Lý thuyết chung về ankin

ANKIN

I. ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP VÀ CẤU TRÚC

1. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

· Đồng đẳng: Ankin là những hiđrocacbon mạch hở có 1 liên kết ba trong phân tử.

- Ankin đơn giản nhất là \[{{C}_{2}}{{H}_{2}}\]  (HCºCH), có tên thông thường là axetilen. 

- Dãy đồng đẳng của axetilen có công thức chung là \[{{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}\]   (n ³ 2, với một liên kết ba).

· Đồng phân: Ankin từ \[{{C}_{4}}\]  trở đi có đồng phân vị trí nhóm chức, từ \[{{C}_{5}}\]  trở đi có thêm đồng phân mạch cacbon.

 · Danh pháp:

- Tên thường: $CH\equiv CH$ :axetilen

 Ankin có dạng: ${{R}_{1}}-C\equiv C-{{R}_{2}}$ . Tên = tên gốc ankyl ${{R}_{1}};\,\,{{R}_{2}}$ + axetilen

- Theo IUPAC, quy tắc gọi tên ankin tương tự như gọi tên anken, nhưng dùng đuôi in để chỉ liên kết ba.

II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Phản ứng cộng

            a. Cộng hiđro : Khi có xúc tác Ni, Pt, Pd ở nhiệt độ thích hợp, ankin cộng với H₂ tạo thành anken sau đó tạo ankan :

            \[CH\equiv CH+\,\,{{H}_{2}}\xrightarrow{Ni,{{t}^{o}}}C{{H}_{2}}=C{{H}_{2}}\]

            $C{{H}_{2}}=C{{H}_{2}}$ + \[{{H}_{2}}\]  $\xrightarrow{{{t}^{o}},\,\,Ni}$ \[C{{H}_{3}}C{{H}_{3}}\]

Muốn dừng lại ở giai đoạn tạo ra anken thì phải dùng xúc tác là hỗn hợp Pd với \[PbC{{O}_{3}}:\]

            \[CH\equiv CH+{{H}_{2}}\] $\xrightarrow{{{t}^{o}},\,\,Pb/PbC{{O}_{3}}}$ \[C{{H}_{2}}=C{{H}_{2}}\]

b. Cộng brom : Giống như anken, ankin làm mất màu nước brom, phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn:

\[HC \equiv CH\] $\xrightarrow[{ - {{20}^o}C}]{{ + B{r_2}}}$ $H\mathop {CBr}\limits_{}  = \mathop C\limits_{} HBr$ $\xrightarrow[{}]{{B{r_2}}}$ $CHB{r_2} - CHB{r_2}$

c. Cộng  hiđro clorua

  \[CH\equiv CH+HCl\] $\xrightarrow[150-{{200}^{o}}C]{HgC{{l}_{2}}}$\[C{{H}_{2}}=CHCl\]   (vinylclorua)                            

  \[C{{H}_{2}}=CHCl+HCl\] $\xrightarrow[{}]{\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,}$   \[C{{H}_{3}}CHC{{l}_{2}}\] (1,1-đicloetan)

d. Cộng nước (hiđrat hoá)

      Khi có mặt xúc tác \[HgS{{O}_{4}}\]  trong môi trường axit, \[{{H}_{2}}O\]  cộng vào liên kết ba tạo ra hợp chất trung gian không bền và chuyển thành anđehit hoặc xeton, ví dụ :

\[HC\equiv CH+HOH\] $\xrightarrow[{{80}^{o}}C]{HgS{{O}_{4}},{{H}_{2}}S{{O}_{4}}}$    [\[C{{H}_{2}}=CHOH\] ]   

      Phản ứng cộng HX, \[{{H}_{2}}O\]  vào các ankin trong dãy đồng đẳng của axetilen cũng tuân theo quy tắc Mac-côp-nhi-côp như anken.

e. Phản ứng đime hoá và trime hoá

 \[2CH\equiv CH\]$\xrightarrow[{}]{xt,\,{{t}^{0}}}$\[C{{H}_{2}}=CHC\equiv CH\]  (vinyl axetilen)

\[3CH\equiv CH\] $\xrightarrow[{}]{xt,\,\,{{t}^{0}}}$ \[{{C}_{6}}{{H}_{6}}\]   _­(benzen)

2. Phản ứng thế bằng ion kim loại

Ví dụ : Khi cho axetilen sục vào dung dịch AgNO₃ trong amoniac thì xuất hiện kết tủa màu vàng nhạt:

            \[HC\equiv CH+2AgN{{O}_{3}}+2N{{H}_{3}}\to AgC\equiv CAg+2N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}\]

      Phản ứng này dùng để nhận ra axetilen và các ankin có nhóm H–CºC–R (các ankin mà liên kết ba ở đầu mạch) :

                        \[RC\equiv CH+AgN{{O}_{3}}+N{{H}_{3}}\to RC\equiv CAg+N{{H}_{4}}N{{O}_{3}}\]   

3. Phản ứng oxi hoá

      Các ankin cháy trong không khí tạo ra CO₂, H₂O và toả nhiều nhiệt :  

                        \[{{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}\] +  $\frac{3n-1}{2}{{O}_{2}}$  $\xrightarrow{{{t}^{o}}}$  \[nC{{O}_{2}}+\left( n1 \right){{H}_{2}}O\]

      Nhận xét : Trong phản ứng đốt cháy ankin hoặc ankađien thì ${{n}_{{{C}_{n}}{{H}_{2n-2}}}}={{n}_{C{{O}_{2}}}}-\,\,{{n}_{{{H}_{2}}O}}$

      Giống như anken, ankin làm mất màu dung dịch KMnO₄. Khi đó nó bị oxi hoá ở liên kết ba tạo ra các sản phẩm phức tạp, còn KMnO₄ thì bị khử thành MnO₂ (kết tủa màu đen).

II. Điều chế

      · Phương pháp chính điều chế axetilen trong công nghiệp hiện nay là nhiệt phân metan:

\[2C{{H}_{4}}\]      $\xrightarrow{{{1500}^{o}}C}$   \[CH\equiv CH+3{{H}_{2}}\]       

      · Trong PTN và trước đây trong công nghiệp dầu khí chưa phát triển, người ta điều chế axetilen từ canxi cacbua :

                        \[Ca{{C}_{2}}+2{{H}_{2}}O\to Ca{{\left( OH \right)}_{2}}+{{C}_{2}}{{H}_{2}}\]