Lý thuyết về Ankin

I. KHÁI NIỆM, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP

- Ankin là hiđrocacbon không no, mạch hở trong phân tử có chứa 1 liên kết ba CΞC còn lại là các liên kết đơn.
- Công thức tổng quát của ankin: C_nH_2n-2 (n ≥ 2).

Ankin đơn giản nhất - C₂H₂ (axetilen)
- Tên gọi:
+ Tên thay thế:
Số chỉ vị trí mạch nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí nối ba + in
+ Tên thường:
Tên gốc hiđrocacbon gắn với C mang liên kết ba + axetilen
 - Ankin có các loại đồng phân: đồng phân bixicloankan (n ≥ 4), đồng phân vị trí liên kết ba (n ≥ 4); đồng phân mạch C (n ≥ 5); đồng phân xicloanken, đồng phân ankađien.

II. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Phản ứng cộng

a. Cộng H₂                       

C_nH_2n-2 + H₂ → C_nH_2n (Pd/PbCO₃, t⁰)
C_nH_2n-2 + 2H₂ → C_nH_2n+2 (Ni, t⁰)

Chú ý:
- Tuỳ thuộc vào xúc tác được sử dụng mà phản ứng cộng H2 vào ankin xảy ra theo các hướng khác nhau.
- Thường thì phản ứng cộng H₂ vào ankin thường tạo ra hỗn hợp gồm nhiều sản phẩm.
- Số mol khí giảm = số mol H₂ tham gia phản ứng. Chú ý bảo toàn khối lượng, bảo toàn H, bảo toàn C.

b. Cộng Br₂

C_nH_2n-2 + Br₂ → C_nH_2n-2Br₂
C_nH_2n-2 + 2Br₂ → C_nH_2n-2Br₄

Khối lượng dung dịch brom tăng chính là khối lượng ankin đã phản ứng.

c. Cộng HX

- Cộng H₂O:

+ C₂H₂ → anđehit                     

CHΞCH + H₂O → CH₃ - CHO (H₂SO₄, HgSO₄, 80⁰C)

+ Ankin khác → xeton              

CHΞC-CH₃ + H₂O → CH₃-CO-CH₃ (H⁺)

- Cộng axit:

CHΞCH + HCl → CH₂=CHCl (vinyl clorua)  (Hg₂Cl₂ ở 150 đến 200⁰C)
CHΞCH + HCN → CH₂=CH-CN (nitrin acrylic)
CHΞCH + CH₃COOH → CH₃COOCH=CH₂ (vinylaxetat)
CHΞCH + C₂H₅OH → CH₂=CH-O-CH₃ (etylvinylete)

2. Phản ứng trùng hợp

- Đime hóa                 

2CHΞCH → CHΞC-CH=CH₂ (vinyl axetilen) (NH₄Cl, Cu₂Cl₂, t⁰)

- Trime hóa                 

3CHΞCH → C₆H₆ (C, 600⁰C)

- Trùng hợp (polime hóa)                   

nCHΞCH → (-CH=CH-)_n (xt, t⁰, p) (nhựa cupren)

3. Phản ứng oxi hóa

a. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

C_nH_2n-2 + (3n - 1)/2O₂ → nCO₂ + (n - 1)H₂O

→ đặc điểm của phản ứng đốt cháy ankin: n_CO2 > n_H2O và n_CO2 - n_H2O = n_ankin.

b. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

- Các ankin đều làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ thường.

3C₂H₂ + 8KMnO₄ + 2H₂O → 3(COOK)₂ + 2MnO₂ + 2KOH

Nếu trong môi trường axit thì tạo thành CO₂ sau đó CO₂ phản ứng với KOH tạo thành muối.
- Với các ankin khác sẽ có sự đứt mạch tạo thành hỗn hợp 2 muối.

R₁-CΞC-R₂ + 2KMnO₄ → R₁COOK + R₂COOK + 2MnO₂

4. Phản ứng thế của ank-1-in

CHΞCH + Ag₂O → CAgΞCAg↓ + H₂O
2CHΞC-R + Ag₂O → CAgΞC-R↓ (vàng) + H₂O

Chú ý:
- Chỉ có C₂H₂ mới phản ứng với Ag₂O theo tỉ lệ mol 1:1; các ank-1-in khác chỉ phản ứng theo tỉ lệ 2:1.
- Nếu có hỗn hợp ankin tham gia phản ứng với Ag₂O mà tỉ lệ mol của (ankin : Ag₂O) = k có giá trị:
     + k < 2 → có C₂H₂.
     + k > 2 → không có C₂H₂
     + k = 2 → hỗn hợp gồm 2 ank-1-in hoặc hỗn hợp C₂H₂ và ankin khác (không phải ank-1-in) có số mol bằng nhau.
- Từ kết tủa vàng thu được có thể khôi phục lại ankin ban đầu bằng cách cho tác dụng với HCl.

CAgΞC-R + HCl → CHΞC-R + AgCl

(phản ứng này dùng để tách ank-1-in khỏi hỗn hợp)
- Ngoài cách viết với Ag₂O có thể viết phản ứng với dung dịch AgNO₃/NH₃ và phản ứng này được dùng để nhận biết ank-1-in.

III. ĐIỀU CHẾ AXETILEN

- Nhiệt phân metan:                                        

2CH₄ → C­₂H₂ + 3H₂ (1500⁰C, làm lạnh nhanh)

- Thủy phân CaC₂: (có trong đất đèn)             

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H2

Điều chế axetilen bằng phản ứng thủy phân CaC2

Bài viết liên quan: 

• Lý thuyết về Anken
• Lý thuyết về Ankadien