Propriétés d'Alquinos, structure, nomenclature, utilisations et exemples

Le alquinos ce sont des hydrocarbures ou des composés organiques qui présentent dans leurs structures une triple liaison entre deux atomes de carbone. Cette triple liaison (≡) est considérée comme un groupe fonctionnel en représentant un site actif de la molécule et est donc responsable de leur réactivité.

Bien que les alcynes ne diffèrent pas beaucoup des alcanes ou des alcènes, ils présentent une plus grande acidité et polarité en raison de la nature de leurs liaisons. Le terme précis pour décrire cette légère différence est ce que l'on appelle insaturation.

Les alcanes sont des hydrocarbures saturés, tandis que les alcynes sont les plus insaturés par rapport à la structure d'origine. Qu'est ce que ça signifie? Un alcane H₃C-CH₃ (éthane) peut être déshydrogéné en H₂C = CH₂ (éthène) et ensuite à HC≡CH (éthyne, ou mieux connu sous le nom d’acétylène).

Notez comment, à mesure que des liaisons supplémentaires se forment entre les atomes de carbone, le nombre d’hydrogènes qui leur sont liés diminue. Le carbone, par ses caractéristiques électroniques, cherche à former quatre liaisons simples, de sorte que plus l'insaturation est grande, plus la tendance à réagir est grande (à l'exception des composés aromatiques).

En revanche, la triple liaison est beaucoup plus forte que la double liaison (=) ou la simple liaison (-), mais à un coût énergétique élevé. Par conséquent, la plupart des hydrocarbures (alcanes et alcènes) peuvent former des triples liaisons à des températures élevées.

En raison de leur haute énergie et de leur rupture, ils dégagent beaucoup de chaleur. Un exemple de ce phénomène est observé lorsque de l'acétylène est brûlé avec de l'oxygène et que la chaleur intense de la flamme est utilisée pour souder ou fondre les métaux (image du haut).

L'acétylène est l'alcyne le plus simple et le plus petit de tous. De sa formule chimique, d'autres hydrocarbures peuvent être exprimés en substituant le H par des groupes alkyle (RC (CR '). La même chose se produit dans le monde de la synthèse organique à travers un grand nombre de réactions.

Cet alcyne est produit par la réaction de l'oxyde de calcium provenant du calcaire et du coke, la matière première qui fournit le carbone nécessaire dans un four électrique:

CaO + 3C => CaC₂ + CO

Le caC₂ est le carbure de calcium, un composé inorganique qui réagit finalement avec l'eau pour former de l'acétylène:

CaC₂ + 2h₂O => Ca (OH)₂ + HC≡CH

Index

• 1 Propriétés physiques et chimiques des alcynes
  • 1.1 Polarité
  • 1.2 Acidité
• 2 réactivité
  • 2.1 Hydrogénation
  • 2.2 Addition d'halogénures d'hydrogène
  • 2.3 Hydratation
  • 2.4 Ajout d'halogènes
  • 2.5 Alkylation de l'acétylène
• 3 structure chimique
  • 3.1 Distance des maillons et des bornes
• 4 nomenclature
• 5 utilisations
  • 5.1 acétylène ou éthyne
  • 5.2 alcynes naturels
• 6 exemples d'alcynes
  • 6.1 Acide tarique
  • 6.2 Histrionicotoxine
  • 6.3 Cicutoxine
  • 6,4 Capillina
  • 6.5 Pargiline
• 7 références

Propriétés physiques et chimiques des alcynes

Polarité

La triple liaison distingue les alcynes des alcanes et des alcènes. Les trois types d'hydrocarbures sont apolaires, insolubles dans l'eau et très faiblement acides. Cependant, l'électronégativité des carbones à double et triple liaison est supérieure à celle des carbones simples.

Selon cela, les carbones adjacents à la triple liaison lui confèrent une densité de charge négative inductive. Par conséquent, lorsque les liens sont C≡C ou C = C soit plus haute densité d'électrons que le reste du squelette de carbone. En conséquence, il existe un petit moment dipolaire par lequel les molécules interagissent par les forces dipolaires-dipolaires.

Ces interactions sont très faibles si vous comparez leurs moments dipolaires avec ceux de la molécule d'eau ou de tout alcool. Cela se reflète dans ses propriétés physiques: les alcynes ont généralement des points de fusion et d'ébullition supérieurs à ceux de leurs hydrocarbures moins insaturés.

De plus, en raison de leur faible polarité, ils sont moins insolubles dans l'eau, mais solubles dans les solvants organiques non polaires tels que le benzène.

L'acidité

De plus, cette électronégativité cause de l'hydrogène HCLe RCR est plus acide que tout présent dans d'autres hydrocarbures. Par conséquent, les alcynes sont plus des espèces acides que les alcènes et beaucoup plus que les alcanes. Cependant, son acidité est encore négligeable par rapport à celle des acides carboxyliques.

Les alcynes étant des acides très faibles, ils ne réagissent qu'avec des bases très fortes, telles que l'amidure de sodium:

HC≡CR + NaNH₂ => HC≡CNa + NH₃

De cette réaction, on obtient une solution d'acétylure de sodium, matière première pour la synthèse d'autres alcynes.

La réactivité

La réactivité des alcynes s’explique par l’ajout de petites molécules à leur triple liaison, ce qui diminue leur insaturation. Il peut s’agir de molécules d’hydrogène, d’halogénures d’hydrogène, d’eau ou d’halogènes.

Hydrogénation

La petite molécule de H₂ Il est très insaisissable et rapide, donc, pour augmenter la probabilité qu'ils soient ajoutés à la triple liaison des alcynes, il faut recourir aux catalyseurs.

Ce sont généralement des métaux (Pd, Pt, Rh ou Ni) finement divisés pour augmenter la surface spécifique; et de cette manière, le contact entre l'hydrogène et l'alcyne:

RC≡CR '+ 2H₂ => RCH₂CH₂R '

Le résultat est que l'hydrogène "s'ancre" aux carbones en cassant une liaison, et ainsi de suite jusqu'à ce que l'alcane correspondant soit produit, RCH₂CH₂R '. Cela non seulement sature l'hydrocarbure initial, mais modifie également sa structure moléculaire.

Addition d'halogénures d'hydrogène

Ici, la molécule inorganique HX est ajoutée, où X peut être l'un des halogènes (F, Cl, Br ou I):

RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'

Hydratation

L'hydratation des alcynes se produit quand ils ajoutent une molécule d'eau pour former un aldéhyde ou une cétone:

RC≡CR '+ H₂O => RCH₂COR '

Si R 'est un H, c'est un aldéhyde; si c'est un alkyle, alors c'est une cétone. Dans la réaction, un composé appelé énol (RCH = C (OH) R ') est formé en tant qu'intermédiaire.

Celui-ci subit une conversion de la forme énol (C-OH) en cétone (C = O) dans un équilibre appelé tautomérisation.

Ajout d'halogènes

Et en ce qui concerne les ajouts, les molécules diatomiques des halogènes peuvent également être ancrées aux carbones de la triple liaison (X₂= F₂, Cl₂, Br₂ ou je₂):

RC≡CR '+ 2X₂ => RCX₂-CX₂R '

Alkylation de l'acétylène

D'autres alcynes peuvent être préparés à partir de la solution d'acétylure de sodium en utilisant un halogénure d'alkyle:

HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX

Par exemple, s'il s'agissait d'iodure de méthyle, l'alcyne résultant serait:

HC≡CNa + CH₃I => HC≡CCH₃ + NaX

HC≡CCH₃ est la pointe, également appelée méthyleacétylène.

Structure chimique

Quelle est la structure des alcynes? Dans l'image supérieure, une molécule d'acétylène est représentée. De là, la géométrie linéaire du lien C≡C peut être clairement observée.

Par conséquent, lorsqu'il existe une triple liaison, la structure de la molécule doit être linéaire. Ceci est une autre des différences notables entre eux et le reste des hydrocarbures.

Les alcanes sont généralement représentés par des zigzags, car ils ont une hybridation sp³ et ses liens sont séparés de 109º. Ils sont en réalité une chaîne de tétraèdres attachés de manière covalente. Alors que les alcènes sont plats par hybridation sp² de ses carbones, formant plus spécifiquement un plan trigonal avec des liaisons séparées de 120º.

Dans les alcynes, l'hybridation orbitale est sp, c'est-à-dire qu'elles ont 50% de caractères s et 50% de caractères p. Il existe deux orbitales hybrides sp qui sont liées aux atomes d’hydrogène dans l’acétylène ou aux groupes alkyle des alcynes.

La distance séparant à la fois H ou R est de 180 °, en plus de cela seulement les orbitales p pures des carbones peuvent former la triple liaison. Pour cette raison, le lien -C≡C- est linéaire. Voir la structure de toute molécule -C≡C- se distingue dans les régions où le squelette est très linéaire.

Distance des liens et des loyers terminaux

Les carbones dans la triple liaison sont moins distants que dans la double ou la simple liaison. En d'autres termes, C≡C est plus court que C = C et C-C. De ce fait, la liaison est plus forte car les deux liaisons π contribuent à stabiliser la liaison simple σ.

Si la triple liaison est à la fin d'une chaîne, alors c'est une alcyne terminale. Par conséquent, la formule dudit composé doit être HC≡CR, où H marque la fin ou le début de la chaîne.

Si, par contre, il s'agit d'un triple lien interne, la formule est RC'CR ', où R et R' sont les côtés droit et gauche de la chaîne.

Nomenclature

Comment les alcynes sont-ils nommés selon les règles dictées par l'UICPA? De la même manière qu’il a été nommé alcanes et alcènes. Pour ce faire, modifiez le suffixe -ano ou -eno par le suffixe -ino.

Par exemple: le HC≡CCH₃ il s'appelle propino, puisqu'il a trois carbones, comme le propane (CH₃CH₂CH₃). Le HC≡CCH₂CH₃ c'est le 1-butyne, qui est un alcyne terminal. Mais dans le cas de CH₃C≡CCH₃ c'est du 2-butyne, et en cela la triple liaison n'est pas terminale mais interne.

CH₃C≡CCH₂CH₂(CH₃)₂ c'est le 5-méthyl-2-hexino. Les carbones commencent à compter du côté le plus proche de la triple liaison.

Un autre type d'alcyne est le cycloalkyne. Pour eux, il suffit de substituer le suffixe -ano par -ino du cycloalcane correspondant. Ainsi, le cyclopropane qui a une triple liaison est appelé cyclopropine (qui n'existe pas).

Lorsqu'il y a deux triples liens, le préfixe di- est ajouté au nom. Des exemples sont HC≡C-C≡H, diacétylène ou propadino; et à HC≡C-C-C≡H, butadiino.

Utilise

Acétylène ou éthyne

Le plus petit des alcynes épaissit le nombre possible d'utilisations de ces hydrocarbures. Au moyen d'alkylations, d'autres composés organiques peuvent être synthétisés. En outre, il subit des réactions oxydantes pour obtenir de l'éthanol, de l'acide acétique, de l'acide acrylique, entre autres.

Une autre de ses utilisations consiste à fournir la source de chaleur pour exciter les électrons des atomes; plus spécifiquement des cations métalliques dans les déterminations par absorption-émission atomique, technique spectroscopique largement utilisée.

Alquinos naturels

Les seules méthodes existantes pour préparer des alcynes sont non seulement synthétiques ou avec application de chaleur en l'absence d'oxygène, mais également biologiques.

Dans ces enzymes sont utilisées appelées les acétylénases, qui peut déshydrogéner une double liaison. Grâce à cela, de nombreuses sources naturelles d'alcynes sont obtenues.

Par la suite, ces sources peuvent être des poisons extraits, antidotes, des médicaments ou tout autre composé qui fournit un certain avantage; surtout quand il s'agit de santé. Les alternatives sont nombreuses lors de la modification de leurs structures d'origine et comme support de nouveaux alcynes.

Exemples d'alcynes

Jusqu'à présent, de nombreux exemples d'alcynes ont été mentionnés. Cependant, certains proviennent de sources très spécifiques ou ont des structures moléculaires particulières: ce sont des polyacétylènes.

Cela signifie qu'il peut y avoir plus d'une triple liaison qui fait partie d'une structure très importante, et pas seulement d'une simple chaîne de carbone.

Acide tarique

L'acide taririque provient d'une usine située au Guatemala appelée Picramnia tariri. Il est extrait spécifiquement de l'huile de ses graines.

Dans sa structure moléculaire, on peut observer une triple liaison simple qui sépare une queue apolaire d'une tête polaire; il pourrait donc être considéré comme une molécule amphipathique.

Histrionicotoxine

Le histrionicotoxina est un poison sécrété par la peau des grenouilles habitants de la Colombie, le Brésil et d'autres pays d'Amérique latine. Il a deux liens triple conjugué avec un double lien. Les deux sont terminaux et sont séparés par un cycle de six atomes de carbone et une amine cyclique.

Cicutoxine

De la structure moléculaire de la cycotoxine, où sont les triples liaisons? Si les doubles liaisons sont à plat, comme on le voit sur la droite, et des liaisons simples sont tétraédrique, comme au niveau des extrémités, les triplets sont linéaires et la pente (\).

Ce composé est une neurotoxine présente principalement dans la pruche aquatique.

Capillina

C'est un alcyne présent dans l'huile essentielle de plantes Artemis qui est utilisé comme agent antifongique. Deux triples liaisons consécutives peuvent être observées, plus correctement conjuguées.

Que signifie? Que les triples liaisons résonnent dans toute la chaîne carbonée et implique la double liaison C = O s'ouvrant sur C-O^-.

Pargilina

C'est un alcyne à activité antihypertensive. L'analyse de la structure comporte des parties: un groupe benzyle à la gauche, d'une amine tertiaire dans le milieu, et à droite propynyle; c'est-à-dire un groupe d'extrémités terminales.

Références

1. Francis A. Carey. Chimie organique. Acides carboxyliques. (sixième édition., pp. 368-397). Mc Graw Hill.
2. Brennan, John. (10 mars 2018). Exemples d'alkynes. Sciencing. Tiré de: sciencing.com
3. BYJU'S (2018). Triple Bond à Alkynes. Tiré de: byjus.com
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5. Kevin A. Boudreaux. Alkynes Tiré de: angelo.edu
6. Robert C. Neuman, Jr. Alkenes et Alkynes. [PDF] Tiré de: chem.ucr.edu