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jueves, 24 de marzo de 2022

5. Propiedades químicas | ☣️ Alquinos | Joseleg

 | Ciencias de Joseleg | Química | Química orgánica | Alquinos | (Introducción) (Triple enlace) (Nomenclatura) (Propiedades físicas) (Propiedades químicas) (Importancia biológica) (Referencias)

 

Con un grupo funcional reactivo, los alquinos participan en muchas reacciones orgánicas. Este uso fue iniciado por Ralph Raphael, quien en 1955 escribió el primer libro describiendo su versatilidad como intermediarios en síntesis orgánicas artificiales (Raphael, 1955).

Los alquinos experimentan muchas de las mismas adiciones electrofílicas que los alquenos. Una reacción característica es un enlace pi que actúa como nucleófilo (atractor de protones o atractor de cargas positivas) para formar un nuevo enlace con un electrófilo (atractor de electrones o atractor de cargas negativas). En esta sección, estudiamos la adición de bromo y cloro, así como la adición de haluros de hidrógeno.

Los elementos de H2O también se pueden agregar al triple enlace carbono-carbono de un alquino mediante las mismas dos reacciones que se usan para la hidratación de los alquenos, a saber, hidroboración oxidación e hidratación catalizada por ácido. Aunque los reactivos son similares, los productos de hidratación de alquenos y alquinos son bastante diferentes.

Acidez

Una de las principales diferencias entre la química de los alquinos y la de los alquenos o alcanos es que un hidrógeno unido a un átomo de carbono con triple enlace de un alquino terminal es lo suficientemente ácido como para que pueda ser eliminado por una base fuerte, como la amida de sodio NaNH2, para dar un anión acetiluro

5.1

Sin embargo las bases débiles como el agua son incapaces de desproporcionar a los alquinos terminales, por lo que es muy importante estar pendientes en el enunciado y que diga la clave base fuerte.

Adición de bromo y cloro

La adición de un mol de Br2 a un alquino da un dibromoalqueno estereoselectivamente para formar un alqueno en trans halógenos, sin embargo tenga en cuenta que la estereoselectividad es proporcional por lo tanto ahora cierto proporción de producto que se haya formado en su posición cis. Llevar a cabo la bromación en ácido acético con ion bromuro añadido (por ejemplo, LiBr) aumenta significativamente la preferencia por la adición en trans.

5.2

Los alquinos se someten de manera similar a la adición de Cl2, aunque de manera menos estereoselectiva que con Br2.

Adición de haluros de hidrógeno

Los alquinos agregan uno o dos moles de HBr y HCl, dependiendo de las proporciones en las que se mezclen el alquino y el ácido halógeno.

5.3

Como se muestra en la Ecuación 5.3, la adición del primer y segundo mol de HBr es regioselectiva. La adición de haluros de hidrógeno sigue la regla de Markovnikov; el hidrógeno se suma al carbono que tiene el mayor número de hidrógenos.

Polimerización de vinilo

La adición de un mol de HCl al acetileno (etino) da cloroeteno (cloruro de vinilo), un compuesto de considerable importancia industrial.

5.4

El cloruro de vinilo es el monómero en la producción del polímero poli(cloruro de vinilo), comunmente denominado PVC. El PVC domina gran parte del mercado de plomería y construcción para plásticos. Aproximadamente el 67 % de todas las tuberías, accesorios y conductos, junto con el 42 % de todos los plásticos utilizados en la construcción en la actualidad, están fabricados con PVC.

Hidrogenación

Al ser más insaturados que los alquenos, los alquinos característicamente experimentan reacciones que muestran que están "doblemente insaturados". Los alquinos son capaces de agregar dos equivalentes de H2, mientras que un alqueno agrega solo un equivalente. Dependiendo de los catalizadores y las condiciones, los alquinos agregan uno o dos equivalentes de hidrógeno. La hidrogenación parcial, que se detiene después de la adición de un solo equivalente para dar el alqueno, suele ser más deseable ya que los alcanos son menos útiles como intermediarios de reacciones orgánicas industriales:

En alquinos la hidrogenación genera un alquenos en cis si se involucra el reactivo de Lindlar.

5.5

De lo contrario genera el isómero trans, lo cual altera la dirección en la cual se encuentra el resto de la cadena, generando isómeros.

5.6

La aplicación a mayor escala de esta tecnología es la conversión de acetileno en etileno en refinerías (el craqueo al vapor de alcanos produce un pequeño porcentaje de acetileno, que se hidrogena selectivamente en presencia de un catalizador de paladio/plata). Para alquinos más complejos, se recomienda ampliamente el catalizador de Lindlar para evitar la formación del alcano, por ejemplo, en la conversión de fenilacetileno en estireno.

Hidrogenación por hidroboración

Se trata de una hidrogenación a 2 pasos cuyo producto final es un alqueno en cis.

5.7

Hidrogenación con metales disueltos

Los alquinos también se pueden reducir a alquenos usando sodio o litio metálico en amoníaco líquido o en aminas primarias o secundarias de bajo peso molecular. El metal alcalino es el agente reductor. La reducción de un alquino a un alqueno mediante litio o sodio en amoníaco líquido, NH3(l), es estereoselectiva; implica principalmente la anti adición de dos átomos de hidrógeno al triple enlace para formar un alqueno trans.

5.8

Hidratación catalizada con ácidos

En presencia de ácido sulfúrico concentrado y sales de Hg(II) como catalizadores, los alquinos se someten a la adición de agua en una reacción análoga a la oximercuración de los alquenos. Las sales de Hg(II) más utilizadas para este propósito son HgO, HgSO4 o Hg(OAc)2. Para los alquinos terminales, la adición de agua sigue la regla de Markovnikov; el hidrógeno se suma al átomo de carbono del triple enlace que lleva el hidrógeno. El enol resultante está en equilibrio con la forma ceto más estable, por lo que el producto aislado es una cetona (un aldehído en el caso del propio acetileno).

5.9

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