アルキン（一般式の作り方・一覧・製法・付加重合・置換反応など）

【プロ講師解説】このページでは『アルキン（一般式の作り方・一覧・製法・付加重合・置換反応など）』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

アルキンとは

アルキンとは、一般式C_nH_2n-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⁺と^–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。