Propriedades, estrutura, nomenclatura, usos e exemplos de alquinos

O alquinos são hidrocarbonetos ou compostos orgânicos que apresentam em suas estruturas uma tripla ligação entre dois carbonos. Essa ligação tripla (≡) é considerada um grupo funcional por representar um sítio ativo da molécula e, portanto, é responsável por sua reatividade.

Embora os alcinos não difiram muito de alcanos ou alcenos, eles exibem maior acidez e polaridade devido à natureza de suas ligações. O termo preciso para descrever esta ligeira diferença é o que é conhecido como insaturação.

Os alcanos são hidrocarbonetos saturados, enquanto os alcinos são os mais insaturados em relação à estrutura original. O que significa isto? Que um alcano H₃C-CH₃ (etano) pode ser desidrogenado para H₂C = CH₂ (eteno) e subsequentemente a HC≡CH (etino, ou mais conhecido como acetileno).

Observe como, à medida que as ligações adicionais se formam entre os carbonos, o número de hidrogênios ligados a elas diminui. O carbono por suas características eletrônicas procura formar quatro ligações simples, de forma que quanto maior a insaturação maior a tendência a reagir (com exceção dos compostos aromáticos).

Por outro lado, a ligação tripla é muito mais forte que a ligação dupla (=) ou a ligação simples (-), mas a um alto custo energético. Assim, a maioria dos hidrocarbonetos (alcanos e alcenos) pode formar ligações triplas a temperaturas elevadas.

Como consequência das altas energias destes, e quando quebrados, liberam muito calor. Um exemplo desse fenômeno é visto quando o acetileno é queimado com oxigênio e o calor intenso da chama é usado para soldar ou derreter metais (imagem superior).

O acetileno é o alquino mais simples e menor de todos. A partir de sua fórmula química, outros hidrocarbonetos podem ser expressos substituindo o H por grupos alquila (RC≡CR '). O mesmo acontece no mundo da síntese orgânica através de um grande número de reações.

Este alcino é produzido pela reação de óxido de cálcio a partir de calcário e coque, a matéria-prima que fornece o carbono necessário em um forno elétrico:

CaO + 3C => CaC₂ + CO

O CaC₂ é o carboneto de cálcio, um composto inorgânico que finalmente reage com a água para formar acetileno:

CaC₂ + 2H₂O => Ca (OH)₂ + HC≡CH

Índice

• 1 propriedades físicas e químicas de alcinos
  • 1.1 Polaridade
  • 1.2 Acidez
• 2 reatividade
  • 2.1 Hidrogenação
  • 2.2 Adição de haletos de hidrogênio
  • 2.3 Hidratação
  • 2.4 Adição de halogênios
  • 2.5 Alquilação de acetileno
• 3 Estrutura Química
  • 3.1 Distância de links e alches terminais
• 4 Nomenclatura
• 5 usos
  • 5.1 Acetileno ou etino
  • 5.2 alcinos naturais
• 6 exemplos de alcinos
  • 6,1 Ácido Taric
  • 6,2 Histrionicotoxina
  • 6.3 Cicutoxina
  • 6,4 Capillina
  • 6,5 pargilina
• 7 referências

Propriedades físicas e químicas de alcinos

Polaridade

A ligação tripla distingue alcinos de alcanos e alcenos. Os três tipos de hidrocarbonetos são apolares, insolúveis em água e muito fracos. No entanto, a eletronegatividade dos carbonos de dupla e tripla ligação é maior que a dos carbonos simples.

De acordo com isto, os carbonos adjacentes à ligação tripla dão-lhe uma densidade de carga negativa indutiva. Por esta razão, onde há ligações C≡C ou C = C, haverá maior densidade eletrônica do que no resto do esqueleto de carbono. Como conseqüência, existe um pequeno momento dipolar pelo qual as moléculas interagem por forças dipolo-dipolo.

Essas interações são muito fracas se você comparar seus momentos de dipolo com os da molécula de água ou qualquer álcool. Isso se reflete em suas propriedades físicas: os alcinos geralmente têm pontos de fusão e ebulição mais altos em comparação com os de seus hidrocarbonetos menos insaturados.

Também devido à sua baixa polaridade, são menos insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos não polares, como o benzeno.

Acidez

Além disso, essa eletronegatividade causa hidrogênio HC≡CR é mais ácido que qualquer outro presente em outros hidrocarbonetos. Portanto, alcinos são espécies mais ácidas do que alcenos e muito mais do que alcanos. No entanto, sua acidez ainda é insignificante em comparação com a dos ácidos carboxílicos.

Como os alcinos são ácidos muito fracos, eles só reagem com bases muito fortes, como a amida de sódio:

HC≡CR + NaNH₂ => HC≡CNa + NH₃

A partir desta reação, uma solução de acetileto de sódio é obtida, uma matéria-prima para a síntese de outros alcinos.

Reatividade

A reatividade dos alcinos é explicada pela adição de pequenas moléculas à sua ligação tripla, diminuindo sua insaturação. Estas podem muito bem ser moléculas de hidrogénio, halogenetos de hidrogénio, água ou halogéneos.

Hidrogenação

A pequena molécula de H₂ É muito evasivo e rápido, portanto, para aumentar a probabilidade de que eles sejam adicionados à ligação tripla dos alcinos, é necessário recorrer aos catalisadores.

Estes são geralmente metais (Pd, Pt, Rh ou Ni) finamente divididos para aumentar a área de superfície; e, assim, o contato entre o hidrogênio e o alcino:

RC≡CR '+ 2H₂ => RCH₂CH₂R '

O resultado é que o hidrogênio "ancora" os carbonos quebrando uma ligação, e assim por diante até que o alcano correspondente seja produzido, RCH₂CH₂R '. Isso não apenas satura o hidrocarboneto inicial, mas também modifica sua estrutura molecular.

Adição de haletos de hidrogênio

Aqui a molécula inorgânica HX é adicionada, onde X pode ser qualquer um dos halogênios (F, Cl, Br ou I):

RC≡CR '+ HX => RCH = CXR'

Hidratação

A hidratação dos alcinos é quando eles adicionam uma molécula de água para formar um aldeído ou uma cetona:

RC≡CR '+ H₂O => RCH₂COR '

Se R 'é um H, é um aldeído; se é um alquil, então é uma cetona. Na reação, um composto conhecido como enol (RCH = C (OH) R ') é formado como um intermediário.

Isto sofre uma conversão da forma enol (C-OH) para a cetona (C = O) em um equilíbrio chamado tautomerização.

Adição de halogênios

E com relação às adições, as moléculas diatômicas dos halogênios também podem ser ancoradas nos carbonos da ligação tripla (X₂= F₂Cl₂Br₂ ou eu₂):

RC≡CR '+ 2X₂ => RCX₂-CX₂R '

Alquilação de acetileno

Outros alcinos podem ser preparados a partir da solução de acetileto de sódio pelo uso de um haleto de alquila:

HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX

Por exemplo, se fosse iodeto de metila, então o alcino resultante seria:

HC≡CNa + CH₃I => HC≡CCH₃ + NaX

HC≡CCH₃ é a ponta, também conhecida como metiloacetileno.

Estrutura química

Qual é a estrutura dos alcinos? Na imagem superior é mostrada uma molécula de acetileno. A partir dele, a geometria linear do link C≡C pode ser claramente observada.

Portanto, onde há uma ligação tripla, a estrutura da molécula deve ser linear. Esta é outra das diferenças notáveis ​​entre eles e o resto dos hidrocarbonetos.

Os alcanos são usualmente representados como ziguezagues, porque possuem hibridação sp³ e seus links estão separados por 109º. Eles são na verdade uma cadeia de tetraedros ligada covalentemente. Enquanto os alcenos são planos por hibridação sp² de seus carbonos, formando mais especificamente um plano trigonal com ligações separadas por 120º.

Nos alcinos a hibridização orbital é sp, ou seja, possuem 50% de caracteres se 50% de caracteres p. Existem dois orbitais híbridos sp que estão ligados aos átomos de H em acetileno ou aos grupos alquila nos alcinos.

A distância que separa H ou R é de 180º, além disso, somente deste modo, os orbitais p puros dos carbonos podem formar a ligação tripla. Por esse motivo, o link -C≡C- é linear. Vendo a estrutura de qualquer molécula -C≡C- se destaca nas regiões onde o esqueleto é muito linear.

Distância dos links e rendas do terminal

Os carbonos na ligação tripla são menos distantes do que na ligação dupla ou simples. Em outras palavras, C≡C é menor que C = C e C-C. Como resultado disso, a ligação é mais forte porque as duas ligações π contribuem para estabilizar a ligação simples σ.

Se a ligação tripla é no final de uma cadeia, então é um alcino terminal. Portanto, a fórmula do referido composto deve ser HC≡CR, onde o H marca o fim ou o início da cadeia.

Se, por outro lado, for um enlace triplo interno, a fórmula é RC≡CR ', em que R e R' são o lado direito e esquerdo da cadeia.

Nomenclatura

Como os alcinos são nomeados de acordo com as regras ditadas pela IUPAC? Da mesma forma que foi nomeado alcanos e alcenos. Para fazer isso, altere o sufixo -ano ou -eno pelo sufixo -ino.

Por exemplo: o HC≡CCH₃ é chamado propino, já que tem três carbonos, como o propano (CH₃CH₂CH₃). O HC≡CCH₂CH₃ é o 1-butino, que é um alcino terminal. Mas no caso de CH₃C≡CCH₃ é 2-butino e, neste caso, a ligação tripla não é terminal, mas interna.

CH₃C≡CCH₂CH₂(CH₃)₂ é 5-metil-2-hexino. Os carbonos começam contando do lado mais próximo da ligação tripla.

Outro tipo de alcino é o cicloalquino. Para eles, basta substituir o sufixo -ano por -ino do cicloalcano correspondente. Assim, o ciclopropano que tem uma ligação tripla é denominado ciclopropina (que não existe).

Quando há dois links triplos, o prefixo é adicionado ao nome. Exemplos são HC≡C-C≡H, diacetileno ou propadino; e para HC≡C-C-C≡H, butadiino.

Usos

Acetileno ou etino

O menor dos alcinos espessa o número possível de usos para esses hidrocarbonetos. A partir dele, por meio de alquilações, outros compostos orgânicos podem ser sintetizados. Além disso, sofre reações oxidativas para obter etanol, ácido acético, ácido acrílico, entre outros.

Outro de seus usos consiste em fornecer a fonte de calor para excitar os elétrons dos átomos; mais especificamente de cátions metálicos em determinações por absorção-emissão atômica, técnica espectroscópica amplamente utilizada.

Alquenos naturais

Os únicos métodos existentes para preparar alcinos não são apenas sintéticos ou com aplicação de calor na ausência de oxigênio, mas também biológicos.

Nestas enzimas são usadas chamadas acetilenases, que pode desidrogenar uma ligação dupla. Graças a isso muitas fontes naturais de alcinos são obtidas.

Como resultado disso, venenos, antídotos, medicamentos ou qualquer outro composto que forneça algum benefício pode ser extraído dessas fontes; especialmente quando se trata de saúde. As alternativas são muitas ao modificar suas estruturas originais e tê-las como suporte para novos alcinos.

Exemplos de alcinos

Até agora, numerosos exemplos de alcinos foram mencionados. No entanto, alguns vêm de fontes muito específicas ou têm estruturas moleculares específicas: são poliacetilenos.

Isso significa que pode haver mais de uma ligação tripla que faz parte de uma estrutura muito grande, e não apenas uma cadeia de carbono simples.

Ácido Taric

O ácido taririco vem de uma planta localizada na Guatemala chamada Picramnia tariri. É extraído especificamente do óleo de suas sementes.

Em sua estrutura molecular pode-se observar uma única ligação tripla que separa uma cauda apolar de uma cabeça polar; portanto, poderia ser considerado como uma molécula anfipática.

Histrionicotoxina

Histrionicotoxina é um veneno secretado pela pele de rãs da Colômbia, Brasil e outros países da América Latina. Tem dois links conjugados triplos com um link duplo. Ambos são terminais e são separados por um anel de seis carbonos e uma amina cíclica.

Cicutoxina

A partir da estrutura molecular da cicotoxina, onde estão as ligações triplas? Se as ligações duplas são planas, como visto à direita, e as ligações simples são tetraédricas, como nos extremos, os triplos são lineares e estão na inclinação (\).

Este composto consiste de uma neurotoxina encontrada principalmente na planta de hemáceas aquáticas.

Capillina

É um alcino presente no óleo essencial das plantas de Artemis que é usado como um agente antifúngico. Duas ligações triplas consecutivas podem ser observadas, mais corretamente conjugadas.

Que significa? Que as ligações triplas ressoam por toda a cadeia de carbono e envolvem a ligação dupla C = O que se abre para C-O^-.

Pargilina

É um alcino com atividade anti-hipertensiva. Analisando sua estrutura em partes temos: um grupo benzila à esquerda, uma amina terciária no meio e um propinil à direita; isto é, um grupo de ponta terminal.

Referências

1. Francis A. Carey. Quimica Organica. Ácidos carboxílicos. (sexta edição., pp. 368-397). Mc Graw Hill.
2. Brennan, John. (10 de março de 2018) Exemplos de alcinos. Sciencing Retirado de: sciencing.com
3. BYJU'S (2018) Ligação tripla em alcinos. Retirado de: byjus.com
4. Enciclopédia de Exemplos (2017). Alquinos. Retirado de: ejemplos.co
5. Kevin A. Boudreaux. Alcinos Retirado de: angelo.edu
6. Robert C. Neuman, Jr. Alkenes e Alkynes. [PDF] Retirado de: chem.ucr.edu