Αλκίνια

Τα **αλκίνια** είναι ομόλογη σειρά ακόρεστων υδρογονανθράκων, που φέρουν ένα τριπλό δεσμό στο μόριό τους. Παραδοσιακά ονομάζονται μερικές φορές και «**ακετυλένια**», αφού όλα τους μπορούν να θεωρηθούν παράγωγα του ακετυλενίου. Ο γενικός χημικός τύπος τους είναι CnH2n-2 (n>2). Έχουν βαθμό ακορεστότητας 2 και είναι ισομερή με τα αλκαδιένια, τα κυκλοαλκένια και τα δικυκλοαλκάνια. Με βάση την ονοματολογία κατά IUPAC, λαμβάνουν το χαρακτηριστικό ενδιάμεσο ** «-υν-»**, π.χ. αιθύνιο. Όπως και οι υπόλοιποι υδρογονάνθρακες είναι γενικά υδρόφοβες ενώσεις αλλά είναι από τους πιο δραστικούς σε χημική συμπεριφορά. Διακρίνονται σε δυο κύριες υπομόλογες σειρές: τα «**εξωτερικά αλκύνια**», που έχουν τον τριπλό δεσμό τους στην άκρη του μορίου τους (οπότε περιέχουν τη δομή H-C≡C...) και τα «**εσωτερικά αλκύνια**», που έχουν τον τριπλό δεσμό τους ενδιάμεσα στο μόριό τους (οπότε περιέχουν τη δομή ...C-C≡C-C...). 

## Δομή

Στα αιθίνια, ο δεσμός C≡C είναι ευθύγραμμος και οι γωνίες δεσμών του είναι 180°. Γι' αυτό, κυκλικές ενώσεις με τριπλό δεσμό είναι σπάνιες. Π.χ. το βενζίνιο είναι εξαιρετικά ασταθές. Το μήκος του δεσμού C≡C είναι 120 pm, δηλαδή πολύ βραχύτερος από τον δεσμό C=C (π.χ. στα αλκένια), που έχει μήκος 134 pm και ακόμη περισσότερο από τον δεσμό C-C που έχει (συνήθως) μήκος 154 pm. Ο τριπλός δεσμός είναι ακόμη πολύ ισχυρός με συνολική ισχύ 839 kJ/mol. Πιο συγκεκριμένα, περιέχει ένα σ (2sp-2sp) δεσμό με ισχύ 369 kJ/mol, και δύο π (2py-2py και 2pz-2pz) δεσμούς με ισχύ 268 kJ/mol και 202 kJ/mol, αντίστοιχα, σύμφωνα με τη θεωρία των μοριακών τροχιακών, της Κβαντομηχανικήσ. Οι σ δεσμοί με τα άτομα που συνορεύουν με τον τριπλό δεσμό είναι επίσης βραχύτεροι από τους συνηθισμένους, γιατί είναι τύπου (1s - 2sp), οι δεσμοί C-Η (106 pm), και (2sp3-2sp), οι C-C (147 pm)«Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ.34, §2.6.-§2.7.».

## Παραγωγή

### Με απόσπαση υδραλογόνων

Με απόσπαση δύο μορίων υδραλογόνου από κατάλληλο διαλαλκάνιο, με χρήση υδροξειδίου του νατρίου (NaOH), παράγεται αλκίνιο:

RCH_2CX_2R + 2NaOH \xrightarrow{} RC \equiv CR + 2NaX + 2H_2O


### Με απόσπαση αλογόνων

Με απόσπαση δύο μορίων αλογόνου από τετρααλαλκάνιο, με χρήση ψευδαργύρου (Zn), παράγεται αλκίνιο:

RCX_2CX_2R + 2Zn \xrightarrow{} RC \equiv CR + 2ZnX_2


* Αναφέρονται οι γενικές μέθοδοι. Για ορισμένα αλκίνια, όπως το αιθίνιο, υπάρχουν και μερικές ειδικές μέθοδοι.
* Όπου R αλκύλιο ή υδρογόνο. Τα R δεν είναι αναγκαίο να είναι ίδια μεταξύ τους.

## Χημικές ιδιότητες και παράγωγα

* Εμφανίζουν όλες τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακόρεστων υδρογονανθράκων:
* Όπου R αλκύλιο ή υδρογόνο. Τα R δεν είναι αναγκαίο να είναι ίδια μεταξύ τους.
* Όπου X αλογόνο, δηλαδή φθόριο, χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο, εκτός αν εξαιρείται κάποιο, όπως σημειώνεται παρακάτω.

### Καύση

* Με το οξυγόνο του αέρα **καίγονται** παρέχοντας κυανή φλόγα υψηλότατης θερμοκρασίας (οξυακετυλενική φλόγα):

C_nH_{2n-2} + \frac{3n-1}{2}O_2 \xrightarrow{} nCO_2 + (n-1)H_2O + (657n - 230) \;kJ 

* Η καύση αναπτύσσει θερμοκρασίες περίπου 3000οC και χρησιμοποιείται στην κοπή και την τήξη μετάλλων και μεταλλικών κατασκευών. Μίγματα αλκινίων με αέρα είναι ιδιαίτερα εύφλεκτα και εκρηκτικά.

### Ενυδάτωση

Με επίδραση θειικού οξέος και στη συνέχεια νερού (ενυδάτωση) σε αλκίνιο, παρουσία ιόντων υδραργύρου (Hg), παράγεται αιθανάλη (από αιθίνιο) ή κετόνη (από τα άλλα αλκίνια):

HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow[H_2SO_4]{Hg^{2+}} CH_3CHO 

ή

RC \equiv CR + H_2O \xrightarrow[H_2SO_4]{Hg^{2+}} RCH_2COR 

* Ενδιάμεσα παράγεται ασταθής αλκενόλη που ισομερειώνεται σε αιθανάλη ή κετόνη.
* Σε ακραία αλκίνια, δηλ. τύπου RC &equiv; CH, παράγεται μεθυλοκετόνη, δηλ. του τύπου RCOCH3. Δηλαδή η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια δ+H-OHδ-.

### Προσθήκη υπαλογονώδους οξέος

Με επίδραση (προσθήκη) υποαλογονώδους οξέος (HOX) σε αλκίνιο παράγεται αλαιθανάλη (από αιθίνιο) ή αλοκετόνη (από τα άλλα αλκίνια):

HC \equiv CH + HOX \xrightarrow{} XCH_2CHO 

ή

RC \equiv CR + HOX \xrightarrow{} RCHXCOR 

* Το HOX παράγεται συνήθως επιτόπου με την αντίδραση:


2H_2O + X_2 \xrightarrow{} 2HOX


* Ενδιάμεσα παράγεται ασταθής αλαλκενόλη που ισομερειώνεται σε αλαιθανάλη ή αλοκετόνη.
* Σε ακραία αλκίνια, δηλ. τύπου RC &equiv; CH, παράγεται (αλομεθυλο)κετόνη, δηλ. του τύπου RCOCH2X, εκτός αν το αλογόνο είναι το φθόριο, οπότε σχηματίζεται φθοραλδεΰδη του τύπου RCHFCHO. Αυτό συμβαίνει γιατί η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια δ+X-OHδ-, για τα εκτός φθορίου αλογόνα και δ-F-OHδ+.

### Καταλυτική υδρογόνωση

Με καταλυτική υδρογόνωση αλκινίου σχηματίζεται αρχικά αλκένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδρογόνου) αλκάνιο.:


RC \equiv CR + H_2 \xrightarrow{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} E-RCH=CHR \xrightarrow[+ H_2]{Ni\;\acute{\eta}\; Pd \;\acute{\eta}\; Pt} RCH_2CH_2R



### Αλογόνωση

Με επίδραση αλογόνου (X2) (αλογόνωση) σε αλκίνιο έχουμε προσθήκη στον τριπλό δεσμό. Παράγεται αρχικά διαλαλκένιο
και στη συνέχεια (με περίσσεια αλογόνου) τετρααλαλκάνιο.:


RC \equiv CR + X_2 \xrightarrow{CCl_4} RCX=CXR \xrightarrow[+X_2]{CCl_4} RCX_2CX_2R



### Υδραλογόνωση

Με προσθήκη υδραλογόνων (HX) (υδραλογόνωση) σε αλκίνιο παράγεται αρχικά αλαλκένιο και στη συνέχεια (με περίσσεια υδραλογόνου) διαλαλκάνιο.:


RC \equiv CR + HX \xrightarrow{} RCH=CXR \xrightarrow{+HX} RCH_2CX_2R


* Σε ακραία αλκίνια, δηλ. τύπου RC &equiv; CH, παράγεται αρχικά αλαλκένιο του τύπου RCX=CH2 και τελικά διαλαλκάνιο του τύπου RCX2CH3. Δηλαδή η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια δ+H-Xδ-.

### Υδροκυάνωση
Με προσθήκη υδροκυανίου (HCN) (υδροκυάνωση) σε αλκίνιο παράγεται αλκενονιτρίλιο:


RC \equiv CR + HCN \xrightarrow{} RCH=C(R)CN


* Η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια δ+H-CNδ-.

### Προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα

1. Με προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και νερού (H2O), παράγεται αλκενικό οξύ:


RC \equiv CR + CO + H_2O \xrightarrow{} RCH=C(R)COOH


* Η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια δ+H-COOHδ-.

2. Με προσθήκη μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και αλκοόλης (ROH), παράγεται αλκενικός αλκυλεστέρας:


RC \equiv CR + CO + ROH \xrightarrow{} RCH=C(R)COOR



### Διυδροξυλίωση

Η διυδροξυλίωση αλκινίου, αντιστοιχεί σε προσθήκη H2O2 και παράγει υδροξυαλδεΰδη ή υδροξυκετόνη: 

1. Επίδραση αραιού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4). Π.χ.:


5RC \equiv CR + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 5RCH(OH)COR + 4MnO + 2K_2SO_4 + 2H_2O  

2. Επίδραση καρβονικού οξέος και υπεροξείδιου του υδρογόνου:


RC \equiv CR + H_2O_2 \xrightarrow{RCOOH} RCH(OH)COR  

* Ενδιάμεσα παράγεται ασταθής ταυτομερής αλκενοδιόλη που ισομερειώνεται σε υδροξυαλδεΰδη ή υδροξυκετόνη.

### Προσθήκη αλκοολών

Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε αλκίνιο παράγεται αλκενυλαλκυλαιθέρας: 


RC \equiv CR + ROH \xrightarrow{\triangle} RCH=C(R)OR
 

* Η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια δ-RO-Hδ+.

### Προσθήκη καρβονικών οξέων

Με επίδραση καρβονικών οξέων (RCOOH) σε αλκίνιο παράγεται καρβονικός αλκενυλεστέρας: 


RC \equiv CR + RCOOH \xrightarrow{} RCOOC(R)=CHR
 

* Η προσθήκη γίνεται κατά την έννοια δ-RCOO-Hδ+.

### Οζονόλυση

Με επίδραση όζοντος (οζονόλυση) σε αλκίνιο, παράγεται αρχικά ασταθές οζονίδιο που τελικά διασπάται σε αιθανοδιάλη (αιθίνιο), κεταλδεΰδη (άλλα εξωτερικά αλκίνια) ή δικετόνη (εσωτερικά αλκίνια):


RC \equiv CR + \frac{2}{3}O_3 \xrightarrow{H_2O} RCOCOR  


### Επίδραση πυκνού υπερμαγγανικού καλίου

Με επίδραση πυκνού διαλύματος υπερμαγγανικού καλίου (KMnO4) παράγεται οξαλικό οξύ (αιθίνιο), κετοξύ ή δικετόνη(εσωτερικά αλκίνια) (άλλα εξωτερικά αλκίνια) :


5HC \equiv CH + 8KMnO_4 + 4H_2SO_4 \xrightarrow{} 5HOOCCOOH + 8MnO_2 + 4K_2SO_4 + 4H_2O
 

ή


5RC \equiv CH + 6KMnO_4 + 3H_2SO_4 \xrightarrow{} 5RCOCOOH + 6MnO_2 + 3K_2SO_4 + 3H_2O
 

ή


5RC \equiv CH + 4KMnO_4 + 2H_2SO_4 \xrightarrow{} 5RCOCOR + 4MnO_2 + 2K_2SO_4 + 2H_2O
 


## Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές


## Πηγές

* Speight J. G., “Chemical and Process Design Handbook”, McGraw-Hill, 2002.
* Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, *Οργανική Χημεία*, Αθήνα 1972
* Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
* SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
* Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
* University College of Cork| Δικτυακός τόπος Πανεπιστημιακού Κολλεγίου του Κορκ

*
Κατηγορία:Χαρακτηριστικές ομάδες