อัลไคน์

โครงสร้างของอัลคีน

สูตรทั่วไปสำหรับอัลไคน์คือ C _n H _2n-2 และแต่ละชนิดมีพันธะสามอย่างน้อยหนึ่งพันธะ โครงสร้าง พวกมันเป็นไอโซเมอร์ของไดอีน ไซโคลแอลคีน และไซโคลแอลคีนสองวงแหวน แอลไคน์ เช่น แอลเคน หรือ แอลคีน มีโครงสร้างแบบโซ่ตรงหรือกิ่งก้าน นอกเหนือจากพันธะสามซึ่งเป็นพันธะโควาเลนต์แล้ว ยังมีพันธะ CC เดี่ยวแต่ยังมีพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมของคาร์บอนและพันธะ CH ระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนอีกด้วย พันธะสามจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่ออะตอมของคาร์บอน 2 อะตอมที่ต่อเนื่องกันอยู่ในตำแหน่งเชิงพื้นที่ในการผสมแบบ sp เชิงเส้น ความยาวของพันธะนี้อยู่ที่ประมาณ 0.120 นาโนเมตร ตัวอย่างเช่น ในเอทไทน์ คาร์บอนไฮบริดหนึ่งตัวจะเชื่อมกับออร์บิทัลของอะตอมไฮโดรเจนเพื่อผลิตพันธะโควาเลนต์ซิกมา sp-s (δ _sp-s ) ในทางกลับกัน จับด้วยพันธะซิกมาแบบ sp-sp (δ _sp-sp ) ทำให้เกิดลูกผสมอีกตัวที่เข้าร่วมกับอะตอมไฮโดรเจน การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวส่งผลให้เกิดการสร้างกรอบเชิงเส้นของโมเลกุล เนื่องจากการผสมแบบ sp ที่เป็นผล ทำให้มีออร์บิทัล p สองวงที่ตั้งฉากกับแกนพันธะ ซึ่งในที่สุดแล้วจะเกิดพันธะ π สองอันระหว่างอะตอมของคาร์บอน ไม่มีการหมุนรอบพันธะสาม

Alkynes – ระบบการตั้งชื่อ

มีหลักการพื้นฐานหลายประการที่ต้องปฏิบัติตามเมื่อตั้งชื่อสารประกอบทางเคมีเหล่านี้:

1. การมีอยู่ของพันธะสามชนิดไม่อิ่มตัวในโครงสร้างถูกระบุโดยส่วนต่อท้าย ‘-yne’ แทนที่ส่วนต่อท้าย ‘-ane’ ในชื่อของอัลเคนที่คล้ายคลึงกัน ในกรณีที่เป็นไปได้หลายตำแหน่งของพันธะดังกล่าว คำต่อท้าย ‘-yne’ นำหน้าหมายเลขที่เกี่ยวข้องเสมอ เพื่อระบุตำแหน่งพันธะ เช่น hept-2-yne หรือ hept-1-yne ตำแหน่งที่ตั้งอาจวางไว้ที่ตำแหน่งเริ่มต้นของชื่อ เช่น 1-butyne
2. สำหรับโครงสร้างที่มีพันธะสามมากกว่าหนึ่ง จะมีการเพิ่มคำนำหน้าในส่วนต่อท้ายเพื่อระบุจำนวน เหล่านี้จะเป็น -di, -tri ฯลฯ ตามลำดับ
3. การกำหนดเลขอะตอมของคาร์บอนจะต้องเป็นไปตามทิศทางที่โซ่หลักมีอะตอมของคาร์บอนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เช่นเดียวกับพันธะสาม
4. ในกรณีที่พันธะไม่อิ่มตัวเพียงพันธะเดียวคือพันธะสาม อะตอมของคาร์บอนจะต้องถูกนับเพื่อให้มีจำนวนต่ำสุดที่เป็นไปได้ กฎนี้ใช้ไม่ได้หากมีพันธะอื่นที่ไม่อิ่มตัว (double) ซึ่งในกรณีนี้จะต้องมีตำแหน่งที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
5. ในชื่อของสารประกอบที่มีพันธะสาม 1 พันธะถัดจากตำแหน่งแรก สามารถละจำนวนได้ หรืออีกนัยหนึ่ง อาจใช้ชื่อ prop-1-yne เช่นเดียวกับชื่อ propyne

คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของอัลไคน์

ธรรมชาติของแอลคีนไม่มีขั้ว ไม่ชอบน้ำ และทำปฏิกิริยากับน้ำ อย่างพึงประสงค์ พวกมันละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้วที่คล้ายกัน เช่น แอลเคน เมื่อโซ่คาร์บอนยาวขึ้น จุดหลอมเหลว จุดเดือด และความหนาแน่นของพวกมันก็เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามกิจกรรมของพวกเขาลดลงในเวลาเดียวกัน ปฏิกิริยามากที่สุดคือปฏิกิริยาที่มีอะตอมของคาร์บอนน้อยที่สุดในสายโซ่ เมื่อเทียบกับแอลเคนและแอลคีน พวกมันมีปฏิกิริยามากกว่าเล็กน้อยเนื่องจากพันธะสามมีค่าน้อยกว่าพันธะเดี่ยวหรือพันธะคู่ โครงสร้างโมเลกุลของพวกมันยังส่งผลให้สารประกอบเหล่านี้ติดไฟได้สูง ปฏิกิริยาลักษณะหนึ่งของอัลไคน์คือปฏิกิริยาของการเผาไหม้ พวกมันสามารถเพิ่มรีเอเจนต์อิเล็กโทรฟิลิกที่ตำแหน่งของพันธะไม่อิ่มตัว พวกเขาผ่านปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน

อนุกรมที่คล้ายคลึงกันของอัลไคน์

เช่นเดียวกับแอลเคนและแอลคีน แอลไคน์ยังมีอนุกรมที่เหมือนกันของมันเอง กล่าวคือ ลำดับชั้นของสารประกอบพื้นฐาน ซึ่งมีพันธะสามเพียงหนึ่งพันธะเท่านั้นที่จำแนกตามจำนวนอะตอมของคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นในโครงสร้าง สารประกอบที่เริ่มต้นชุดอัลไคน์ที่คล้ายคลึงกันคือเอทไทน์หรือที่เรียกว่าอะเซทิลีนซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมและอะตอมของไฮโดรเจนสองอะตอมในโครงสร้าง

การได้รับอัลคีนตามที่เห็นได้จากเอทไทน์

1. ปฏิกิริยาของคาร์ไบด์กับน้ำ:
2. ไพโรไลซิส:
3. การสังเคราะห์ที่อุณหภูมิสูง:
4. ออกซิเดชันบางส่วนของก๊าซธรรมชาติ:

อัลไคน์ที่สูงกว่าจะได้รับในระดับอุตสาหกรรมโดยใช้เอทไทน์เป็นรีเอเจนต์และตัวอย่างเช่น ฟอร์มาลดีไฮด์ในปฏิกิริยาการควบแน่น อีกวิธีหนึ่งคือการกำจัดไฮโดรเจนเฮไลด์สองเท่าจากอัลคิลเฮไลด์ที่เกี่ยวข้องซึ่งมีฮาโลเจนสองอะตอมและติดอยู่กับอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอมหรือกับอะตอมของคาร์บอนที่อยู่ติดกัน ในกรณีหลัง มีสองผลิตภัณฑ์ที่เป็นไปได้: แอลไคน์และไดอีน ด้านล่างนี้คือตัวอย่างปฏิกิริยาของการก่อตัวของโพรพีน:

ลักษณะปฏิกิริยาสำหรับอัลคีน:

1. การเผาไหม้ทั้งหมดด้วยการสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์:
2. การเผาไหม้บางส่วนด้วยการสร้างคาร์บอนมอนอกไซด์หรือเขม่า:
3. ปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชันโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะ (Pd, Pt, Fe, Ni) ทำให้เกิดอัลคีน อาจเกิดขึ้นเป็นขั้นๆ โดยมีการเติมไฮโดรเจนทีละโมเลกุลอย่างต่อเนื่อง หรือทั้งหมดในคราวเดียวด้วยการก่อตัวของอัลเคน:
4. ปฏิกิริยา Kucherov ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของอัลไคน์เกี่ยวข้องกับการเติมอนุภาคน้ำในบริเวณพันธะสามซึ่งเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในขั้นต้น enol ที่ไม่เสถียรจะเกิดขึ้น ซึ่งเป็นส่วนผสมของอัลคีนและแอลกอฮอล์ จากนั้นจะผ่านกระบวนการ keto-enol tautomerism นั่นคือการจัดกลุ่มใหม่ด้วยการก่อตัวของ aldehydes หรือ ketones การแปลงจะดำเนินการโดยกลไกอิเล็กโทรฟิลิก:
5. ปฏิกิริยาการเติมอิเล็กโทรฟิลิกด้วย HCl หรือ HBr ซึ่งเกิดขึ้นตามกฎของ Markovnikov อาจเกิดขึ้นทั้งหมดหรือหลายขั้นตอน
6. การเติมโบรมีนด้วยไฟฟ้าด้วยการผลิตอนุพันธ์ของไดหรือเตตระโบรโม เนื่องจากปฏิกิริยากับโบรมีน แอลไคน์จึงเปลี่ยนสีโบรมีนของน้ำ พวกเขายังทำปฏิกิริยากับอนุภาค คลอรีน
7. ปฏิกิริยาการเติมฟลูออไรด์อนุมูลอิสระซึ่งดำเนินการภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสง
8. ปฏิกิริยาการแทนที่ซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนที่อะตอมของคาร์บอนที่มีพันธะสามถูกแทนที่ด้วยอะตอมของโลหะ
9. ไตรเมอร์ไรเซชัน ได้แก่ โพลิเมอไรเซชันที่มีสามโมเลกุล โดยใช้อะเซทิลีน ซึ่งช่วยให้สามารถสังเคราะห์เบนซีนได้