VISOKA POLJOPRIVREDNO-PREHRAMBENA ŠKOLA

STRUKOVNIH STUDIJA U PROKUPLJU

ALKINI

SEMINARSKI RAD

MENTOR STUDENT Dr. Ljubiša S. Jovanović Jovanovski Nenad

br.Indeksa S - 202/12

Prokuplje 11.2012.

SADRŽAJ

1. Alkini ------------------------------------------------------------- str. 1

2. Nalaženje i dobijanje ----------------------------------------- str. 2

3. Hemijske osobine --------------------------------------------- str. 2-3

4. Fizičke Osobine ------------------------------------------------- str. 4

5. Primer ------------------------------------------------------------ str.4

6. Etin ---------------------------------------------------------------- str.5

7. Dobijanje Etina ------------------------------------------------- str.5-6

8. Reakcije Etina --------------------------------------------------- str.6

9. Alkini u prirodi i medicine ----------------------------------- str.6

10. Acetilen ---------------------------------------------------------- str.8

11. Homologni red ------------------------------------------------- str.9

12. Literatura ------------------------------------------------------- str.10

1. Alkin

Strukturna formula alkina

Alkini su ugljovodonici koji imaju najmanje jednu trostruku vezu između dva ugljenikova atoma. Oni sadrže dva atoma vodonika manje od odgovarajućih alkenasa istim brojem ugljenikovih atoma. Opšta formula alkina je CnH2n-2. Kao i drugi ugljovodonici alkini grade homologi red. Alkini su tradicionalno poznati kaoaciteleni, po starom imenu najjednostavnijeg člana alkina sada poznatog pod nazivom etin. Ovi ugljovodonici su izomerni sa dienima.

Nomenklatura alkinaAlkini JUPAKovoj nomenklaturi imena alkena se izvode iz imena odgovarajućeg alkana tako što se odbije nastavak -an i doda nastavak -in. Položaj trostruke veze označava se brojem ugljenikovog atoma od koga počinje trostruka veza. Broj na kome počinje trostruka veza stavlja se ispred imena alkina.CH3CH2C≡CH, 1-butin ili atilacetanCH3C≡CCH3, 2-butin ili dimetil acetilen

Prvih devet alkina

Ime Molekulska formula

etin C2H2

propin C3H4

1-butin C4H6

1-pentin C5H8

1-heksin C6H10

1-heptin C7H12

1-oktin C8H14</sub

1-nonin C9H16

1-dekin C10H18

1

2. Nalaženje i dobijanje

NalaženjeAlkini se ne mogu naći u prirodi. Ipak postoje neke vrste gljiva koje mogu da proizvode složena jedinjenja sa više trostrukih veza.

Ilustracija alkina: (a), dva prikaza propina, (b), 1-fenilhepta-1,3,5-tri-in se može naći u prirodi, i (c), zategnuti cikloheptin.

Dobijanje

Etin (najprostiji alkin) u industriji se proizvodi u velikim količinama na više načina:Dejstvom vode na kalcijum karbid

Kontrolisanom oksidacijom metana na 1500 °C:

Krakovanjem (pirolizom) nafte.U laboratorijskim uslovima dobijaju se eliminacijom halogenovodonika iz dihalogenalkana:

3. Hemijske osobine

Zbog toga što sadrže trostruku vezu, tačnije zbog dve pi veze, alkini su veoma reaktivni, mnogo više od alkena i alkana. Reakcije alkina se dele u dve grupe:reakcije trostruke vezereakcije vodonikovog atoma vezanog za sp hibridizovan ugljenikov atom (H-C≡).Hemija alkina je hemija trostruke (trogube) veze. Trostruku vezu karakterišu reakcije adicije. Reakcije adicije na π veze su uglavnom egzotermne. Karakteristična reakcija alkina je elektrofilna adicija. Takođe podležu i nukleofilnoj adiciji (alkeni ne) Manje su reaktivni od alkena – još nije u potpunosti objašnjeno zašto

2

Vodonikov atom na trostruko vezanom ugljeniku je kiselog karaktera

Reakcije trostruke veze:Pošto se trostruka veza sastoji od jedne sigma i dve pi veze alkini iz istih razloga kao i alkeni veoma lako ulaze u adicione reakcije. Ipak kod alkina za razliku od alkena mogu da se adiraju i jedan i dva mola reangensa, dok kod alkena može samo jedan.

Hidrogenizacija, odnosno adicija vodonika

Adicija halogena:

H-C≡C-H + Cl2 → H-C=C-H | | Cl Cl 1,2 dihloreten Cl Cl | |H-C≡C-H + 2Cl2 → H-C-C-H | | Cl Cl 1,1,2,2 tetrahloretan

Adicija halogenvodonika.

Adicijom hlorovodonika na etin dobija se vinil hlorid, čijom polimerizacijom se dobija polivinil hlorid. Adicija hlorovodonika na trostruku vezu vrši se poMarkovnikovljevom pravilu: Cl | H-C≡C-H + HCl → H-C=CH2

Ove adicije se vrše istim mehanizmom kao i kod alkena, odnosno putem elektrofilne adicije.

Pored ovih adicija postoji i adicija vode. U kiseloj sredini i prisustvu određenih katalizatora (npr. živa(II)sulfat), etin adira vodu i daje proizvod reakcije koji se odmah pretvara u etanal. H H | / H-C≡C-H + HOH → H-C=C-H → H-C-C | | | \\ H OH H O етанал

Reakcije vodonikovog atoma

3

Vodonikovi atomi etina i 1-alkina, mogu se pod nekim specjalnim uslovima zameniti nekim metalom. Takva jedinjenja poznata su pod nazivom acetilidi. Tako se uvođenjem 1-alkina u amonijačni rastvor srebro-nitrata dobija reakcija:

Akcetilidi teških metala su nestabilni.

4. Fizičke osobine

Fizičke osobine alkina su vrlo slične fizičkim osobinama odgovarajućih alkena i alkana, samo su temperature ključanja malo veće. Alkini su nerastvorljivi u vodi i polarnim rastvaračima, a dobro se rastvaraju u nepolarnim (organskim) rastvaračima. Sa povećavanjem razgranatosti lanca opada tačka ključanja.

Fizičke osobine nekih alkina

Formula ImeTemperatura ključanja

Temperatura topljenja

HC≡CH etin -84 °C (189 K) -81 °C (192 K)

HC≡CCH3 propin -23 °C (250 K) -101 °C (172 K)

HC≡CH2CH31-butin

9 °C (282 K) -122 °C (151 K)

CH3C≡CCH32-butin

27 °C (300 K) -24 °C (249K)

5. Primeri

Najprostiji alkin je etin:

4

6. Etin

Acetilen

 

Opšte

Ime Etin

Hemiska formula C2H2

Molekulska masa 26.04 g/mol

Izgled Bezbojni gas

CAS number [74-86-2]

Osobine

Gustina I faza 1.097 kg/m3, гасовита

Tačka topljenja −80.8 °C

Tačka ključanja −84 °C

Konstanta kiselosti (pKa) 25

Molekularni oblik Linearni

Acetilen je otkriven 1836. od strane Edmunda Dejvija koji ga je okarakterisao kao "novo ugljenikovo jedinjenje vodonika". Ponovo je otkriven 1860. od strane francuskog hemičara Marsolena Bertoloa koji mu je dao ime "acetilen". Nobelovac Gustaf Dalen je oslepljen u eksploziji acetilena.

5

Acetilen (IUPACov naziv: etin) je hemijsko jedinjenje formule C2H2. Najjednostavniji je alkin.Kao alkin, acetilen je nezasićen zbog toga što su dva atoma ugljenika vezana trostrukom vezom. Trostruka veza ugljenik-ugljenik daje ugljenikovim atomima sp hibridne orbitale, postavljajući sva četiri atoma u pravu liniju, gde je ugao CCH veze 180°.

7. Dobijanje Etina

Materijali za industrijsko dobijanje acetilena su kalcijum-karbonat (krečnjak) i ugalj. Kalcijum-karbonat se prvo prevede u kalcijum-oksid a ugalj u koks, pa naposletku se oni jedine da bi nagradili kalcijum-karbid i ugljen-monoksid:CaO + 3C → CaC2 + COKalcijum-karbid (ili kalcijum-acetilid) i voda se mešaju različitim metodama da bi nagradili acetilen i kalcijum-hidroksid. Ovu reakciju je otkrio Fridrih Veler 1862. godine.CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

Sinteza kalcijum-karbida zahteva jako visoke temperature, oko 2000 stepena Celezijusa, pa se reakcija odigrava u električnom kazanu. Ova reakcija je odigrala važnu ulogu u revoluciji kasnih 1800-tih godina oko masivnog hidroenergetskog projekta na Nijagarinim vodopadima.Acetilen se isto tako može dobiti nepotpunim sagorevanjem metana sa kiseonikom ili krekovanjem ugljovodonika.Bertelo je pravio acetilen od metanola, etanola, etena ili etra tako što ih je propuštao kao gasove kroz usijale cevi. Bertelo je otkrio da se acetilen može dobiti propuštanjem električne varnice kroz smešu gasova vodonika i cijanogena. Pravio je acetilen i sintezom vodonika i ugljenika.

8. Reakcije Etina

Iznad 400 °C (673 K) počinje piroliza acetilena, što je podosta nisko za ugljovodonike. Glavni proizvodi su dimer vinil-acetilen (C4H4) i benzen. Na temperaturama iznad 900 °C, (1173 K), glavni proizvod je čađ.Pomoću acetilena, Marselen Bertelo je prvi pokazao da je moguće da alifatično jedinjenje može da nagradi aromatično kada je zagrevao acetilen u staklenoj cevi da bi dobio benzen sa primesama toluena. Bertelo je oksidovao acetilen da bi dobio sirćetnu i oksalnu kiselinu. Uvideo je da se acetilen može redukovati u eten i etan.Polimerizacija acetilena sa Cigler-Natovim katalizatorom stvara poliacetilen. Poliacetilen, niz ugljenikovih atoma među kojima se smenjuju jednostruke i dvostruke veze bio je prvi organski poluprovodnik ikad otkriven; u reakciji sa jodom daje izuzetno provodan materijal.U Kučerovoj reakciji (otkrivene 1881. od strane Mihaila Kučerova) acetilen se hidratiše u acetaldehid sa živinom solju, kakva je živa(II)-bromid.Karbidi se dobijaju od mnogih metalnih jona koji se pomešaju sa rastvorima njihovih soli. Par njih, kao srebro-karbid ili bakar-karbid su eksplozivi. Bakar-karbid se dobija takođe u reakciji sa acetilenom i metalnim bakrom ili njegovim legurama.

9. Alkini u prirodi i medicini

Prema Ferdinandu Bolumanu, prvi prirodno acetilensko jedinjenje, dehidromatricaria estar, bila je izolovano iz Artemisia vrste 1826. U skoro dva veka koji su usledili, preko hiljadu prirodnih acetilena je otkriveno i prijavljeno. Poliines, podskup ove klase prirodnih

6

proizvoda, izolovane su iz raznih biljnih vrsta, kulture viših gljiva, bakterija, morskih sundjeri i korala. Neke kiseline kao tariric kiseline sadrže neku alkinsku grupu. Diines i triines, vrste sa vezom. RC ≡ RH KC ≡ CR 'i RC ≡ CC ≡ CC ≡ CR'odnosno, javljaju se u određenim biljkama (Ichthiothere, hrizanteme, Cicuta, Oenanthe i drugi članovi Asteraceae i Apiaceae porodica). Neki primeri su cicutokin, oenanthotokin, falcarinol i carotatokin. Ova jedinjenja su veoma bioaktivna, npr kao nematocidi. Alkines se javljaju u nekim lekova, uključujući i u prvim kontraceptivnim oralnim tabletama. Trostruka ugljenik-ugljenik veza je takođe prisutna u lekovima kao što je Terbinafin koji sluzi kao antifugalni lek i Stocrin koji je antiviralni lek. Molekuli zove en-diines imaju prsten koji sadrži Alken ("en") između dve grupe alkine ("dine").Ova jedinjenja, npr. Kalicheamicin su neke od najagresivnijih protivtumorski lekova koji su poznati, toliko da en-diine subjedinice se ponekad nazivaju "bojeva glava." Ene-diines podvrgnnute modifikaciji, stvarajući veoma reaktivne radikale koji napadaju DNK unutar tumora.

10. Acetilen

Acetilen (IUPACov naziv: etin) je hemijsko jedinjenje formule CH. Najjednostavniji je Alkin.

Kao Alkin, acetilen je nezasićen zbog toga što su dva atoma ugljenika vezana trostrukom vezom. Trostruka veza ugljenik-ugljenik daje ugljenikovom atomu sp hibridne orbitale, postavljajući sva četiri atoma u pravu liniju, gde je ugao CCH veze 180 °.

Acetilen je otkriven 1836. od strane Edmunda Dejvija koji ga je okarakterisao kao "novo ugljenikovom jedinjenje vodonika ". Ponovo je otkriven 1860. od strane francuskog hemičara Marsolena Bertoloa koji mu je dao ime "acetilen". Nobelovac Gustaf Dalen je oslepljen u eksploziji acetilena.

Dobijanje

Materijali za industrijsko dobijanje acetilena su kalcijum-karbonat (krečnjak) i ugalj. Kalcijum-karbonat se prvo prevede u kalcijum-oksid a ugalj u koks, pa naposletku se oni jedine da bi nagradili kalcijum-karbid  i ugljen-monoksid:

CaO + 3C → CaC2 + CO

7

                                  

Kalcijum-karbid (ili kalcijum-acetilid) i voda se mešaju različitim metodama da bi nagradili acetilen i kalcijum-hidroksid. Ovu reakciju je otkrio Fridrih Veler 1862. godine.

CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2

Sinteza kalcijum-karbida zahteva jako visoke temperature, oko 2000 stepena Celezijusa, pa se reakcija odigrava u električnom kazanu. Ova reakcija je odigrala važnu ulogu u revoluciji

kasnih 1800-tih godinam oko masivnog hidroenergetskog projekta na Nijagarinim vodopadima.

Acetilen se isto tako može dobiti nepotpunim sagorevanjem metana sa kiseonikom ili krekovanje ugljovodonika.

Bertelo je pravio acetilen od metanola, etanola, eten ili etra tako što ih je propuštao kao gasove kroz usijale cevi. Bertelo je otkrio da se acetilen može dobiti propuštanjem električne

varnice kroz smešu gasova vodonika i cijanogen. Pravio je acetilen i sintezom vodonika i ugljenika.

Reakcije

Iznad 400 ° C (673 K) počinje piroliza acetilena, što je podosta nisko za ugljovodonike. Glavni proizvodi su dimer vinil-acetilen (CH) i benzen. Na temperaturama iznad 900 ° C, (1173 K), glavni proizvod je čađ.

Pomoću acetilena, Marselen Bertelo je prvi pokazao da je moguće da alifatični jedinjenje može da nagradi aromatično kada je zagrevao acetilen u staklenoj cevi da bi dobio benzen sa primesama toluena.Bertelo je oksidovao acetilen da bi dobio sirćetnu i oksalnu kiselinu. Uvideo je da se acetilen može redukovati u eten i etan.

Polimerizacija acetilena sa Cigler-natovi katalizatorom stvara poliacetileni. Poliacetileni, niz ugljenikovih atoma među kojima se smenjuju jednostruke i dvostruke veze bio je prvi organskipoluprovodnik ikad otkriven; u reakciji sa jod om daje izuzetno provodan materijal.

U Kučerovoj reakciji (otkrivene 1881. od strane Mihaila Kučer) acetilen se hidratiše uacetaldehid sa živinom solju, kakva je živa (II)-bromid.

8

Karbidi se dobijaju od mnogih metalnih jona koji se pomešaju sa rastvorima njihovih soli. Par njih, kao srebro-karbid ili bakar-karbid su eksplozivi. Bakar-karbid se dobija takođe u reakciji sa acetilenom I metalnim bakrom ili njegovim legurama.

11. Homologni red

Homologni red (homologni niz) je skup hemijskih jedinjenja čiji se susedni članovi razlikuju

za pojednu grupu. Kao primer za homologni red mogu se uzeti alkani kod kojih se svaki

susedni član razlikuje za po jednu CH2 grupu). Članovi homolognog reda nazivaju

se homolozima.

Homologni niz svake vrste ugljovodonika počinje sa jedinjenjima koja imaju najmanje

ugljenikovih atoma i uopšte CHn grupa. Na primer homologni red alkana, čija je opšta

formula CnH2n+2, počinje sa metanom (CH4), pa sledi etan (C2H6) itd.

Homologna vrsta Opšta formula Primer Funkcionalna grupa

alkani CnH2n+2, n>0 CH4, n=1 -

alkili (radikali) CnH2n+2, n>0 -CH3, n=1 -

alkeni CnH2n, n>1 C2H4, n=2 C=C

alkini CnH2n–2, n>1 C2H2, n=2 C≡C

cikloalkani CnH2n, n>2 C3H6, n=3 -

cikloalkeni CnH2n-2, n>2 C3H4, n=3, C=C

cikloalkini CnH2n-4, n>2 C4H4, n=4 C≡C

alkoholi CnH2n+1OH, n>0 CH3OH, n=1 -OH

aldehidi CnH2n+1CHO, n>0 HCHO, n=1 -CHO

karboksilne kiseline CnH2n+1COOH, n>0 HCOOH, n=1 -COOH

ugljeni hidrati Cn(H2O)n, n>0 C6H12O6 -

fosfani PnHn+m, * - -

silani CnSinH2n+2, n>0 C- -

borani BnHm, ** - -

9

Napomena:

(*) Fosfani: n = prirodni broj, m = 2, 0, -2, -4, -6...:

(**) Borani: n, m = prirodni broj

13. Literatura

1. Wikipedia http://sr.wikipedia.org/wiki/Алкин

2. Organska Hemija, Dr. Ljubiša S. Jovanović

10

11