Строение алкинов

Алкины – это углеводороды, содержащие в своей структуре по крайней мере одну углерод-углеродную тройную связь. Подобно алканам и алкенам, алкины имеют как ациклические, так и циклические элементы. Общая эмпирическая формула ациклических алкинов — CnH2n-2, циклических —  CnH2n-4, где n равняется любому целому числу, больше или равное двум. Далее рассмотрим строение алкинов, тип гибридизации, изомерию и номенклатуру данного класса соединений.

Алкины, имеющие тройную связь в конце углеродной цепи (R-C≡С-H), называются терминальными алкинами  или монозамещенными алкинами.  Дизамещенные алкины имеют внутренние тройные связи (R-C≡С-R’).

Одна s-орбиталь и 1 р-орбиталь атомов углерода, связанных тройной связью, находятся в состоянии sp-гибридизации. Еще две р-орбитали – негибридизованны: 

sp-гибридизация

Например, образование молекулы ацетилена – первого члена ряда алкинов, схематично может быть изображено так:

строение молекула ацетилена

При осевом перекрытии sp-гибридизованных орбиталей образуются 1сильная сигма (σ) связь. При боковом перекрывании 2х негибридизованных p – орбиталей образуются более слабые пи (π) связи. σ-связи расположены под углом 180°С в одной плоскости, а π-связи – вне этой плоскости:

строение ацетилена

Электронные облака, возникшие из двух s и четырех p-электронов, сильнее притягиваются к близко расположенным атомам углерода. Поэтому тройная связь короче и более прочная по сравнению с двойной и одинарной. Для сравнения длина углерод-углеродной связи в ряду алкан – алкен – алкин составляет 0,154 — 0,133 — 0,12 нм соответственно.

Изомерия и номенклатура алкинов

Для алкинов характерна структурная изомерия:

  • изомерия углеродного скелета — возникает в алкинах с числом углеродных атомов более пяти. Например, пентин-1 и 3-метил-бутин-1:

изомерия углеродного скелета алкинов

  • изомерия положения кратных связей возможна для алкинов с числом углеродных атомов в самой длиной цепи более четырех, например, 4-метил-пентен-1 и 4-метил-пентен-2:

изомерия положения кратной связи в алкенах

  • изомерия положения заместителей, например, 4-хлор-пентен-1 и 4-хлор-пентен-2:

изомерия положения заместителей в алкинах

  • межклассовая изомерия – возникает между соединениями, относящихся к разным классам, например, изомерами являются соединения 4-метил-пентен-1; 2-метил-пентадиен-1,4; 3-метилциклопентен.

межклассовая изомерия алкинов

Геометрическая изомерия для алкинов не характерна.

Подробнее о видах изомерии в органической химии читайте в разделе Изомерия органических соединений.

Названия алкинам дают согласно правилам рациональной номенклатуре или номенклатуре ИЮПАК. Для некоторых алкенов существуют тривиальные названия, например, ацетилен, аллилен, кротонилены, валерилены:

тривиальные названия алкинов

Пример. Назовем соединение СН3-С≡С-СН3

По рациональной номенклатуре за основу названия берут простейшее соединение класса – в данном случае ацетилен, далее перечисляют остальные группы, примыкающие к ацетилену:

диметилацетилен

По систематической номенклатуре ИЮПАК названия алкинов строятся подобно алканам, заменяя суффикс –ан на –ин, а расположение тройной связи указывается арабскими цифрами:

бутин-2

Подробно о правилах построения названий органических соединений вы можете посмотреть в разделе Номенклатура органических соединений