер негізінен электрофильді қосу реакцияларына енеді.

 Алкиндер мен алкендердің айырмашылығы - қосылу реакциялары екі сатыда жүре алады. Бірінші кезеңде қос байланыстың пайда болуымен үштік байланысқа қосылыс, ал екінші кезеңде қос байланысқа қосылыс болады. Алкиндерге қосылу реакциясы алкендерге қарағанда баяу жүреді. Бұл үштік байланыстың π-электрон тығыздығы алкендерге қарағанда ықшам орналасқандығына байланысты, сондықтан әр түрлі реактивтермен әрекеттесу үшін онша қол жетімді емес. Осы реакциялардың түрлерін толығырақ қарастырайық.

 Қосылу реакциялары

 1. Галогендеу (галоген молекуласын қосу). Алкин екі галоген молекуласын (хлор, бром) қосуға қабілетті, ал реакция екі сатыда жүреді (біріншісі баяу, екіншісі жылдам):

 HC≡CH+Cl2⟶ClHC=CHCl

 ClHC=CHCl+Cl2⟶Cl2HC−CHCL2

 Реакциялар катализатордың қатысуынсыз қалыпты жағдайда жүреді. Сондықтан, алкиндер, алкендер сияқты, бром түрлерінің түсін өзгертеді (көп байланыстың сапалық реакциясы).

 2. Гидрохалогенизация (галогенді сутек қосу).

 Асимметриялы алкиндерге сутегі галогенидін қосу реакциясы электрофильді механизмге сәйкес екі сатыда жүреді және екі кезеңде де Марковников ережесі орындалады, сондықтан көбінесе 2,2-дигалоалкандар түзіледі:

1 стадия - (  2-бромпропен түзілуі): CH3—C≡CH+HBr⟶CH3—CBr=CH2

2 стадия – ( 2,2-дибромпропанның түзілуі) CH3—CBr=CH2+HBr⟶CH3—CBr2—CH3

 Реакциялар катализаторлар - Льюис қышқылдарының (AlCl3, FeCl3, HgCl2) қатысуымен жүреді. Галогендеу және гидрогалогендеу реакциялары тетрахлорэтилен, трихлорэтилен, винилхлорид және басқа құрамында хлор бар қосылыстардың өнеркәсіптік өндірісінде қолданылады.

 3. Алкиндердің гидратациясы (судың қосылуы).

 Кетондардың өндірістік синтезі үшін судың қосылу реакциясы (гидратация) үлкен маңызға ие, оны Кучеров реакциясы деп атайды. Реакция сынап (II) тұздарының қатысуымен жүреді. Бірінші сатыдағы реакция нәтижесінде Марковников ережесіне сәйкес су молекуласы қосылып, аралық тұрақсыз өнім пайда болады - энол, яғни гидроксил тобы тікелей қос байланыспен көміртегі атомында орналасқан қанықпаған спирт. Протон протонның гидроксил тобынан іргелес көміртек атомына қос байланыс кезінде ауысуы есебінен түзілу сәтінде тұрақты карбонилді қосылыстарға (альдегидтер немесе кетондар) изомерленеді. Бұл жағдайда көміртек атомдары арасындағы π-байланыс үзіліп, көміртек атомы мен оттек атомы арасында π-байланыс түзіледі. Изомеризацияның себебі - C = O қос байланысымен салыстырғанда C = O қос байланысының жоғары беріктігі.

 Ацетилен гидратациясының соңғы бағасы ацетальдегид және басқа алмастырылған алкиндердің кетондары:

 CH≡CH+H2O [H−C(OH)=CH2] H−C(=O)−CH3

 CH3–C≡CH+H2O [CH3−C(OH)=CH2] CH3–C(=O)−CH3

  Полимерлеу реакциялары

 1. Димеризациялау

 Катализаторлардың қатысуымен алкиндер бір-бірімен әрекеттесе алады, ал жағдайларға байланысты әр түрлі өнімдер түзіледі. Сонымен, CuCl моновалентті мыс тұздарының әсерінен NH4Cl сулы ерітіндісінде ацетилен азаяды және винил ацетилен түзеді:

 HC≡CH+HC≡CH⟶HC≡C−CH=CH2

 Винил ацетилен жоғары реактивті: хлорсутегін қосып, хлоропрен түзеді:

 HC≡C−CH=CH2+HCl⟶H2C=CCl−CH=CH2

 оның полимеризациясы кезінде жасанды кауцук : 

 nH2C=CCl−CH=CH2⟶(…−H2C−CCl=CH−CH2−…)n

 2. Тримеризациялау

 Ацетиленді белсендірілген көмірден 6000С-та өткізгенде өнімдердің қоспасы түзіледі, оның бірі бензол. Сонымен, бензол тримеризацияның өнімі болып табылады - тұрақсыз ауысу кешенін қалыптастыру арқылы жүретін қосу және бір мезгілде циклдау:

 Бұл реакция бензол молекуласының сандық және сапалық құрамын растау негізінде жатыр. Ацетиленнің ең жақын гомологтары, мысалы, пропин, ұқсас тримерлеу реакцияларына да түсе алады. Бұл жағдайда бірдей жағдайда тримеризация нәтижесінде 1,3,5-триметилбензол түзіледі.:

 Алкиндердің тотығуы

 1. Жану (тотығу)

 Ацетилен және басқа алкиндер оттегіде өте көп жылу бөлініп жанып кетеді, яғни реакция экзотермиялық:

 2C2H2 + 5O2 ⟶ 4CO2 + 2H2O +2600кДж

 Оттегі-ацетилен алауының әрекеті осы реакцияға негізделген, оның жалыны өте жоғары температураға ие (30000С жоғары), бұл оны металдарды кесу және дәнекерлеу үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Реакция теңдеуінен көрініп тұрғандай, екі ацетилен молекуласының толық жануы үшін бес оттегі молекуласы қажет. Ауада шамамен 20% оттегі болғандықтан, ауада ацетилен түтінді жалынмен жанады, өйткені толық жану үшін таза оттегімен салыстырғанда ауаның көлемі бес есе қажет, ал ацетилен молекуласындағы көміртектің массалық үлесі этаның немесе этаның молекулаларына қарағанда көп ...

 2. Бейорганикалық тотықтырғыштармен тотықтыру (жұмсақ тотықтыру)

 Алкиндер, алкендер сияқты, калий перманганатының қышқылданған ерітінділерінің түсін өзгертеді, ал көп байланыстың бұзылуы жүреді және тотығу өнімдері жағдайларға байланысты карбон қышқылдары (қышқыл ортада KMnO4) немесе олардың тұздары (бейтарап немесе сілтілі ортада KMnO4) болады. Жалпы жағдайда реакция теңдеуін келесідей жазуға болады:

 R−C≡C−R′ OH−R−COOH + R′−COOH

 Терминалды үштік байланысы бар алкиндердегі алғашқы көміртек атомы көмірқышқыл газына дейін тотығады:

 R−C≡C−H OH−R−COOH+CO2↑

 Алкиндердің тотықсыздануы.

 Металл катализаторлары (никель) қатысында алкиндер сутегі молекулаларының тізбектеліп қосылуымен тотықсызданады, алдымен алкендерге, содан кейін алкандарға айналады:

 HC≡CH+H2 H2C=CH H3C−CH3

 Платина катализаторын қолданғанда алкиндер тек алкендерге дейін тотықсызданады:

 HC≡CH + H2 H2C=CH2