Перегляд вихідного коду сторінки Алкіни

[[Файл:Alkyne General Formulae V.1.png|міні|праворуч|200пкс|Перші представники ряду аліфатичних алкінів]]
'''Алкі́ни'''&nbsp;— клас [[ненасичені вуглеводні|ненасичених вуглеводнів]] [[аліфатичні сполуки|аліфатичної]] будови, що містять у своєму [[вуглецевий ланцюг|ланцюзі]] [[Ацетиленова група| потрійний зв'язок C≡C]] і за своїм складом відповідають загальній формулі C<sub>n</sub>H<sub>2n-2</sub> (при n = 2 і більше). За назвою першого представника цього [[гомологічний ряд|гомологічного ряду]], [[ацетилен]]у, алкіни також мають позначення ''ацетиленові вуглеводні''.

Окрім аліфатичних алкінів, утворення потрійного зв'язку можливе й у вуглеводнях [[циклічні сполуки|циклічної]] будови. Представники такого класу, що мають назву ''[[циклоалкіни]]'', відповідають загальній формулі C<sub>n</sub>H<sub>2n-4</sub>.
<!--

== Історія ==

-->

== Номенклатура ==
=== Систематична номенклатура ===
Систематична [[номенклатура IUPAC]] для алкінів є аналогічною до номенклатури [[алкен]]ів: за основу береться найдовший вуглецевий ланцюг, який містить потрійний зв'язок, а напрям нумерації визначається таким чином, щоб потрійний зв'язок дістав найменший можливий номер. При записі назви сполуки її основу, після перерахування бічних [[замісник (хімія)|замісників]], складає назва [[алкан]]у, який відповідає кількості атомів у ланцюзі, в якому суфікс ''-ан'' замінюється на ''-ін'' або ''-ин'', а перед суфіксом вміщується число-локант, що позначає розташування потрійного зв'язку.

За наявності у сполуці одночасно потрійного і [[подвійний зв'язок|подвійного зв'язку]] вони в сумі повинні дістати мінімально можливі номери, а у разі симетричності розташування менший номер відводиться подвійному зв'язку. При записі назви спочатку зазначається розташування подвійного зв'язку, а потім потрійного.
<gallery class="center">
(R)-4-methylhex-2-yne.svg | 4-Метилгекс-2-ин
Diacetylene.png | Бут-1,3-діїн<br/>(діацетилен)
2-ethyl-3,3-dimethylpent-1-en-4-yne.svg | 2-Етил-3,3-диметилпент-1-ен-4-ін
</gallery>

=== Раціональна номенклатура ===
Згідно з принципами раціональної номенклатури алкіни можуть розглядатися як похідні [[ацетилен]]у (етину), в якого один або два атоми [[Водень|водню]] заміщені на [[функціональна група|функціональні групи]].
<gallery class="center">
Dimethylacetylene.png | '''Диметил'''ацетилен<br/>(бут-2-ин)
Isopropylacetylen.svg | '''Ізопропіл'''ацетилен<br/>(2-метилбут-1-ин)
But-1-en-3-yne.svg | '''Вініл'''ацетилен<br/>(бут-1-ен-3-ін)
</gallery>

Такий спосіб іменування нині не має суттєвого поширення, а також не відповідає вимогам IUPAC.

=== Тривіальна номенклатура ===
З-поміж усіх алкінів нині тривіальна назва широко вживається лише для [[ацетилен]]у&nbsp;— згідно з номенклатурою IUPAC назва ''ацетилен'' є переважною при позначенні вуглеводню C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>, на противагу систематичній назві ''етин''. Також тривіальні назви мала деяка кількість алкінів, для яких вживалися, наприклад, назви ''алілен'' (C<sub>3</sub>H<sub>4</sub>), ''кротонілен'' (C<sub>4</sub>H<sub>4</sub>), ''валерієн'' (C<sub>5</sub>H<sub>8</sub>) тощо.

== Будова ==
[[Файл:Spbond.png|міні|праворуч|200пкс|Схематичне зображення взаємного розташування [[σ-зв'язок|σ-]] і [[π-зв'язок|π-зв'язків]] у площинах]]
Зв'язок між атомами вуглецю у молекулах алкінів виникає при перекриванні ''sp''-[[гібридизація орбіталей|гібридизованих]] орбіталей. Залишкові негібридизовані 2p<sub>y</sub> і 2p<sub>z</sub> орбіталі перекриваються з утворенням двох [[π-зв'язок|π-зв'язків]], розташованих у взаємно перпендикулярних площинах. Утворюється умовно потрійний зв'язок. Енергія такого зв'язку становить ~815 кДж/моль&nbsp;— він є сильнішим за подвійний зв'язок в [[алкен]]ах (~610 кДж/моль) та [[алкан]]ах (~350 кДж/моль).

Методом [[дифракція електронів|дифракції електронів]] було встановлено, що відстань між атомами вуглецю у молекулі ацетилену становить 0,120 нм, що є меншим, аніж відстань C=C в [[етилен]]і (0,134 нм) та С-С в [[етан]]і (0,154 нм). Також меншою в ацетилені є відстань C-H&nbsp;— 0,106 нм проти 0,109 нм в етилені. Це пояснюється збільшенням ''s''-характеру орбіталей (''sp'' в алкінах проти ''sp<sup>2</sup>'' в алкенах).

== Фізичні властивості ==
{| class="wikitable" align="right"
|+ Фізичні властивості алкінів
|-
! Алкін
! Формула
! Т<sub>пл</sub>,&nbsp;°C
! Т<sub>кип</sub>,&nbsp;°C
|-
| [[Ацетилен]] || HC≡CH || -81,8 || 84
|-
| [[Пропін ]]|| CH<sub>3</sub>-C≡CH || -101,5 || -23,2
|-
| [[Бут-1-ин]] || CH<sub>3</sub>-CH<sub>2</sub>-C≡CH || -125,9 || 8,1
|-
| [[Бут-2-ин]] || CH<sub>3</sub>-C≡C-CH<sub>3</sub> || -32,3 || 27,0
|-
| [[Пент-1-ин]] || CH<sub>3</sub>-(CH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>-C≡CH || -90,0 || 39,3
|-
| [[Гекс-1-ин]] || CH<sub>3</sub>-(CH<sub>2</sub>)<sub>3</sub>-C≡CH || -132,4 || 71,4
|-
| [[Окт-1-ин]] || CH<sub>3</sub>-(CH<sub>2</sub>)<sub>5</sub>-C≡CH || -79,6 || 126,2
|-
| [[Дец-1-ин]] || CH<sub>3</sub>-(CH<sub>2</sub>)<sub>7</sub>-C≡CH || -40,0 || 182,2
|}
Фізичні властивості алкінів загалом подібні до аналогічних їм [[алкен]]ів. Найлегші алкіни&nbsp;— [[ацетилен]], [[пропін]] та [[бут-1-ин]]&nbsp;— є безбарвними газами. Наступні представники у ряді від [[бут-2-ин]]у до [[гептадецин]]ів (C<sub>17</sub>H<sub>32</sub>) є рідинами, а вище [[октадец-1-ин]]у&nbsp;— твердими речовинами.

Температури кипіння алкінів порівняно вищі від температур в алкенів. При цьому вплив має будова ланцюга: алкіни з термінальним (прикінцевим) потрійним зв'язком мають нижчу температуру кипіння, аніж [[ізомери]] із внутрішнім потрійним зв'язком. Ця властивість дозволяє проводити розділення ізомерів шляхом [[фракційна перегонка|фракційної перегонки]].

== Отримання ==
Отримання алкінів можливе за реакцією відщеплення [[галогеноводні]]в

([[дегідрогалогенування]]). Здійснюються такі реакції при дії спиртових розчинів [[гідроксид калію|гідроксиду калію]] або [[амід натрію|аміду натрію]]. Наприклад, для 1,2-дигалогеналкану:
: [[Файл:Making alkyne.png|700пкс|]]

У випадку 1,1-дигалогеналканів їх початково отримують дією галогенідів фосфору(V) на [[кетони]] або [[альдегіди]]. При відщепленні галогеноводню вони так само на першій стадії утворюють вінілгалогенід.
: <math>\mathrm{ R^1{-}C({=}O)CH_2{-}R^2 \ \xrightarrow{+PHal_5, - POHal_3} \ R^1{-}C(Hal)_2{-}CH_2{-}R^2}</math>
: <math>\mathrm{ R^1{-}C(Hal)_2{-}CH_2{-}R^2 + KOH \longrightarrow R^1{-}C(Hal){=}CH{-}R^2 + KHal + H_2O}</math>
: <math>\mathrm{ R^1{-}C(Hal){=}CH-R^2 + KOH \longrightarrow R^1{-}C{\equiv}CH{-}R^2 + KHal + H_2O}</math>

Реакція протікає за [[правило Зайцева|правилом Зайцева]]. При використанні гідроксидів калію або натрію взаємодія проводиться за якомога нижчої температури для запобігання міграції потрійного зв'язку вглиб ланцюга.

При використанні ацетилену можна синтезувати його [[гомологи]] із термінальним зв'язком, попередньо отримавши ацетиленід натрію або етинілмагнійбромід ([[реакція Йоцича]]):
: <math>\mathrm{ 2HC{\equiv}CH + 2Na \longrightarrow 2HC{\equiv}CNa + H_2}</math>
:: <math>\mathrm{ 2HC{\equiv}CNa + R{-}Hal \longrightarrow 2HC{\equiv}C{-}R + NaHal }</math>
: <math>\mathrm{ 2HC{\equiv}CH + R{-}MgBr \longrightarrow 2HC{\equiv}C{-}MgBr + R{-}H}</math>
:: <math>\mathrm{ 2HC{\equiv}C{-}MgBr + R{-}Br \longrightarrow 2HC{\equiv}C{-}R + MgBr_2}</math>

== Хімічні властивості ==
Основні хімічні властивості алкінів визначаються наявністю у них потрійного зв'язку. Порівняно із алкенами, що мають подвійний зв'язок, алкіни є більш реакційноздатними по відношенню до [[нуклеофіл]]ьних реагентів. Так, похідні алкінів (ацетиленіди, меркаптиди) можуть вступати в реакції нуклеофільного приєднання, котрі не властиві алкенам.

=== Кислотні властивості ===
Термінальні алкіни мають на кінцевому ''sp''-гібридизованому атомі вуглецю один атом водню, який виявляє кислотні властивості. При чому його кислотність є вищою, аніж у випадку алкенів та [[аміак]]у, але меншою, ніж у води чи [[спирт]]ів. Зокрема, ацетилен має значення [[константа кислотної дисоціації|pK<sub>a</sub>]] на рівні 25, [[етилен]]&nbsp;— 44, аміак&nbsp;— 33, [[етанол]]&nbsp;— 15,9. Вища кислотність алкінів по відношенню до алкенів пояснюється більшою стійкістю відповідних [[карбаніон]]ів внаслідок підвищення [[електронегативність|електронегативності]] атома вуглецю при переході від ''sp<sup>3</sup>-'' до ''sp-''гібридизованого стану.

Проте кислотність алкінів є недостатньо високою&nbsp;— лише обмежена кількість [[аніон]]ів здатна здійснити їхню [[іонізація|іонізацію]]. До іонізації не здатний, наприклад, [[гідроксид-іон]]. Однак при дії дуже сильних основ з алкінів із прикінцевим зв'язком утворюються солі, що називаються ''[[ацетиленід]]ами'':
: <math>\mathrm{ 2HC{\equiv}CH + 2Na \ \xrightarrow{150^oC} \ 2HC{\equiv}CNa + H_2}</math>
: <math>\mathrm{ 2HC{\equiv}CNa + 2Na \ \xrightarrow{220^oC} \ 2NaC{\equiv}CNa + H_2}</math>

Отримання ацетиленідів при низьких температурах можливе реакцією з [[амід]]ами металів:
: <math>\mathrm{ CH_3{-}C{\equiv}CH + KNH_2 \ \xrightarrow{NH_3} \ CH_3{-}C{\equiv}CK + NH_3}</math>

Кислотні властивості алкінів проявляються також і в реакціях із [[металоорганічні сполуки|металоорганічними сполуками]], які є сильними основами:
: <math>\mathrm{ CH_3{-}C{\equiv}CH + C_4H_9Li \ \xrightarrow{NH_3} \ CH_3{-}C{\equiv}CLi + C_4H_{10}}</math>

Реакція утворення ацетиленідів є якісною при визначенні прикінцевого потрійного зв'язку шляхом взаємодії із [[аміакат]]ами гідроксидів срібла або міді. Внаслідок реакції утворюється нерозчинний забарвлений осад, який також є вибухонебезпечним:
: <math>\mathrm{ CH_3{-}C{\equiv}CH + [Ag(NH_3)_2]OH \longrightarrow CH_3{-}C{\equiv}C{-}Ag \downarrow + 2NH_3 + H_2O }</math> (білий осад)
: <math>\mathrm{ HC{\equiv}CH + 2[Cu(NH_3)_2]OH \longrightarrow Cu{-}C{\equiv}C{-}Cu \downarrow + 4NH_3 + 2H_2O }</math> (червоно-фіолетовий осад)

=== Реакції приєднання ===
====[[Цис–транс ізомерія|Z-Селективне]] [[відновлення]] — гідрування ====
Реакція [[гідрування]] алкінів протікає у присутності каталізаторів [[платина|платини]], [[паладій|паладію]], [[нікель|нікелю]].
: <math>\mathrm{ R^1C{\equiv}CR^2 \ \xrightarrow{KAT} \ R^1C{=}CR^2 }</math>
: <math>\mathrm{ R^1C{=}CR^2 \ \xrightarrow{KAT} \ R^1C{-}CR^2 }</math>

При цьому друга стадія гідрування протікає набагато швидше, тому для зменшення швидкості реакції, а також для можливості проведення вибіркового гідрування застосовують спеціальні, так звані «[[отруєний каталізатор|отруєні]]» каталізатори. Каталізатори, «отруєні» солями [[важкі метали|важких металів]] (наприклад, [[каталізатор Ліндлара]]&nbsp;— Pd/[[карбонат кальцію|CaCO<sub>3</sub>]] із домішками [[ацетат свинцю(II)|ацетату свинцю]]) використовуються при гідруванні виключно потрійного зв'язку. 

==== [[Цис–транс ізомерія|E-Селективне]] відновлення натрієм у рідкому амоніаку ====
У випадку гідрування [[натрій|натрієм]] у рідкому [[аміак|амоніак]]у кінцевий алкен матиме ''транс''-будову:<ref>{{Cite book|url=http://worldcat.org/oclc/442120139|title=Organic chemistry|last=Clayden, Jonathan.|date=2004|publisher=Oxford University Press|isbn=0-19-850346-6|oclc=442120139}}</ref>
: [[Файл:E-Selective alkyne reduction sodium ammonia.svg|400x400пкс]]
Механізм цієї реакції подібний до механізму [[відновлення за Берчем]]: натрій, розчинений в амоніаку, утворює [[електрид]] натрію <chem>[Na(NH3)6]+ e-</chem>, який вступає в реакцію одноелектронного відновлення з алкіном:
: [[Файл:E-Selective alkyne reduction sodium ammonia mechanism.svg|500x500пкс]]

==== Галогенування ====
[[Галогенування]] алкінів протікає за [[механізм реакції|механізмом]] A<sub>E</sub>, як і в алкенів, проте із меншою швидкістю. Цю реакцію можуть каталізувати [[кислоти Льюїса]], зокрема, [[хлорид заліза(III)|FeCl<sub>3</sub>]], [[Хлорид стибію(III)|SbCl<sub>3</sub>]].

Здебільшого приєднання [[галоген]]ів веде до утворення ''транс''-дигалогенопохідної. На першій стадії молекула галогену приєднується за місцем потрійного зв'язку, утворюючи π-комплекс. Після відщеплення одного атома галогену у формі аніону Hal<sup>-</sup> відбувається перегрупування комплексу у катіон, де залишковий атом галогену є містковим. Ця стадія є лімітуючою. Після цього відщеплений галоген-аніон приєднується до катіона, зі сторони, протилежної до першого галогенового атома, що і визначає транс-будову кінцевої сполуки.

Приєднання за потрійним зв'язком загалом протікає важче, аніж в алкенів. Це можна спостерігати на прикладі реакції вибіркового галогенування [[вуглеводні]]в, що одночасно містять подвійний і потрійний зв'язки:
: [[Файл:Addition Alkenin to Bromoalkin.svg|400пкс|]]

Однак за наявності спряжених (розташованих через один) подвійного і потрійного зв'язків відбувається галогенування потрійного.

==== Гідрогалогенування ====
Приєднання [[галогеноводні]]в (реакція [[гідрогалогенування]]) протікає у дві стадії із утворенням гемінальних дигалогенопохідних алканів, відповідно до [[правило Марковникова|правила Марковникова]]. Механізм гідрогалогенування на першій стадії передбачає послідовне утворення π-комплексу внаслідок приєднання галогеноводню за місцем потрійного зв'язку, відщеплення галогенід-аніону та перегрупування залишкової частинки у карбокатіон та приєднання аніону. Приєднання на другій стадії є аналогічним до заміщених алкенів:
: [[Файл:Addition-HBr-Alkin.PNG|400пкс|]]
: [[Файл:HalogenierungAlkin.svg|600пкс|]]

Загалом реакційна здатність алкінів у випадку такої взаємодії є у 100—1000 разів меншою, аніж в алкенів.

На додачу до реакцій нуклеофільного приєднання бромоводень у присутності [[пероксид]]ів може також приєднуватися за [[вільнорадикальний механізм|вільнорадикальним механізмом]], який протікає всупереч правилу Марковникова ([[ефект Караша]]).
: <math>\mathrm{ RC{\equiv}CH + HBr \ \xrightarrow{ROOR} \ RCH{=}CHBr }</math>

Особливе практичне значення серед реакцій гідрогалогенування має каталітичне [[гідрохлорування]] ацетилену у присутності солей Hg(II), продуктом якого є [[вінілхлорид]]&nbsp;— [[мономер]] для отримання промислово важливого [[полівінілхлорид]]у.

==== Гідратація ====
Алкіни здатні приєднувати воду в присутності сульфатної кислоти і солей Hg(II). Ця взаємодія має назву [[реакція Кучерова]]. Проміжним продуктом реакції є [[енол]], який швидко [[кето-енольна таутомерія|перегруповується]] у [[кетон]]:
: [[Файл:Kucherov.png|500пкс|]]

Реакція гідратації ацетилену стала основою для промислового виробництва [[ацетальдегід]]у, проте із часом перестала використовуватися через токсичність використовуваних  солей ртуті.
<!--

спирти (під тиском) приєднуються в лужному середовищі з утворенням алкілвінілових етерів.

-->

=== Реакції окиснення ===
При дії сильних окисників (таких як [[перманганат калію]], [[озон]]) в алкінах відбувається розривання потрійного зв'язку й утворення двох карбонових кислот:
: <math>\mathrm{ R^1C{\equiv}CR^2 \ \xrightarrow{KMnO_4, pH 10} R^1COOH + HOOCR^2  }</math>

Зміною pH середовища можна досягти припинення реакції на стадії утворення [[дикетон]]ів:
: <math>\mathrm{ R^1C{\equiv}CR^2 \ \xrightarrow{KMnO_4, pH 7,5} R^1C({=}O){-}C({=}O)R^2  }</math>

=== Реакції полімеризації ===
{{main|Полімеризація алкінів}}
Першим прикладом [[олігомеризація|олігомеризації]] алкінів стала реакція [[димеризація|димеризації]] ацетилену за наявності солей Cu(I), відкрита [[Джуліус Артур Ньюленд|Дж. Ньюлендом]]. Реакція, що веде до утворення [[вінілацетилен]]у, протікає як приєднання аніону HC≡C<sup>-</sup> за місцем потрійного зв'язку:
: <math>\mathrm{ HC{\equiv}CH + HC{\equiv}CH \ \xrightarrow{Cu^+} \ HC{=}CH + HC{\equiv}CH }</math>

Порівняно більше практичне значення має відкрита [[Марселен Бертло|М. Бертло]] реакція циклотримеризації ацетилену, котра відкрила шлях до синтезу бензену та інших ароматичних сполук:
: {{Частина зображення
|зобр     = Cyclingc2h2.png
|позиція  = left
|підпис   = 
|ширина   = 300
|загальна = 300
|право    = 
|ліво     = 
|верх     = 
|низ      = 110
|рамка = без рамки
}}{{clear}}
Отримуваний Бертло бензен мав низький вихід, однак застосування [[активоване вугілля|активованого вугілля]] як каталізатора, запроваджене [[Зелінський Микола Дмитрович|М. Зелінським]] і [[Казанський Борис Олександрович|Б. Казанським]], дало змогу вдосконалити реакцію.

Пізніше [[Вальтер Реппе]] здійснив реакцію тетрамеризації ацетилену під дією ціаніду нікелю Ni(CN)<sub>2</sub>, отримавши [[циклооктатетраєн]]:
: {{Частина зображення
|зобр     = Cyclingc2h2.png
|позиція  = left
|підпис   = 
|ширина   = 300
|загальна = 300
|право    = 
|ліво     = 
|верх     = 90
|низ      = 
|рамка = без рамки
}}{{clear}}

[[Тримеризація]] бут-2-ину продуктом реакції дає гексаметилбензен:
: [[Файл:2-Butyne cyclotrimerization.png|350пкс|]]

Також алкіни мають здатність [[полімеризація|полімеризуватися]] з утворенням спряжених [[полієни|полієнів]]:
: <math>\mathrm{ nR^1C{\equiv}CR^2 \longrightarrow [-(R^1)C{=}C(R^2)-]_n }</math>
<!--

== Застосування ==

-->

== Див. також ==
{{commonscat|Alkynes}}
* [[Циклоалкіни]]

== Примітки ==
{{reflist}}

== Посилання ==
* [http://www.pharmencyclopedia.com.ua/article/2934/acetilenovi-vuglevodni АЦЕТИЛЕНОВІ ВУГЛЕВОДНІ] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160310164324/http://www.pharmencyclopedia.com.ua/article/2934/acetilenovi-vuglevodni |date=10 березня 2016 }} // [[Фармацевтична енциклопедія]]

== Джерела ==
* {{Глосарій термінів з хімії}}
* {{книга|автор=Ластухін Ю.&nbsp;О., Воронов С.&nbsp;А. |частина= |посилання частина= |заголовок=Органічна хімія |посилання= |відповідальний= |видання=3-є |місце=Львів |видавництво=Центр Європи |рік=2006 |том= |сторінки= |сторінок=864 |isbn=966-7022-19-6 }}
* {{книга|автор=Чирва В.&nbsp;Я., Ярмолюк С.&nbsp;М., Толкачова Н.&nbsp;В., Земляков О.&nbsp;Є. |частина= |посилання частина= |заголовок=Органічна хімія |посилання= |відповідальний= |видання= |місце=Львів |видавництво=БаК |рік=2009 |том= |сторінки= |сторінок=996 |isbn=966-7065-87-4 }}
* {{книга|автор=Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. |частина= |посилання частина= |заголовок=Органическая химия |оригінал= |посилання= |відповідальний=Пер. с нем. под ред. В. М. Потапова |видання= |місце={{М.}} |видавництво=Химия |рік=1979 |том= |сторінки= |сторінок=832 |серія= |isbn= }} {{ref-ru}}
* {{книга|автор=Травень В. Ф. |частина= |посилання частина= |заголовок=Органическая химия. Учебник для вузов |оригінал= |посилання= |відповідальний= |видання= |місце={{comment|М.|Моска}} |видавництво=ИКЦ «Академкнига» |рік=2004 |том=1 |сторінки= |сторінок=727 |серія= |isbn=5-94628-068-6 }} {{ref-ru}}

{{Вуглеводні}}
{{Органічні сполуки}}

[[Категорія:Алкіни|*]]