Alkín

Alkíny je všeobecné označenie skupiny nenasýtených acyklických uhľovodíkov, v molekule ktorých sa nachádza trojitá väzba, –C≡C–. Niekedy sa označujú i ako acetylény, podľa najjednoduchšieho alkínu, acetylénu. Ak majú trojitú väzbu v uzavretom reťazci, označujú sa ako cykloalkíny.

Všeobecný vzorec

Všeobecný vzorec alkínov je CnH2n-2. Alkíny môžu všeobecne obsahovať i viac trojitých väzieb, všeobecný vzorec potom závisí od tohto počtu: 

Pomocou týchto všeobecných vzorcov je možné získať ich homologický rad. Prvých pár zlúčenín je: 

 etín (acetylén): H-C≡C-H
 propín (alylén): H-C≡C-CH3
 but-1-ín: H-C≡C-CH2-CH3 
 pent-1-ín: H-C≡C-CH2-CH2-CH3 
U alkínov, ktoré majú viac ako tri uhlíky, záleží na polohe trojitej väzby, čím vznikajú rôzne konštitučné izoméry.

Názvoslovie
Názvy alkínov sú všeobecne odvodené od alkánov, kde sa prípona -án nahradí za príponu -ín. Vo vzorci sa určí najdlhší reťazec, ktorý obsahuje trojitú väzbu, a ten sa očísluje tak, aby trojitá väzba mala najnižšie možné číslo. Poloha trojitej väzby sa uvádza arabskou číslovkou pred príponou -ín, napríklad but-2-ín pre CH3-C≡C-CH3. Prítomnost viacerých trojitých väzieb sa potom udáva pomocou gréckej predpony, napríklad CH3-C≡C-CH2-C≡C-C≡C-H je okt-1,3,6-triín.

Ak je v zlúčenina dvojitá i trojitá väzba, má dvojitá väzba vyššiu prioritu pri číslovaní a v názve sa uvádza ako prvá (abecedne).

Vlastnosti

Alkíny majú podobné vlastnosti ako alkány a alkény. Kvôli nepolárnym väzbám sú málo rozpustné vo vode, ale alkíny sú lepšie rozpustné než alkány a alkény. Vyššiu rozpustnosť spôsobuje kyslý vodík. Sú dobre rozpustné v nepolárnych rozpúšťadlách.

Teploty topenia i varu alkínov sú o niečo vyššie ako u príslušných alkénov, ich hustota je o niečo nižšia.

Charakteristika trojitej väzby 

Trojitá väzba je tvorená jednou σ väzbou a dvoma π väzbami. Prítomnosť dvoch π väzieb spôsobuje skrátenie väzby, π väzbové elektróny sú pútané k jadrám a vytvárajú valec. Táto väzba je takisto silnejšia, než jednoduchá i dvojitá väzba. Z tohto dôvodu elektrofilné adície prebiehajú horšie než u alkénov. Elektróny sa skoncentrovali na jednu stranu jadra (do priestoru medzi uhlíkové atómy), z druhej strany zostávajú uhlíkové atómy čiastočne odokryté. Dôsledkom je:

 uhlíkové atómy zúčastňujúce sa trojitej väzby priťahujú elektróny z väzby C-H (nárast acidity vodíka)
 umožňuje sa prístup nukleofilným činidlám

Preto u alkínov prebiehajú aj nukleofilné adície.

Vznik a príprava
Alkíny možno pripraviť niekoľkými spôsobmi. Všeobecne je možné ich pripraviť α,β-eliminačnými reakciami z alkánov, kde odstupujú dve skupiny na susedných atómoch uhlíka. Medzi konkrétne príklady potom patria napríklad:

 hydrolýzou acetylidu vápenatého:

CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + H-C≡C-H

 pyrolytickou dehydrogenáciou alkánov a alkénov:

R1-C=C-R2 → R1-C≡C-R2 + H2

 z halogénderivátov uhľovodíkov:
 z 1,2-dihalogénalkánov pôsobením roztoku hydroxidu:

R1-CHBr-CHBr-R2 → R1-C≡C-R2 + 2 HBr

 z terminálnych dihalogénalkánov pôsobením alkoholového KOH:

R1-CH2-CCl2-R2 → R1-C≡C-R2 + 2 HCl

 prešmykom z nestabilných kumulénov:

R1-C=C-C=C-R2 → R1-C-C≡C-C-R2 

 acetylén možno pripraviť rozkladom metánu:

2 CH4 → C2H2 + 3 H2

Reakcie
Alkíny všeobecne reaktívne hlavne na trojitej väzbe, všeobecne je ich reaktivita podobná ako u alkénov. Na tejto násobnej väzbe prebiehajú adičné reakcie, ktorými vznikajú alkény a potom alkány.

Hydrogenácia 
Alkíny takisto postupujú hydrogenáciu. Pri použití Pt, Ni alebo Pd ako katalyzátora previeha syn adícia za vzniku alkénov a potom alkánov. Využitie Li v roztoku NH3 poskytuje anti adíciu, ktorou vznikajú alkény. Použitím Lindlarovho katalyzátora však možno hydrogenáciu zastaviť po adícii jedného ekvivalentu H2 a vzniku alkénu, takže sa vzniknutý alkén už druhýkrát nehydrogenuje.

Adícia 

Typické sú napríklad elektrofilné adície:

 Adícia halogénvodíkov - vznikajú halogénalkény a dihalogénalkány
 Adícia halogénov - vznikajú dihalogénalkény a dihalogénalkány
 Adícia kyanovodíku

Alkíny podstupujú i nukleofilné adície. Medzi ne patria napríklad:

 Adícia vody - vznikajú najprv alokoholy, potom prešmykom dávajú karbonylové zlúčeniny. Reakcia býva katalyzovaná napr. HgSO4 a H+ (tzv. Kučerovova reakcia; prebieha podľa Markov)
 Hydroborácia - v prvom kroku prebieha adícia BH3, potom prebieha oxidácia pomocou peroxidu vodíka, čím vznikajú karbonylové zlúčeniny

Elektrofilné adície prebiehajú podľa Markovnikovovho pravidla, rovnako tak prebiehajú i adície katalyzované kyselinou (adícia HX, H2O).

Oxidácia 
Trojitú väzbu možno oxidovať pomocou KMnO4 na karboxylovú kyselinu (dochádza k štiepeniu väzby na dve časti):

R1-C≡C-R2 → R1-COOH + HOOC-R2 

U alkínov s tojitou väzbou na konci reťazca vzniká oxid uhličitý.

Tvorba solí 

Ak majú alkíny trojitú väzbu na konci reťazca a na ňu naviazaný vodík, tento vodík je kyslý a môže sa odštiepiť. Soli, ktoré vznikajú týmto spôsobom, sa nazývajú acetylidy. Radikál, ktorý vzniká odštiepením atómu vodíka, sa nazýva alkinyl.

Cykloadícia 
Alkíny podstupujú mnoho rôznych cykloadičných reakcií, vrátane napríklad [2+2] cykloadície, Diels-Alderove reakcie (kde alkíny vystupujú ako dienofily) a iné.

Polymerizácia 
Acetylén ľahko polymerizuje, čím z neho vzniká vinylacetylén (dimerizácia), benzén (trimerizácia) alebo napríklad styrén (tetramerizácia).

Ďalšie reakcie 
Medzi ďalšie reakcie, ktoré alkíny podstupujú, patria:
 Adícia alkoholov - vznikajú étery 
 Adícia organických kyselín - vznikajú estery kyselín
 Reakcia alkínu s CO a vodou - vznikajú karboxylové kyseliny
 Reakcia s ozónom - vznikajú dikarbonylové zlúčeniny

Referencie 

 Alkín