はじめに

代表的な脂肪族化合物であるアルキン。このページではアルキンの定義から一般式の作り方、一覧、命名法、製法、反応などについて一から丁寧に解説していく。いずれも入試頻出なので必ず理解しよう。


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アルキンとは

アルキンとは、一般式CnH2n-2(n≧2)で表される、分子内に炭素炭素三重結合(C≡C)を1つ持つ鎖式不飽和炭化水素である。

アルキンはアルカンからH原子を4つとったものと考えることができる。

アルキン一覧

n 分子式 一般名 慣用名
2 C2H2 エチン アセチレン
3 C3H4 プロピン メチルアセチレン
4 C4H6 ブチン なし
5 C5H8 ペンチン なし
6 C6H10 ヘキシン なし

高校で頻出のアルキンを表にするとこんな感じ。名称的はアルカンの語尾「〜アン(ane)」を「〜イン(yne)」にすればOK。ちなみに慣用名というのはルールに基づかない特殊な呼び方のこと。

アルキンの反応①(付加反応)

アルキンの付加反応はほぼアルケンと一緒。まだアルケンに関する知識が甘いという人は先にアルケン(一般式の作り方・一覧・命名法・製法・付加反応など)を見てから読み進めていこう。

Br2付加

臭素Br2のアルキンへの付加では、次のようにアルキンの三重結合のうち一本が切れ、Br-Brの2つのBrが付加する。

\[
CH≡CH \overset{Br_{2}(赤褐色)}{\longrightarrow} CHBr=CHBr(無色)
\]

結果として、臭素Br2の赤褐色が消えることになるので、この反応は臭素の脱色を利用した「炭素炭素三重結合(C≡C)の検出反応」として用いられる。

水素H2の付加、付加重合

水素H2のアルキンへの付加では、アルキンの三重結合のうち一本が切れ、H-Hの2つのHが付加する。また、さらに残った二重結合のうち一本が切れ、外側に結合を開いて“重合(付加重合)”する。

重合では無数に同じ部分が繰り返すことを[]とnを使って表している。

塩化水素HClの付加、付加重合

酢酸CH3COOHの付加、付加重合

シアン化水素HCNの付加、付加重合

水H2Oの付加、付加重合

水H-OHの付加はこれまで上で紹介してきたようにはならないので注意しよう。

C=C結合にヒドロキシ基が結合した構造をエノール形の構造といい、この構造は炭素酸素二重結合(C=O)に可逆的に変化する。この性質をケトエノール互変異性といい、一般にはエノール型であるビニルアルコールは非常に不安定であるため、より安定なアセトアルデヒドが生成する方向に大きく平衡が傾いている。

-C≡C-Hの反応

R-C≡C-HのようなC≡Cに直接結合しているHはH+として電離しやすいという性質がある。

\[
R-C≡C-H⇆R-C≡C^{-}+H^{+}・・・①
\]

塩基性の水溶液中ではH++OH+→H2Oの変化によってH+濃度が減少しているため、①式の平衡が右に移動する。結果、R-C≡Cのイオンが増加する。このイオンは銀イオンAg+などと難溶性の塩を形成して沈殿する。

この反応は炭素炭素三重結合(C≡C)の検出反応として用いられている。

例1:アルキンにアンモニア性硝酸銀(Ⅰ)水溶液([Ag(NH3)2+を加えることによる銀アセチリド白色沈殿の生成

例2:アルキンにアンモニア性塩化銅(Ⅰ)水溶液([Cu(NH3)4+を加えることによる銅(Ⅰ)アセチリド赤色沈殿の生成

アルキン(アセチレン)の製法

炭化カルシウムCaC2(カーバイド)に水を加える
Point!

アセチレンを実験室内で作る際は炭化カルシウムCaC2(=カーバイド)に水H2Oを加える。

\[
CaC_{2} + 2H_{2}O → C_{2}H_{2} + Ca(OH)_{2}
\]

CaC2はCa2+C≡Cがイオン結合することによって形成されている。C≡CはH-C≡C-HからH+が2つ電離したものであるが、H-C≡C-Hは水H-O-Hよりは電離しにくく、より弱い酸なので、水中でC≡Cは水からH+を渡されて、アセチレンが遊離する。(反応原理は覚えなくてもOK)

三分子重合によるベンゼンの生成

アセチレンが三分子重合するとベンゼンが生成する。

この反応は触媒としてFeが使われ、ベンゼンの製法として有名なのでよく覚えておこう。

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