Учебное пособие по оргнической химии

I. Номенклатура и изомерия. Классификация.

Непредельные соединения, содержащие в молекуле две двойные связи, называют диеновыми углеводородами. Их называют также алкадиенами или диолефинами.

Общая формула таких соединений Сnpn-2.

По систематической номенклатуре диеновые углеводороды называют также как этиленовые, заменяя суффикс -ен на -диен (две двойные связи). Положение каждой двойной связи обозначается цифрой. Нумерологию производят так, чтобы эти цифры имели меньший порядковый номер:

Довольно часто применяют рациональные и тривиальные названия (дивинил, изопрен и т.д.). Свойства диеновых углеводородов определяются их строением и, в первую очередь, взаимным расположением двух двойных связей в молекуле. Если эти связи расположены рядом, то они называются кумулированными или алленовыми: СН2=С=СН2 (пропадиен (аллен)). Две двойные связи могут быть разделены одной простой связью. Такие связи называют сопряженными или конъюктивированными: СН2=СН-СН=СН2 (бутадиен-1,3 (дивинил)). Диены, в молекулах которых двойные связи разделены двумя или несколькими простыми связями, называют диенам с изолированными или несопряженными связями:

СН2=СН-СН2-СН2-СН2-СН=СН2 (гептадиен - 1,6).

Из этих трех видов диеновых углеводородов наибольшее значение имеют диены с сопряженными двойными связями. Они способны полимеризоваться и образовывать цепные полимерные материалы.

Способы получения

Рассмотрим некоторые способы получения наиболее важных представителей диеновых углеводородов - производных алкадиенов - 1,3.

1. Дивинил и изопрен могут быть выделены из продуктов пиролиза нефти.

Пиролиз: парофазный крекинг при более высоких температурах (650-9000С) и атмосферном давлении.

Термический крекинг: жидкофазный процесс, переработка тяжелых фракций и остатков от переработки нефти, а также легких фракций - керосина, газойля при 470-5400С и давлении 3,9-5,9 МПа; и парофазный процесс, переработка гудрона, битумов и крекинг-остатков при 550-6000С и нормальном давлении.

2. Основной промышленный способ получения бутадиена - 1,3 (дивинила) состоит в дегидрировании н-бутана или н-бутилена над хромо-алюминиевым катализатором (оксид хрома на оксиде алюминия)

Дегидрированием изопентана или изоалленов (пентан-пентеновой фракции газов крекинга нефти) получают изопрен:

Процесс получения изопрена сложнее чем получение бутадиена-1,3, так как в условиях дегидрирования могут получаться разные изомеры.

3. Дивинил и изопрен получают также дегидратацией гликолей:

4. Впервые в нашей стране дивинил был получен методом каталитического превращения этилового спирта по Лебедеву (1931г). Этот метод был затем положен в основу промышленного синтеза дивинила. Процесс протекает с применением дегидратирующе-дегидрирующих катализаторов (Al2O3 - ZnO) при 4500С:

Однако в настоящее время этот метод уже не находит широкого применения.

5. Изопрен можно получать из ацетона и ацетилена по методу А.Е. Фаворского:

Химические свойства

1. Реакции присоединения.

Диены, соединение несопряженные двойные связи, ведут себя как обычные алкены. Присоединение идет независимо к каждой из этих связей.

При этом, может затрачиваться две молекулы реагента (галогена, галогеноводорода и др.):

Сp=CH-Cp-Cp-CH-Cp + 2HBr CpBr-CHBr-Cp-Cp-CHBr-CpBr

1,2,5,6 - тетрабромгексан

В то же время диеновые углеводороды с сопряженными двойными связями обладают своеобразными свойствами. Они присоединяют реагент не только по одной или двум отдельным двойным связям (1,2 - присоединение), но и к противоположным концам молекулы (1,4 - присоединение).

Выход продуктов 1,4 - или 1,2 - присоединения определяются характером реагента и условиями проведения реакции. Например, присоединение бромоводорода в присутствии пероксидных соединений идет в 1,4 - положения, а в отсутствие - в положение 1,2.

Гипогалогенные кислоты присоединяются к диенам преимущественно в 1,2 - положение:

Cp=CH-CH=Cp + HOBr CpBr-CHOH-CH=Cp

1-бромбутен-3-ол-2

Присоединение галогеноводородов:

Cp=CH-CH=Cp + HBr CpН-CH=CH=CpBr

1-бромбутен-2

Диеновые синтезы: Одной из наиболее важных реакций, применяемых для получения многих циклических органических соединений, является диеновый синтез. Этот вид реакции состоит в 1,4 - присоединении алкена или алкина к диену с сопряженными двойными связями. Такие реакции известны как синтез Дильса-Альдера. Простейшим примером диенового синтеза служит реакция присоединения этилена к бутадиену:

Молекула бутадиена - 1,3, представляющая собой сопряженную систему ?-электронов, нет «чистых» двойных и одинарных связей, а наблюдается довольно равномерное распределение ? - электронной плотности по всей молекуле с образованием единой молекулярной орбитали. Система …-СН=СН-СН=СН-. -. ведет себя не как сумма изолированных двойных связей, а как единое целое эффективно передающее взаимное влияние атомов. Схематично это выглядит следующим образом:

или

Взаимодействие двух или нескольких соседних пи-связей с образованием единого облака ?-енов, в результате чего может легко происходить передача взаимовлияния атомов этой системы, называющейся эффектом сопряжения. Этот эффект способствует понижению общей энергии молекулы. Поэтому диены с сопряженными двойными связями - довольно устойчивые силы. Если же диен вступает во взаимодействие с реагентом, то под его влиянием происходит перераспределение электронной плотности в молекуле (динамический эффект сопряжения).

2. Реакции полимеризации - эти реакции имеют особое значение, так как приводят к образованию каучукоподобных материалов - эластомеров. Причиной таких свойств полимеров является присутствие в полимерной молекуле двойных связей, которых нет в полимерах, полученных из алкенов. Полимеры, напоминающие по свойствам каучук, образуются при полимеризации 1,3 - бутадиена.

Отдельные представители. Каучуки

Дивинил (бутадиен - 1,3)

Бесцветный газ с характерным неприятным запахом, сжигающийся при температуре - 50С. Является одним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков и латексов, пластмасс и других органических соединений.

Изопрен (2-метилбутадиен-1,3)

Бесцветная жидкость с температурой кипения =340С. Является основной структурной единицей природного (натурального) каучука и других соединений. Служит мономером для получения синтетического каучука.

Хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3)

Бесцветная токсичная жидкость, кипящая при температуре 59,40С. Применяют в производстве хлоропренового каучука, клеев.

2,3-диметилбутадиен-1,3

Жидкость, кипящая при температуре 69,60С. Легко полимеризуется с образованием так называемого метилкаучука. При полимеризации этих диенов образуются различные каучуки.

Каучук - высокомолекулярное соединение, имеет огромное техническое значение, служит основой для производства разнообразных резиновых изделий. Делится на два класса: натуральные каучуки и синтетические.

Натуральный каучук - природный непредельный полимер (С5Н8) n с молекулярной массой от 15000 до 500000, содержащийся в млечном соке некоторых тропических деревьев (гевеи бразильской и др.) и растениях (кос-сагыз, тау-сагыз, гваюла). Млечный сок (латекс), полученный подсечкой каучуконосных деревьев, коагулируют различными способами (например, действием кислот и т.д.)

Было установлено, что структурной единицей натурального каучука является изопреновая группа:

Соединения, связанные между собой в 1,4-положение, такие группы образуют макромолекулу каучука, и имеют цис-строение:

Натуральные каучуки обладают высокой эластичностью. Он растворяется в алифатических и ароматических углеводородах, образуя вязкие растворы. Подобно диеновым углеводородам, каучук склонен к реакциям присоединения (например, с бромом, HBr и др.). Разновидностью каучука является гутаперча (менее эластичная), имеющая транс-1,4-строение.

Синтетические каучуки - аналоги натурального каучука, полученные синтетическим путем из мономеров (каучукогенов) - бутадиена-1,3, изопрена, хлоропрена и др. Основной метод их получения - цепная полимеризация.

Для улучшения свойств каучука полимеризацию каучукогенов проводят совместно с другими непредельными мономерами (стиролом, акрилонитрилом, изобутиленом и др.).

Основные типы синтетических каучуков.

Бутадиеновые каучуки - наиболее распространенный тип СК. Их получают полимеризацией бутадиена-1,3 (дивинила). Они обладают высокой износо - и морозостойкостью. Находят применение для изготовления уплотнителей и герметизирующих составов при крупнопанельном строительстве.

Изопреновый каучук - применяют в производстве шин, резинотехнических изделий, для изоляции кабелей и др.

Будатиен - стирольный каучук - при содержании 40-50% связанного стирола каучук используют для изготовления плиток, для полов.

Бутадиен - нитрильный каучук - получают совместной полимеризацией бутадиена-1,3 и акрилонитрила pC=CH-CN. Его отличают высокое масло - и бензостойкость. Устойчив к нагреванию и износу. В виде латекса применяется в производстве бумаги и нетканых текстильных изделий.

Хлоропреновый каучук (наирит, неопрен) - получают полимеризацией хлоропрена:

Также применяется в производстве резинотехнических изделий, клеев, для изоляции проводов и кабелей. Особый интерес представляют фторкаучуки, обладающие высокой масло - и термостойкостью, а также стойкостью к химическим реагентам. Их получают из фторированных алкенов или их производных (например, трифторхлорэтилена, винилиденфторида и др.).

Особенно высокой термической устойчивостью и рядом других особенностей отличаются кремнийорганические (силиконовые) каучуки. Обладают высокой свето-, озоно - и теплостойкостью. Устойчивы к различным маслам и нефтепродуктам, ко многим органическим растворителям. Отличаются высокой износостойкостью и негорючестью. Применяют в качестве изоляции проводов и кабелей, обкладки химической аппаратуры и валов. Служат в производстве резинотехнических изделий и клеев.

В связи с высокой пластичностью, термической неустойчивостью натуральные и синтетические каучуки нельзя использовать непосредственно. Для придания каучукам прочностных свойств, эластичности и термостойкости их подвергают обработке серой или ее соединениями (например, S2Cl2 - хлорид серы) - вулканизируют. Этот процесс заключается в образовании новых поперечных (мостиковых) связей между полимерными цепями. В результате такой обработки каучук превращается в технический продукт - резину, которая содержит до 5% серы. Кроме серы в резину входят различные наполнители, пластификаторы, красители, антиоксиданты и др. Вулканизированный каучук, содержащий по массе свыше 30% серы, называется эбонитом.

Применение каучуков в строительстве

Особенно широко используется в строительстве резина. Она может входить в элементы строительных конструкций, начиная с фундамента и заканчивая деталями отделки. В строительных конструкциях, которые работают в условиях ударных нагрузок и вибрации, упругость, присущая резине, является важным качеством. Каучук может улучшить и свойства обычного бетона. Если к цементной массе вместо воды добавить суспензию синтетического каучука, то бетон приобретает повышенную водонепроницаемость, устойчивость против масел и агрессивных жидкостей. Кроме того, он не растрескивается при резких колебаниях температуры.

Из резины создано много различных тепло - и звукоизоляционных материалов для полов. Например, широкое распространение получил резиновый линолеум - релин, применяемый в жилищном строительстве. Релин применяется и в виде плиток - резиновый паркет. Каучуки часто вводят в асфальт для повышения его износостойкости и безопасности движения на дорогах.

При крупнопанельном строительстве нельзя обойтись без герметиков - материалов, которые изолируют внутренние помещения от «улицы». Главное из свойств - эластичность, которое позволяет повторять за панелью (при температурных колебаниях) каждое движение без потери герметизирующих свойств. В качестве таких герметиков используют тиокоп, полиизобутилен и другие каучуковые композиции.

Гибкий, прочный, водостойкий и морозоустойчивый кровельный материал для крыш можно получать из отходов невулканизированной резины и древесных опилок.

Материал к теме:

Тема 3.4 .Получение этилена изучение его свойств.

Этилен (этен), формула, газ, характеристики:

Этилен (этен) –  органическое вещество класса алкенов, состоящий из двух атомов углерода и четырех атомов водорода. Этилен имеет двойную углерод-углеродную связь и поэтому относится к ненасыщенным или непредельным углеводородам.

Химическая формула этилена C₂H₄, рациональная формула H₂CCH₂, структурная формула CH₂=CH₂. Изомеров не имеет.

Строение молекулы:

Строение молекулы:

Этилен – бесцветный газ, без вкуса, со слабым запахом. Легче воздуха.

Этилен является фитогормоном, т.е. низкомолекулярным органическим веществом, вырабатываемым растениями и имеющим регуляторные функции. Он образуется в тканях самого растения и выполняет в жизненном цикле растений многообразные функции, среди которых контроль развития проростка, созревание плодов (в частности, фруктов), распускание бутонов (процесс цветения), старение и опадание листьев и цветков, участие в реакции растений на биотический и абиотический стресс, коммуникации между разными органами растений и между растениями в популяции.

Пожаро- и взрывоопасен.

Плохо растворяется в воде. Зато хорошо растворяется в диэтиловом эфире и углеводородах.

Этилен по токсикологической характеристике относится к веществам 4-го класса опасности (малоопасным веществам) по ГОСТ 12.1.007.

Этилен — самое производимое органическое соединение в мире.

 Физические свойства этилена (этена):

* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.

 Химические свойства этилена (этена):

Этилен — химически активное вещество. Так как в молекуле между атомами углерода имеется двойная связь, то одна из них, менее прочная, легко разрывается, и по месту разрыва связи происходит присоединение, замещение, окисление, полимеризация молекул.

Химические свойства этилена аналогичны свойствам других представителей ряда алкенов.

Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. 1. каталитическое гидрирование (восстановление) этилена:

CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃ (kat = Ni, Pd, Pt, t^o).

1. 2. галогенирование этилена:

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br -CH₂Br.

Однако при нагревании этилена до температуры 300 ^oC разрыва двойной углерод-углеродной связи не происходит – реакция галогенирования протекает по механизму радикального замещения:

CH₂=CH₂  + Br₂ → CH₂=CH-Br + HBr (t = 300 ^oC).

1. 3. гидрогалогенирование этилена:

CH₂=CH₂ + HBr → CH₃-CH₂Br.

1. 4. гидратация этилена:

CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃-CH₂ОН (H⁺, t^o).

Реакция происходит в присутствии минеральных кислот (серной, фосфорной). В результате данной химической реакции образуется этанол.

1. 5. окисление этилена:

Этилен легко окисляется. В зависимости от условий проведения реакции окисления этилена могут быть получены различные вещества: многоатомные спирты, эпоксиды или альдегиды.

Например,

2CH₂=CH₂ + O₂ → 2C₂OH₄ (kat = Ag, t^o).

В результате образуется эпоксид.

2CH₂=CH₂ + O₂ → 2CH₃-C(O)H (kat = PdCl₂, CuCl, t =  200^oС ).

В результате образуется ацетальдегид.

1. 6. горение этилена:

CH₂=CH₂ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O.

В результате горения этилена происходит разрыв всех связей в молекуле, а продуктами реакции являются углекислый газ и вода.

1. 7. полимеризация этилена:

nCH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)n (kat, t^o).

(этена):

Этилен получают как в лабораторных условиях, так и в промышленных масштабах.

В промышленных масштабах этилен получается в результате следующей химической реакции:

1. 1. каталитическое дегидрирование этана:

CH₃-CH₃ → CH₂=CH₂ + H₂ (kat = Pt, Ni, Al₂O₃, Cr₂O₃, t^o = 400-600 °C).

Этилен в лабораторных условиях получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. дегидратация этанола:

CH₃-CH₂-OH → CH₂=CH₂ + H₂O (H₂SO_4 (conc), t^o = 170).

1. 2. дегалогенирования дигалогенпроизводных этана:

CH₃-CH₂-Br + NaOH → CH₂=CH₂ + NaBr + H₂O (t^o);

Cl-CH₂-CH₂-Cl + Zn → CH₂=CH₂ + ZnCl₂.

Cl-CH₂-CH₂-Cl + Mg → CH₂=CH₂ + MgCl₂.

1. 3. неполное гидрирование ацетилена:

CH≡CH + H₂ → CH₂=CH₂ (Pd, t^o).

1. 4. дегидрогалогенирование галогенпроизводных алканов под действием спиртовых растворов щелочей:

CH₃-CH₂-Br + KOH → CH₂ = CH₂ + KBr + H₂O.

Применение и использование этилена (этена):

– как сырье в химической промышленности для органического синтеза различных органических соединений: галогенпроизводных, спиртов (этанола, этиленгликоля), винилацетата, дихлорэтан, винилхлорида, окиси этилена, полиэтилена, стирола, уксусной кислоты, этилбензола, этиленгликоля и пр.,

– в производстве полимеров.

Материал к теме:

Тема 3.5. Гомологический ряд алкинов.

Строение алкинов. Определение Алкины — ациклические углеводороды, содержащие в молекуле, помимо одинарных связей, одну тройную связь между атомами углерода и соответствующие общей формуле .

Атомы углерода, между которыми образована тройная связь, находятся в состоянии sр-гибридизации. Согласно  теории валентных связей, тройная связь образуется путём перекрытия двух p-атомных орбиталей атомов в двух перпендикулярных плоскостях и одной s-атомной орбитали атома в состоянии sp-гибридизации по оси, соединяющей атомы 

В гибридизации участвует одна s- и одна р-орбиталь, а две р-орбитали остаются негибридизованными. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образованию одной  -связи, а за счет негибридизованных р-орбиталей соседних атомов углерода образуются две -связи. Таким образом, тройная связь состоит из одной - и двух -связей.

Все гибридные орбитали атомов, между которыми образована двойная связь, а также заместители при них (в случае этина — атомы водорода) лежат на одной прямой, а плоскости связей перпендикулярны друг другу.

Тройная углерод-углеродная связь с длиной 0,120 нм короче двойной, энергия тройной связи составляет 839 кДж/моль, что больше энергии двойной связи (614 кДж/моль), т. е. она является более прочной. 

Номенклатура алкинов. 

Простейшим представителем данного класса является этина (или ацетилен) . Гомологический ряд алкинов представлен в таблице:  

Наличие тройной связи в молекулах углеводородов этого класса отражается суффиксом -ин, а месторасположение связи в цепи — номером атома углерода.

При составлении названий алкинов:

1. выбирают главную цепь, содержащую максимальное количество атомов углерода и обязательно с наличием в ней тройной связи. Нумерацию начинают с того атома углерода, который расположен ближе к тройной связи. На рисунке самая длинная цепь содержит 8 атомов С, следовательно корень в названии будет окт-;

2. перед названием цепи перечисляют все заместители с указанием номера атома углерода, при котором они стоят, причем цифры, обозначающие месторасположение атомов, указывают в порядке возрастания: 5,6,6-триметил-;

3. после корня названия используют суффикс -ин, после которого указывают положение тройной связи. В данном соединении тройная связь расположена между 2-ым и 3-им атомами, поэтому: 5,6,6,-триметилоктин-2.

Физические свойства алкинов

Физические свойства алкинов похожи на свойства алканов и алкенов. Свойства некоторых представителей ряда алкинов представлены в таблице:

Как видно из таблицы, этин, пропин и бутин являются газами. При обычных условиях , (C5 – C16) — жидкости, начиная с C17 — твердые вещества. По мере увеличения числа атомов углерода в цепи температуры кипения жидких алкинов увеличиваются, а температуры плавления уменьшаются. В целом, температуры ки­пения алкинов выше, чем у соответствующих алкенов. 

Алкины имеют специфический запах. Сам ацетилен обладает наркотическими свойствами. Алкины лучше растворяются в воде, чем алканы и алкены, однако растворимость все же очень мала. Алкины хорошо растворимы в неполярных органических растворителях.

Изомерия алкинов

ДлСтруктурная изомерия:

а) изомерия углеродного скелета

    1        2      3           4           5                 1       2      3          4

    CH≡C – CH₂ – CH₂ – CH₃         CH≡C – CH – CH₃

                                                                       |

                                                                      CH₃

                   пентин-1                                 3-метилбутин-1      

б) изомерия положения кратной связи

    1        2      3           4           5                                          1         2      3      4           5                

    CH≡C – CH₂ – CH₂ – CH₃                              CH₃–C ≡ C – CH₂ – CH₃ 

                   пентин-1                                                    пентин-2                

в) изомерия положения заместителей (Hal, - NO₂, SO₂-OH и др.)  

     1         2      3          4           5                                         1          2       3          4          5                

    CH ≡ C – CH – CH₂ – CH₃                              CH ≡ C – CH₂ – CH – CH₃

                     |                                                                                    |                       

                    Cl                                                                                  Cl                              

                   3-хлорпентин-1                                                    4-хлорпентин-1                              

1. Пространственная геометрическая изомерия для алкинов, в отличие от алкенов, не характерна.

2. Межклассовая изомерия (с алкадиенами и циклоалкенами)

    1           2         3           4           5                      1         2         3          4          5                      

    CH ≡ CH – CH₂ – CH₂ – CH₃             CH₂=CH – CH = CH – CH₃             CH  =  CH  

                   пентин-1                                             1,3-пентадиен                           |           |     

                                                                                                                                 CH₂     CH₂     

                                                                                                                                    \       /       

                                                                                                                                      CH₂ 

                                                                                                                               циклопентен    

        Физические свойства.

C₂H₂ – C₄H₆  – газы,  C₅H₈ – C₁₅H₂₈  - жидкости, C₁₆H₃₀ – … – твердые вещества. Алкены плохо растворимы в воде, но лучше, чем алканы и алкены. Их температуры плавления и кипения, также как у алканов и алкенов, закономерно повышаются при увеличении молекулярной массы соединения. Алкины имеют специфический запах.

Химические свойства.

1. Реакции присоединения (двойное присоединение – в два ступени).

1. Гидрирование (в присутствии металлических катализаторов – Pt, Pd, Ni):

CH ≡ C – CH₃ + 2 H₂ → CH₃ – CH₂ – CH₃

CH ≡ C – CH₃ + H – H   →  CH₂=CH – CH₃                              I ступень

     пропин                                 пропилен

CH₂=CH – CH₃ + H – H   →  CH₃ – CH₂ – CH₃                        II ступень

     пропилен                                 пропан

1. галогенирование

CH ≡ C – CH₃ + 2 Br₂ → CHBr₂ – CBr₂ – CH₃

                                                    1          2      3                

CH ≡ C – CH₃ + Br – Br   →  CH = C – CH₃                             I ступень

                                                  |         |                   

                                                 Br      Br                        

     пропин                               1,2-дибромпропен            

                                                 Br     Br        

                                                1 |       2 |      3              

CH = C – CH₃ + Br – Br   →  CH – C – CH₃                              II ступень

 |         |                                       |        |                   

Br      Br                                    Br      Br                        

1,2-дибромпропен                1,1,2,2-тетрабромпропан            

Реакция алкинов с бромной водой – качественная реакция на алкины (бромная вода обесцвечивается).

1. гидрогалогенирование (по правилу Марковникова: при присоединении веществ с полярной ковалентной связью типа HX (где X – это -Hal, -OH и т.д.) к несимметричным непредельным углеводородам по месту разрыва П-связи атом водорода присоединяется к наиболее гидрированному атому углерода, а X – к наименее гидрированному атому углерода)

CH ≡ C – CH₃ + 2 HBr → CH₃ – CBr₂ – CH₃

                                                   1           2       3                

CH ≡ CH – CH₃ + H – Br   →  CH₂ = C – CH₃                               I ступень

                                                              |                   

                                                              Br                        

     пропин                                 2- бромпропен            

                                                              Br  

 1          2         3                            1            2|        3                

CH₂=CH – CH₃ + H – Br   →  CH₃ – CH – CH₃                             II ступень

           |                                                   |                   

          Br                                                Br                        

     2-бромпропен                        2,2- дибромпропан            

1. гидратация (по правилу Марковникова): ацетилен образует альдегид, его гомологи – кетоны (реакция Кучерова М. Г.)

                                                                                           H

                                 Hg⁺                                                    / 

HC ≡ CH + H – OH  →      CH₂ = CH        →     CH₃ – C  

                                                         |                                \\ 

                                                        O – H                         O

                                       виниловый спирт           этаналь

                                          Hg⁺ 

CH ≡ C – CH₃ + H – OH   →    CH₂ = C – CH₃       →      CH₃ – C – CH₃ 

                                                                |                                        ||

                                                               O – H                                O  

     пропин                                 непредельный спирт            пропанон  

1. Реакции окисления.

1. горение

                                             t°

2 C₂H₂  +  5 O₂ (избыток)  →  4 CO₂  +  2 H₂O

                                              t°

2 C₂H₂  +  3 O₂ (недостаток)  →  4 CO  +  2 H₂O

                                                           t°

2 C₂H₂  +  O₂ (сильный недостаток)  →  4 C  +  2 H₂O

Смеси ацетилена с воздухом или кислородом взрывоопасны; ацетилен может также взрываться при ударах.

1. неполное окисление кислородом окислителя (KMnO₄ в нейтральной среде, K₂Cr₂O₇ в кислой среде) – конечным продуктом реакции являются карбоновые кислоты.

                                                              O        O

                                  из KMnO₄               \\      //

CH ≡ CH  +  4 [O]  ––––––––→  HO – C – C – OH

                                                    этандиовая (щавелевая) кислота

                                                                          O        O

                                                                            \\      //

3 CH ≡ CH  +  8 KMnO₄  + 4 H₂O  →  3 HO – C – C – OH + 8 KOH + 8 MnO₂ 

Но так как кислота взаимодействует со щелочью, то более правильно следует писать:

                                                         O           O

                                                           \\         //

3HC^-1 ≡ C^-1H + 8KMn⁺⁷O₄  → 3KO– C⁺³– C⁺³– OK + 2KOH + 8Mn⁺⁴O₂ + 2H₂O

C₂^-1   -8ē   →   C₂⁺³                    3       3C₂^-2   -24ē   →   3C₂⁺³

                                        24

Mn⁺⁷   +3ē   →   Mn⁺⁴               8        8Mn⁺⁷   +24ē   →   8Mn⁺⁴

                                                                                        O

                                                          из KMnO₄              //

CH₃ – C ≡ C – CH₃  +  3 [O]  +  H₂O  ––→  2 CH₃ – C  

                                                                                        \  

                                                                                        OH  

   бутин-2                                                     этановая кислота

                                                                     (уксусная кислота)

                                                                            O                   O

                                                  из KMnO₄          //                    //

CH₃ – C ≡CH  +  3 [O]  +  H₂O  ––→  CH₃ – C         +  H – C    

                                                                            \                     \

                                                                            OH                 OH

   пропин                                         этановая кислота     метановая кислота

                                                        (уксусная кислота)    (муравьиная кисллота)

Обесцвечивание щелочного раствора KMnO₄ – это качественная реакция на непредельные углеводороды (алкины обесцвечиваются быстрее, чем алкены).