Ацетилен бирикмаларнинг физик-кимёвий хоссалари ва реакцияларнинг умумий механизми

Ацетилен бирикмаларнинг физик- кимёвий хоссалари ва реакцияларнинг умумий механизми Режа: • 1. Ацетилен углеводородларнинг Физикавий хоссалари • 2. Ацетилен углеводородларнинг кимёвий хоссаларини алоҳидалиги Ацетилен углеводородларнинг Физикавий хоссалари Ацетилен углеводородларнинг гомологик қаторида биринчиси ва энг аҳамиятлиси ацетилендир. Шунинг учун унинг асосий физик-кимёвий хоссаларини билиш зарур. Улар қуйидагилардан иборат: наркотик таъсири туфайли хирургияда қўлланилади (нарцилен), молекуляр массаси 26,04, рангсиз газ, туйинмаган углеводородларга хос ҳидга эга, суюқланиш ҳарорати - 80,8 °С (р=1277 мм.симоб устуни), қаттиқ ҳолатдаги ацетиленни буғланиш ҳарорати -84,1 °С (760 мм), қайнаш ҳарорати - 83,8°С, суюқ ацетиленни зичлиги 0,463 кг/л (0°С, 26,3 атм.), газ ҳолатдаги ацетиленнинг зичлиги 1,1716 г/л (0°С, 760 мм), элементлардан ҳосил бўлиш иссиқлиги 58 ккал/мол, ёниш иссиқлиги 312 ккал/мол (p=const.), иссиқлик сиғими 0,313 ккал/кг.град. (0°С), суюқ ацетиленнинг буғ босими 10,9 атм Ацетилен бир қанча анорганик ва органик эритувчиларда яхши эрийди. Масалан, 0°С ва 1 атм босимда сув, ацетон, γ-бутиролактан, N,N-диметилформамид (ДМФ), метанол ва N-метилпирролидоннинг 1 ҳажмида мос равишда 1,75; 42; 19,5; 67,0; 20 ва 65 ҳажм ацетилен эрийди. Ушбу эритувчиларнинг баъзилари ацетилен ишлаб чиқаришда уни ҳосил бўлган газлар аралашмасидан ажратиб олиш ва тозалашда кенг кўлланилади. Ацетиленнинг гомологларидан баъзиларини (масалан, диацети лен, триацетилен) портлаш хусусияти ацетиленникига қараганда ҳам юқорироқ. Энг кўп учрайдиган гомологларни айрим физик-кимёвий хоссалари 2 -жадвалда келтирилган. Ацетилен углеводородларнинг кимёвий хоссаларини алоҳидалиги Ацетилен углеводородларнинг (шу жумладан ацетиленнинг) молекулапарини тўйинмаганлиги уларнинг кимёвий жиҳатдан жуда фаоллигини асосий омилидир. Ушбу органик бирикмапардаги учбоғ (1 та σ- ва 2 та π-боғ) 3 жуфт валент электронлардан ташкил топган. Бунда σ-боғни узиш учун 82 ккал/мол, 2 та бир-бирига перпендику-ляр жойлашган π-боғларни узишга эса 118 ккал/мол, яъни ҳар бир π-боққа 59 ккал/мол энергиядан тўғри келади. Реакция вақгида я-боғлар осон узилади ва натижада қўшбоғ тутган ёки тўйинган бирикмалар ҳосил бўлади. Ундан ташқари ацетилендаги ва унинг RC≡CH таркибли гомологларидаги водород атоми (учинчи валент ҳолатидаги угле¬род атоми билан бириккан) осон протонланади, яъни уларга кислотали хоссани беради. Ушбу келтирилган сабаблар Шуни ҳам алоҳида таъкидлаш жоизки, ацетилен ва унинг RC≡CH таркибли гомологларининг кислотали хоссаларини анча юқорилиги бундай углеводородлар учун кутилмаган ҳолдир. Масалан, диссоциланиш доимийси ацетилен учун ~ 10 -22 , этиленники ~10 - 40 ва этанники ~10 - 44 . Ацетиленнинг кислотали хоссасини ошиши учбоғни ҳосил бўлишида қатнашаётган углерод атоми электроманфийлигининг ўсиши билан боғлиқ. Чунки 3 жуфт электронлар қўшни углерод атомларининг ядролари орасига сурилади ва натижада СН даги электронлар жуфтини итариш кучи камаяди. Шу сабабли СН углерод атомини ядросига яқинлашади, яъни протонни ажралиши осонлашади. Демак ацетиленни кислотали хоссаси учбоғ томонидан юзага келтириладиган кучланишнинг натижасидир. Агарда углерод атоми карбоксил ёки этинил гуруҳлар билан боғланган бўлса, унинг электроманфийлиги яна ҳам ошади. Масалан, диацетиленнинг кислоталиги ацетиленникидан анча юқори. Ацетилен углеводородларнинг учбоғ тутган углеродида карбоксил гуруҳ бўлса, ундаги водороднинг ҳаракатчанлиги худди шундай этилен углеводородникидан анча катта. С≡С нинг π-боғлари узилишга анча мойил, шу сабабли уларда бирикиш реакциялари, ўз-ўзи билан конденсацияланиш ёки полимеризацияланиш реакциялари кетади. Маълумки ион бирикишларда С≡С боғ электрофил реагентлар билан осон, нуклеофиллар билан эса анча қийин таъсирлашади. С≡С боғ эса, аксинча, электрофиллар (галогенлар, перкислоталар, озон ва бошқалар) билан қийин, лекин нуклеофиллар (сув, спиртлар, аминлар ва бошқалар) билан осон реакцияга киришади. Чунки С≡С боғ 1. ЯМР - спектр маълумотларига биноан С≡С боғнинг электронлари молекула ўқи атрофида делокаллашган, яъни цилиндр кўринишида жойлашган. Шу сабабли электрофил реагент таъсирлашиши учун аввал боғнинг электрон жуфтларидан бири локалланиши керак, яъни С≡С боғ электрон булути электрон жуфтларига парчаланиши зарур. С=С боғда эса, аксинча, электрон жуфтлари бошдан локаллашган. 2. С≡С даги валент электронларни сони бироз кам (ацетиленда 10 , этиленда эса 12 валент электронлар бор) ва шунинг учун у ўзининг электрон жуфтларидан бирини электрофил билан умумлаш- тиришга мойил эмас, яъни мусбат зарядни қабул қилиши қийин. 3. Электрофилни С≡С га бирикишидан ҳосил бўладиган карбо нил ионини тузилиши чизиқли бўлиши керак. Лекин, бундай изоэлектронли ионлар беқарор бўлади. 4. С≡С боғдаги электронлар жуфти у Ацетилен ва унинг айрим гомологларидаги водородни алмашиниши билан кетадиган реакциялар Юқорида таъкидланганидек, ацетилен ва унинг RC≡CH таркибли гомологлари кислотали хоссага эга ва ўз протонларини осон алмашади: • Ишқорий металларга, мис, кумуш, никел, симоб, кобальт, рух ва бошқаларга газ ҳолидаги ацетилен таъсир қилганда уларнинг ацетиленидлари ҳосил бўлади. Масалан, мис билан: HC≡CH+2Cu →Cu-C≡C-Cu+H 2 Бундайбирикмаларайниқсақуруқҳолдажудаҳампортловчи. • АцетиленваR-С≡CHкумушёкимисгидроксидинингамми- аклиэритмасигатаъсирэттирилса, ацетиленидлар (ёкиацетилидлар) чўкмагатушади: HC≡CH+2[Ag(NH 3 ) 2 ] + OH - →AgC≡CAg+4NH 3 +2H 2 О RC≡CH+[Ag(NH 3 ) 2 ] + OH - → RC≡CAg+2NH 3 +H 2 О HC≡CH+ 2 [Cu(NH 3 ) 2 ] + OH - → CuC≡CCu+4NH 3 +2H 2 О RC≡CH+[Cu(NH 3 ) 2 ] + ОH - →RC≡CCu+2NH 3 +H 2 О • Алки • Ҳаракатчан водород ҳисобига бир қатор муҳим конденсация реакциялари кетади: а) КОН ёки NaOH иштирокида (диэтил эфир муҳитида), 5-10°С да ацетилен кетонлар билан реакцияга киришиб, этинил гуруҳи ушла ган учламчи спиртларни ҳосил қилади (Фаворский): ёки альдегидлар билан иккиламчи спиртларни беради (Реппе): Формальдегид билан эса бирламчи спиртни (пропаргил спирт) ҳосил қилади: Бу реакцияларда яна қўшимча модда–гликолларҳам синтез бўлади. б) Ацетиленни альдегид ва кетонлар билан Сu 2 С 2 (мис ацетиленид) иштирокидаги реакциясида, асосан, гликоллар олинади (Реппе). Масалан, уни формальдегид билан реакциясида (90-95°С, 4-6 атм.) пропаргил спиртини ҳосил бўлиши орқали 90-92% унум билан жуда аҳамиятли бўлган бутиндиол-1,4 синтез қилинади: НОС≡СН 2 ОН + НСНО → НОСН 2 -С≡С-СН 2 ОН ёки кетонлар б в) Ацетиленнинг бир қатор гетероциклик кетонлар (пиран, тиопиран ва пиперидин қаторидагилар) билан реакцияларда учламчи спиртлар ҳосил бўлади: Бу реакциялар ҳам абсолютланган диэтилэфир муҳитида 5-10°С да боради. Синтез қилинган моддаларнинг унуми 30-60 % бўлади. Ацетилен ва унинг R-C≡CH таркибли гомологларини кетон ва альдегидлар билан ишқорлар иштирокида, масалан, КОН таъсиридаги реакциялари қуйидаги механизм билан кетади деб тахмин қилинади: НС≡СН+КОН↔НС≡СК+Н 2 О HC≡CK+RCOR' ↔HC≡CC(OK)RR’ HC≡CC(ОK)RR'+H 2 О↔ HC≡CC(OH)RR'+KOH Жараёндабирқаторқўшимчареакцияларҳамкетишимумкин: НС ≡ СН + 2КОН ↔ КС ≡ СК + 2Н 2 0 КС = СК + 2RCOR' ↔RR'C(OK)C≡CC(OK)RR' RR'C(OK)C≡CC(OK)RR'+2H 2 О↔RR'C(OH)C≡CC(OH)RR'+2KOH Альдегидларбиланреакциялардақўшимчамоддасифатидаянамаҳсулотларҳамоли нади. тўйинмаган альдегидлар таркибли полимер • Винилацетилен ҳам альдегид ва кетонлар билан ацетилен каби реакцияга киришиб, винилэтинилкарбиноллар ҳосил қилади. Жараёнлар Гриньяр реактиви иштирокида ёки КОН таъсирида кетади. Маса лан, альдегидбилан: ёки кетонлар билан: Винилэтинилкарбиноллар елимлар сифатида («Назаров елими», «бальзамин») техникада кўп соҳаларда ишлатилади. Уларнинг баъзи бир хоссалари қуйидаги жадвалда келтирилган. Номи Формуласи Т қайн. , °С/мм.с.у. d 4 20 г/см 3 n D 20 Пентин-2-ен- 4-ол-1 СН 2 =СНС≡ССН 2 ОН 59/12 0,9427 1,4940 Гексин-3-ен- 1-ол-5 СН 2 =СНС≡ССН(ОН)СН 3 64/18 0,9160 1,4865 2-Метилгексин- 3-ен-5-ол-2 СН 2 =СНС≡СС(ОН)(СН 3 ) 2 52-53/10 0,8925 1,4786 1-(2-гидрокси- фенил)-бутин- 1-ен-3 СН 2 =СНС≡CC 6 H 4 OH 1 102- 103/10 0,9837 1,51803-жадвал Винилэтинилкарбиноллар ва уларнинг айрим физик-кимёвий хоссалари Эътиборингиз учун рахмат!