Alkinek – definíció, általános képlet, tulajdonságok és reakciók

Az alkin olyan molekula, amelynek két szénatomja között hármas kötésnH_2n-2. Acetiléneknek is nevezik őket. Az alkinok legkisebb tagja az acetilén (IUPAC: etin); ne keverd össze az etilénnel (etén), amely egy alkén.

Általános szerkezet és fizikai tulajdonságok

Az alkinokban a hármas kötést alkotó szénatomok sp hibridizáltak, ezért a kötés környezete lineáris (a kötési szögek ≈ 180°). A C≡C kötés rövidebb és erősebb, mint a C=C és a C–C kötés, ami befolyásolja mind a fizikai, mind a kémiai tulajdonságokat. Az alkinok általában apoláros, hidrofób vegyületek: szerves oldószerekben jól oldódnak, de vízben általában rosszul oldódnak. A forráspont és a sűrűség a lánchossztól függően növekszik.

Elnevezés és típusok

Az alkinek elnevezése az etin (acetilén) -tól kezdve a szénváz hosszának és a hármas kötés helyének megadásával történik. Megkülönböztetünk terminális (végződő) alkineket (a hármas kötés az lánc végén van) és internális (belső) alkineket (a hármas kötés a lánc belsejében). A terminális alkinek savasabbak, mert a hibridizáció (sp) nagyobb s karakterrel rendelkezik, így a kapcsolódó proton könnyebben eltávolítható.

Kémiai tulajdonságok és fontos reakciók

Az alkinok reakcióképesebbek, mint a tipikus szénhidrogének, és sokszor másként viselkednek, mint a alkének. A legfontosabb reakciók:

• Acilidionok képzése (acetilid-anionok): Ha az alkin a molekula végén van (terminális alkin), a proton erős bázissal (pl. NaNH₂, BuLi) könnyen eltávolítható, így létrejön az acetilid-anion, amely jó nukleofil. Az ilyen anionok ketonokhoz és más karbonilvegyületekhez adódva propargil-alkoholokat alkotnak.
• Addíciós reakciók: Az alkineket számos fajta addícióval lehet átalakítani. Teljes hidrogénezéssel H₂/Pd katalizátorral alkánná redukálhatók. Részleges hidrogénezéssel beállítható a kettős kötés: Lindlar-katalizátorral általában cisz-kettős kötéshez vezet, míg oldószeres fémes redukció (pl. Na/NH₃) tipikusan transz-alként adja vissza a terméket.
• Halogénezés és hydrohalogenálás: Halogénekkel (X₂) vagy hidrogén-halogenidekkel (HX) való addíció eredményeként vicinális dihalogenidek, illetve halogénezett alkének/alkánok keletkeznek; a regiokémia Markovnyikov-szabálynak megfelelően alakul.
• Hidratáció: savkatalízissel a terminális alkinek általában ketonná alakulnak (keto-enol tautomerizáció után), míg a hidroboráció–oxidáció anti-Markovnikov irányban történve aldehidekhez vezethet.
• Oxidatív hasítás: erősebb oxidálószerekkel (pl. KMnO₄, O₃) az alkinok karbonilvegyületekké vagy karbonsavakká hasíthatók; a terminális alkinek oxidatív hasítása gyakran szén-dioxid képződésével jár.
• Periciklusos és cikloadíciós reakciók: az alkinek jó dienofilok és komponensek lehetnek különféle cikloadíciókban és periciklusos folyamatokban (pl. [2+2+2] cikloadíciók), így fontosak szerves szintézisben és gyűrűk képzésében.
• Fém-alkilid komplexek és fém-acetilidek: az alkinek képesek fémekhez koordinálni; a terminális alkinek alkálifémekkel vagy ezüst/kupferionokkal acetilideket alkothatnak, amelyeket gyakran használnak további szintetikus átalakításokra.

Előállítás és gyakorlati felhasználás

Alkineket ipari és laboratóriumi körülmények között többféle úton állítanak elő: dehidrohalogenálással alkil-halogenidekből, dehidrogénezéssel alkénekből, vagy speciális szintézisekkel. Az alkinek fontos kiinduló anyagok a gyógyszeriparban, finomkémiai szintézisekben, valamint anyagtudományban (vezető polimerek, nanostruktúrák előállítása) és hegesztésben (acetilén alapú lángok).

Biztonság

Egyes alkinek, különösen a kis szénatomszámúak (pl. az acetilén), gyúlékony gázok és robbanásveszélyesek lehetnek nyomás alatt vagy oxigénnel keveredve. Laboratóriumi munkánál megfelelő szellőztetés, nyomás- és hőmérséklet-ellenőrzés és a vegyszerek megfelelő tárolása szükséges.

Összefoglalva: az alkinek olyan sp-hibridizált, lineáris szénhidrogének, melyek jellegzetes C≡C háromkötésük miatt speciális savas-kémiai tulajdonságokkal és sokoldalú reakciókészséggel rendelkeznek, így fontos szerepet töltenek be a szerves kémiai szintézisekben.

Szerkezet

Az alkinek két szénatomja között 180 fokos szög van. Emiatt nem szeretnek ciklikus vegyületben lenni. Az alábbiakban néhány példát mutatunk az alkinekre.

·         v ·         t ·         e Funkcionális csoportok

Acetil Acetoxi Akrilil Acyl Alkohol Aldehid Alkán Alkén Alkin Alkoxi csoport Amid Amine Azovegyület Benzolszármazék Carbene Karbonil Karbonsav Cianát Disulfid Dioxirane Enol Ester Éter Epoxid Haloalkán Hidrazon Hidroxil Imid Imine Izocianát Isonitril Izotiocianát Keton Metil Metilén Methine Nitril Nitrén Nitrovegyület Nitrozo vegyület Szerves foszforok Oxim Peroxid Foszfát és foszfonsav Piridin-származék Selenol Szelénsav Szulfon Szulfonsav Szulfoxid Tellurol Thial Tiocianát Tioészter Tioéter Tioketon Tiol Karbamid

Példák alkinekre

Kérdések és válaszok

K: Mi az az alkin?

K: Mi az alkinek általános képlete?

K: Melyik a legkisebb alkin?

K: Az alkinok hidrofób vagy hidrofil anyagok?

K: Miben különböznek egymástól az alkinek egymást követő tagjai?

K: Az alkinek reaktívabbak, mint a szokásos szénhidrogének?

K: Mit lehet csinálni egy alkinnel a molekula végén?

Keresés betűvel