Alcinos: propriedades, estrutura, usos e exemplos

Os alcinos são hidrocarbonetos ou compostos orgânicos que contêm nas suas estruturas uma ligação tripla entre dois átomos de carbono. Essa ligação tripla (≡) é considerada um grupo funcional ao representar um local ativo da molécula e, portanto, é responsável por sua reatividade.

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

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Por jason.kaechler (Flickr: Oxygen / Acetylene Torch) [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)], via Wikimedia Commons

Os alcanos são hidrocarbonetos saturados, enquanto os alcinos são os mais insaturados em relação à estrutura original. O que significa isto? Que um alcano H 3 C – CH 3 (etano) pode ser desidrogenado para H 2 C = CH 2 (eteno) e subseqüentemente para HC≡CH (etino, ou mais conhecido como acetileno).

Observe como à medida que ligações adicionais se formam entre os carbonos, o número de hidrogênios a eles ligados diminui. O carbono, por suas características eletrônicas, procura formar quatro ligações simples; portanto, 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 o elo duplo (=) ou simples (-), mas com um alto custo de energia. Portanto, a maioria dos hidrocarbonetos (alcanos e alcenos) pode formar ligações triplas a temperaturas elevadas.

Como resultado de suas altas energias, e quando quebradas, eles 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 acima).

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

Esse alcino é produzido pela reação do óxido de cálcio do calcário e do coque, a matéria-prima que fornece os carbonos necessários dentro de um forno elétrico:

CaO + 3C => CaC 2 + CO

CaC 2 é carboneto de cálcio, um composto inorgânico que finalmente reage com a água para formar acetileno:

CaC 2 + 2H 2 O => Ca (OH) 2 + HC≡CH

Propriedades físicas e químicas dos alcinos

Polaridade

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

De acordo com isso, os carbonos adjacentes à ligação tripla produzem um efeito indutivo de densidade de carga negativa. Por esse motivo, onde os links C≡C ou C = C existem, haverá maior densidade eletrônica do que no restante do esqueleto de carbono. Como conseqüência, há um pequeno momento dipolar pelo qual as moléculas interagem por forças dipolo-dipolo .

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

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Além disso, 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 faz com que o hidrogênio HC ≡CR seja mais ácido do que qualquer outro presente em outros hidrocarbonetos. Portanto, os alcinos são espécies mais ácidas que os alcenos e muito mais que os alcanos. No entanto, sua acidez permanece insignificante quando comparada à dos ácidos carboxílicos.

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

HC≡CR + NaNH 2 => HC≡CNa + NH 3

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

Reatividade

A reatividade dos alcinos é explicada pela adição de pequenas moléculas à sua ligação tripla, reduzindo a sua insaturação. Podem muito bem ser moléculas de hidrogênio, halogenetos de hidrogênio, água ou halogênios.

Hidrogenação

A pequena molécula de H 2 é muito evasivo e rápido, de modo a aumentar a probabilidade de que adicionen a ligação tripla de alcinos ser usadas para os catalisadores.

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

RC≡CR ‘+ 2H 2 => RCH 2 CH 2 R’

O resultado é que o hidrogénio “âncora” de carbonos a quebra da ligação, e assim por diante para produzir o alcano correspondente, RCH 2 CH 2 R’. Isso não apenas satura o hidrocarboneto inicial, mas também modifica sua estrutura molecular.

Adição de halogenetos de hidrogênio

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

RC≡CR ‘+ HX => RCH = CXR’

Hidratação

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

RC≡CR ‘+ H 2 O => RCH 2 COR?

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 intermediário.

Ele sofre uma conversão da forma enol (C – OH) para a cetona (C = O) em uma balança chamada tautomerização.

Adição de halogênio

E com relação às adições, as moléculas diatômicas dos halogênios também podem ser ancoradas aos carbonos da ligação tripla (X 2 = F 2 , Cl 2 , Br 2 ou I 2 ):

RC≡CR ‘+ 2X 2 => RCX 2 –CX 2 R’

Alquilação de acetileno

A partir da solução de acetileto de sódio, outros alcinos podem ser preparados usando um halogeneto de alquila:

HC≡CNa + RX => HC≡CR + NaX

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

HC≡CNa + CH 3 I => HC≡CCH 3 + NaX

HC≡CCH 3 é a ponta, também conhecida como metil acetileno.

Estrutura quimica

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Por Ben Mills [Domínio público], do Wikimedia Commons

Qual é a estrutura dos alcinos? Uma molécula de acetileno é mostrada na imagem acima. A partir dele, você pode ver claramente a geometria linear do link C≡C.

Portanto, onde há uma ligação tripla, a estrutura da molécula deve ser linear. Essa é outra diferença notável entre eles e o restante dos hidrocarbonetos.

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Os alcanos são geralmente representados como ziguezagues, porque eles têm hibridação sp 3 e suas ligações estão separadas por 109 °. Eles são realmente uma cadeia de tetraedros ligados covalentemente. Enquanto alcenos são planas por sp hibridado dois dos seus átomos de carbono, formando mais especificamente um plano trigonal separados por ligações 120º.

Nos alcinos, a hibridação orbital é sp, ou seja, eles têm 50% de caractere e 50% de caractere p. Existem dois orbitais híbridos sp que se ligam a átomos de H nos grupos acetileno ou alquil nos alcinos.

A distância que separa H ou R é de 180º, além disso somente assim os orbitais de carbono puro podem formar a ligação tripla. Por esse motivo, o link –C≡C– é linear. Vendo a estrutura de qualquer molécula, o –C≡C– se destaca nas regiões onde o esqueleto é muito linear.

Distância das ligações e alcinos terminais

Os carbonos na ligação tripla estão a uma distância menor do que na ligação dupla ou simples. Em outras palavras, C≡C é menor que C = C e que C – C. Como resultado, o link é mais forte porque os dois links π contribuem para estabilizar o link único σ.

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

Se, pelo contrário, é uma ligação tripla interna, a fórmula é RC≡CR ‘, onde 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 maneira que alcanos e alcenos foram nomeados. Para fazer isso, o sufixo –ano ou –eno é alterado para o sufixo –ino.

Por exemplo: HC≡CCH 3 é chamado de ponta , pois possui três carbonos, como o propano (CH 3 CH 2 CH 3 ). O HC≡CCH 2 CH 3 é 1-butino, que é um alcino terminal. Mas, no caso de CH 3 C≡CCH 3 é o 2-butino, e esta ligação tripla não esteja terminal, mas interno.

O CH 3 C≡CCH 2 CH 2 (CH 3 ) 2 é 5-metil-2-hexino. Os carbonos são contados do lado mais próximo da ligação tripla.

Outro tipo de alcinos são as cicloalquinas. Para eles, basta substituir o sufixo –ano por –ino do cicloalcano correspondente. Assim, o ciclopropano que possui uma ligação tripla é denominado ciclopropina (que não existe).

Quando existem dois links triplos, o prefixo di- é adicionado ao nome. Os exemplos são HC2C-C2H, diacetileno ou propadino; e para HC≡C – C – C≡H, butadiina.

Usos

Acetileno ou Etino

O menor dos alcinos engrossa o número possível de usos para esses hidrocarbonetos. A partir dele, através de alquilações, outros compostos orgânicos podem ser sintetizados. Da mesma forma, sofre reações oxidativas para obter etanol, ácido acético, ácido acrílico, entre outros.

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

Alcinos naturais

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

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Nessas enzimas são usadas acetileases, que podem desidrogenar uma ligação dupla. Graças a isso, muitas fontes naturais de alcinos são obtidas.

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

Exemplos de alcinos

Muitos exemplos de alcinos foram mencionados até agora. No entanto, alguns vêm de fontes muito específicas ou possuem estruturas moleculares particulares: 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

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Por Yikrazuul [Domínio público], do Wikimedia Commons

O ácido tárrico é proveniente de uma planta localizada na Guatemala chamada Picramnia tariri. É especificamente extraído 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

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Por Meodipt e Rolf Kolasch
em en.wikipedia [Domínio público], do Wikimedia Commons

A histrionicotoxina é um veneno secretado pela pele de sapos da Colômbia, Brasil e outros países da América Latina. Possui dois elos conjugados triplos com uma ligação dupla. Ambos são terminais e são separados por um anel de seis carbonos e uma amina cíclica.

Cicutoxina

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Por Giorgiogp2 [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) ou GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], do Wikimedia Commons

A partir da estrutura molecular da cicloxina, onde estão as ligações triplas? Se as ligações duplas são planas, como visto à direita, e os elos simples são tetraédricos, como nas extremidades, os triplos são lineares e estão na inclinação ().

Este composto consiste em uma neurotoxina encontrada principalmente na planta de cicuta aquática.

Capillina

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Por Klever [CC0], do Wikimedia Commons

É um alcino presente no óleo essencial das plantas de Artemis que é usado como um agente antifúngico. Você pode ver dois links triplos consecutivos, mais corretamente conjugados.

Que significa? Que as ligações triplas ressoam por toda a cadeia de carbono e envolvem a ligação dupla C = O sendo aberta para C – O .

Pargilina

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Por Harbin [domínio público], do Wikimedia Commons

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

Referências

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

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