Alkíny je všeobecné označenie skupiny nenasýtených acyklických uhľovodíkov, v molekule ktorých sa nachádza trojitá väzba, –C≡C–.[1] Niekedy sa označujú i ako acetylény,[2] podľa najjednoduchšieho alkínu, acetylénu.[3] Ak majú trojitú väzbu v uzavretom reťazci, označujú sa ako cykloalkíny.

Všeobecný vzorec alkínov

Všeobecný vzorecUpraviť

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

Všeobecný vzorec alkínov je CnH2n-2.[1] 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 ich homologický 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 rôzne konštitučné izoméry.

NázvoslovieUpraviť

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.[3] 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).[3]

VlastnostiUpraviť

Alkíny majú podobné vlastnosti ako alkány a alkény. Kvôli nepolárnym väzbám sú málo rozpustné vo vode, ale alkíny sú lepšie rozpustné než alkány a alkény. Vyššiu rozpustnosť spôsobuje kyslý vodík. Sú dobre rozpustné v nepolárnych rozpúšťadlách.[4]

Teploty topenia i varu alkínov sú o niečo vyššie ako u príslušných alkénov, ich hustota je o niečo nižšia.[4]

Charakteristika trojitej väzbyUpraviť

Trojitá väzba je tvorená jednou σ väzbou a dvoma π väzbami.[4] Prítomnosť dvoch π väzieb spôsobuje skrátenie väzby, π väzbové elektróny sú pútané k jadrám a vytvárajú valec. Táto väzba je takisto silnejšia, než jednoduchá i dvojitá väzba.[4] Z tohto dôvodu elektrofilné adície prebiehajú horšie než u alkénov. Elektróny sa skoncentrovali na jednu stranu jadra (do priestoru medzi uhlíkové atómy), z druhej strany zostávajú uhlíkové atómy čiastočne odokryté. Dôsledkom je:

  • uhlíkové atómy zúčastňujúce sa trojitej väzby priťahujú elektróny z väzby C-H (nárast acidity vodíka)[4]
  • umožňuje sa prístup nukleofilným činidlám

Preto u alkínov prebiehajú aj nukleofilné adície.

Vznik a prípravaUpraviť

Alkíny možno pripraviť niekoľkými spôsobmi. Všeobecne je možné ich pripraviť α,β-eliminačnými reakciami z alkánov, kde odstupujú dve skupiny na susedných atómoch uhlíka.[5] Medzi konkrétne príklady potom patria napríklad:

CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + H-C≡C-H

R1-C=C-R2 → R1-C≡C-R2 + H2

R1-CHBr-CHBr-R2 → R1-C≡C-R2 + 2 HBr

  • z terminálnych dihalogénalkánov pôsobením alkoholového KOH:[chýba zdroj]

R1-CH2-CCl2-R2 → R1-C≡C-R2 + 2 HCl

R1-C=C-C=C-R2 → R1-C-C≡C-C-R2

2 CH4 → C2H2 + 3 H2

ReakcieUpraviť

Alkíny všeobecne reaktívne hlavne na trojitej väzbe, všeobecne je ich reaktivita podobná ako u alkénov. Na tejto násobnej väzbe prebiehajú adičné reakcie,[1][4] ktorými vznikajú alkény a potom alkány.[4]

HydrogenáciaUpraviť

Alkíny takisto postupujú hydrogenáciu. Pri použití Pt, Ni alebo Pd ako katalyzátora previeha syn adícia za vzniku alkénov a potom alkánov.[4][6] Využitie Li v roztoku NH3 poskytuje anti adíciu, ktorou vznikajú alkény.[6] Použitím Lindlarovho katalyzátora však možno hydrogenáciu zastaviť po adícii jedného ekvivalentu H2 a vzniku alkénu, takže sa vzniknutý alkén už druhýkrát nehydrogenuje.[6][7]

AdíciaUpraviť

 
Mechanizmus hydroborácie alkínov

Typické sú napríklad elektrofilné adície:

Alkíny podstupujú i nukleofilné adície.[6] Medzi ne patria napríklad:[4]

Elektrofilné adície prebiehajú podľa Markovnikovovho pravidla,[4] rovnako tak prebiehajú i adície katalyzované kyselinou (adícia HX, H2O).[6]

OxidáciaUpraviť

Trojitú väzbu možno oxidovať pomocou KMnO4 na karboxylovú kyselinu (dochádza k štiepeniu väzby na dve časti):[4][6]

R1-C≡C-R2 → R1-COOH + HOOC-R2

U alkínov s tojitou väzbou na konci reťazca vzniká oxid uhličitý.

Tvorba solíUpraviť

 
Všeobecný vzorec acetylidov, ktoré vznikajú štiepením koncového vodíka alkínov


Ak majú alkíny trojitú väzbu na konci reťazca a na ňu naviazaný vodík, tento vodík je kyslý a môže sa odštiepiť. Soli, ktoré vznikajú týmto spôsobom, sa nazývajú acetylidy. Radikál, ktorý vzniká odštiepením atómu vodíka, sa nazýva alkinyl.[8]

CykloadíciaUpraviť

Alkíny podstupujú mnoho rôznych cykloadičných reakcií, vrátane napríklad [2+2] cykloadície,[9] Diels-Alderove reakcie (kde alkíny vystupujú ako dienofily)[10] a iné.

PolymerizáciaUpraviť

Acetylén ľahko polymerizuje, čím z neho vzniká vinylacetylén (dimerizácia), benzén (trimerizácia) alebo napríklad styrén (tetramerizácia).[4]

Ďalšie reakcieUpraviť

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

ReferencieUpraviť

  1. a b c alkíny. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 86.
  2. acetylény. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 69.
  3. a b c PUTALA, Martin. Názvoslovie organických zlúčenín. Bratislava : [s.n.], 2015. Dostupné online. S. 3.
  4. a b c d e f g h i j k l m n o p q BŘÍŽĎALA, Jan. Organická chemie pro gymnázia. Třebíč : [s.n.], 2020. (1. vydání.) Dostupné online. ISBN 978-80-270-8161-5.
  5. SHAW, Ranjay; ELAGAMY, Amr; ALTHAGAFI, Ismail. Synthesis of alkynes from non-alkyne sources. Organic & Biomolecular Chemistry, 2020-05-27, roč. 18, čís. 20, s. 3797–3817. Dostupné online [cit. 2022-09-25]. ISSN 1477-0539. DOI10.1039/D0OB00325E. (po anglicky)
  6. a b c d e f g h i LITERÁK, Jaromír. Příklady ke Speciálnímu semináři z organické chemie I [online]. Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity Ústav chemie, [cit. 2022-09-25]. Dostupné online.
  7. PALLADIUM CATALYST FOR PARTIAL REDUCTION OF ACETYLENES. Organic Syntheses, 1966, roč. 46, s. 89. Dostupné online [cit. 2022-09-25]. DOI10.15227/orgsyn.046.0089.
  8. alkinyl. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 86.
  9. HA, Sujin; LEE, Yeji; KWAK, Yoonna. Alkyne–Alkene [2 + 2] cycloaddition based on visible light photocatalysis. Nature Communications, 2020-05-19, roč. 11, čís. 1, s. 2509. Dostupné online [cit. 2022-09-25]. ISSN 2041-1723. DOI10.1038/s41467-020-16283-9. (po anglicky)
  10. Diels–Alder Reaction [online]. Sigma-Aldrich. Dostupné online.