Гидратация алкинов и реакция Кучерова
🧪 Химия · 10 класс
Гидратация алкинов
Гидратация — это присоединение воды к молекуле вещества. Алкины, содержащие тройную связь, способны присоединять воду в присутствии катализатора. Эта реакция носит имя русского химика Михаила Кучерова, открывшего её в 1881 году, и называется реакцией Кучерова.
Условия реакции
Реакция идёт в присутствии солей ртути (II) в кислой среде. Катализатором служит сульфат ртути HgSO_4 в растворе серной кислоты. Без катализатора алкины с водой практически не реагируют.
Гидратация ацетилена
При присоединении воды к ацетилену сначала образуется неустойчивый виниловый спирт, который сразу перегруппировывается в уксусный альдегид:
HC≡CH + H_2O →(HgSO_4) CH_3-CHO (уксусный альдегид)
Так из простейшего алкина получают важный продукт — уксусный альдегид, сырьё для производства уксусной кислоты.
Гидратация гомологов
Для гомологов ацетилена (других алкинов) присоединение воды идёт по правилу Марковникова, и продуктом является не альдегид, а кетон. Например, из пропина образуется ацетон:
CH_3-C≡CH + H_2O →(HgSO_4) CH_3-CO-CH_3 (ацетон)
| Исходный алкин | Продукт | Класс продукта |
|---|---|---|
Ацетилен C_2H_2 | уксусный альдегид | альдегид |
Пропин C_3H_4 | ацетон | кетон |
Правило: только ацетилен при гидратации даёт альдегид. Все его гомологи дают кетоны. Это связано с тем, что у ацетилена тройная связь крайняя и симметричная, а у гомологов присоединение подчиняется правилу Марковникова.
Почему сначала образуется виниловый спирт
При гидратации ацетилена вода присоединяется по тройной связи, и атом водорода с гидроксилом встают к соседним атомам углерода. Получается виниловый спирт CH_2=CH-OH, у которого гидроксильная группа стоит у атома с двойной связью. Такие соединения (их называют енолами) неустойчивы и тут же перегруппировываются: атом водорода переходит от кислорода к соседнему углероду, а двойная связь смещается. Так из винилового спирта получается уксусный альдегид. Это превращение называют правилом или таутомерией Эльтекова.
Другие реакции присоединения к алкинам
Гидратация — лишь один из примеров присоединения по тройной связи. Алкины присоединяют также водород, галогены и галогеноводороды.
- Гидрирование:
HC≡CH + 2H_2 → C_2H_6(этан). - Галогенирование:
HC≡CH + 2Br_2 → C_2H_2Br_4. - Гидрогалогенирование:
HC≡CH + HCl → CH_2=CHCl(винилхлорид).
Все они идут в две стадии, так как тройная связь содержит две пи-связи, которые раскрываются последовательно.
Значение реакции
Реакция Кучерова долгое время была главным промышленным способом получения уксусного альдегида и ацетона. Уксусный альдегид служит сырьём для уксусной кислоты, а ацетон — важный растворитель. Сегодня значение реакции снизилось из-за токсичности соединений ртути, но в школьном курсе она остаётся важным примером гидратации непредельных углеводородов и связи между классами веществ.
Кратко о главном
- Реакция Кучерова — гидратация алкинов с катализатором
HgSO_4. - Из ацетилена получается уксусный альдегид.
- Из гомологов ацетилена получаются кетоны.
- Присоединение к гомологам идёт по правилу Марковникова.
- Реакция важна для получения альдегидов и ацетона.