Alcino

Os alcinos ou alquinos são hidrocarbonetos acíclicos cuja característica é a presença de uma tripla ligação na cadeia carbônica. Quando não existem outros grupos funcionais ou anéis na molécula constituem uma série homóloga de fórmula C_nH_2n-2, sendo n maior ou igual que dois^[1]. O nome usual de acetilenos, para a função pode causar alguma confusão, uma vez que o termo acetileno é usado para o composto mais simples da série, cujo nome IUPAC é etino (C₂H₂). Alcinos com mais de uma ligação tripla são denominados alcadiinos, alcatriinos, etc.^[1] Os alcinos, assim como os alcenos são hidrocarbonetos insaturados, pelo fato de terem ligações dupla e triplas.

Estrutura

No acetileno, os ângulos de ligação H-C≡C são 180 °. Em virtude desse ângulo de ligação, os alcinos são semelhantes a bastões. Devido à restrição geométrica imposta pela ligação tripla, alcinos cíclicos são raros e o benzino é altamente instável e ocorre como intermediário de reações de substituição nucleofílica aromática. A distância da ligação C≡C de 121 picômetros é muito menor que a distância C = C em alcenos (134 pm) ou a ligação C-C em alcanos (153 pm).

A ligação tripla é muito forte com entalpia de dissociação média de 840 kJ / mol. Enquanto a ligação sigma contribui com 370 kJ / mol, a primeira ligação pi contribui com 268 kJ / mol e a segunda ligação pi com força de ligação de 202 kJ / mol. De acordo com teoria das ligações de valência, os átomos de carbono em uma ligação alcina apresentam hibridização sp: cada um possui dois orbitais p não hibridizados e dois orbitais híbridos sp. A sobreposição de um orbital sp de cada átomo forma a ligação sp-sp sigma. Cada orbital p em um átomo se sobrepõe a um no outro átomo, formando duas ligações pi, produzindo um total de três ligações. O orbital sp restante em cada átomo pode formar uma ligação sigma com outro átomo, por exemplo, átomos de hidrogênio no acetileno parental. Os dois orbitais sp projetam-se em lados opostos do átomo de carbono.

Ocorrência de alcinos

exemplos de compostos naturais com ligação tripla

O método mais comum de geração do acetileno é pela reação do carbeto de cálcio (ou carbureto) com água. O acetileno é utilizado em soldas de alta temperatura e como matéria-prima essencial na síntese de muitos compostos orgânicos importantes, como ácido acético, plásticos e mesmo borrachas sintéticas. Devido seu custo, o consumo de acetileno em síntese orgânicas tem diminuído, sendo atualmente substituído pelo etilino. Através de processos ainda não muito conhecidos, o acetileno também age no processo de amadurecimento de frutas, porém menos eficientemente que o etileno.

Compostos com ligação tripla carbono-carbono são pouco comuns na natureza.^[2] Os compostos (1) e (2) abaixo foram isolados das flores de açafrão (Carthamus tinctorins) e o composto (3) das folhas e flores do picão (Bidens pilosa), demonstrando atividade nematicida.

Nomenclatura

De cadeia normal (IUPAC)

Prefixo + in + o

O prefixo muda de acordo com o número de carbonos da cadeia.

1 carbono - met
2 carbonos - et
3 carbonos - prop
4 carbonos - but

De cadeia ramificada (IUPAC)

Para dar nome aos Alcinos de cadeia ramificada são seguidos os seguintes passos. Após é nomeada a cadeia principal
- 1º passo: Determinar a maior cadeia carbônica.
- 2º passo: Numerar os carbonos de forma que a tripla ligação fique com o menor número possível.
- 3º passo: Determinar e nomear os substituintes.

Aplicações

O acetileno (que pertence à classe dos alcinos e também conhecido como etino) é usado em grande escala na fabricação de borrachas sintéticas, plásticos, como o PVC e PVA, e ainda de fios têxteis para a produção de tecidos. Também, uma boa parte do acetileno é usada como combustível dentro de soldadores devido às altas temperaturas alcançadas.

Propriedades físicas

Apresentam pontos de fusão e ebulição crescentes com o aumento da cadeia carbônica (massa molecular) como os alcanos e alcenos. Essa classe de compostos, não possui cor (incolor), nem cheiro (inodoro), são solúveis em solventes orgânicos (éter etílico, acetona, etc. ) e insolúveis em água.

O etino (acetileno), o propino (C₃H₄) e o butino (C₄H₆) são gases nas CNTP, os membros seguintes da série até o C₁₄H₂₆ apresentam-se como líquidos, e os superiores são sólidos.^[3]

Propriedades químicas

Os alcinos caracteristicamente sofrem reações que mostram que são "duplamente insaturados", o que significa que cada unidade alcalina é capaz de adicionar dois equivalentes de H₂, HX relacionados (X = halogênio) e X₂. Dependendo dos catalisadores e condições, os alcinos adicionam um ou dois equivalentes de hidrogênio. A adição de um equivalente de hidrogênio forma o alceno.

Os alcinos sofrem típicas reações de adição eletrofílica de adição de HX (X=halogênio), Br₂ e hidratação em meio ácido, de forma semelhante aos alcenos. ^[3] Alcinos adicionam dois equivalentes de bromo, enquanto um alceno adiciona apenas um equivalente; assim a reação com excesso de bromo forma o tetrabromoalcano :

HC≡CH + 2 Br₂ → H(Br₂)C-C(Br₂)H

Em diversas reações, os alcinos são menos reativos que os alcenos. Por exemplo, em uma molécula com uma ligação dupla e uma tripla, a adição ocorre preferencialmente sobre a ligação dupla, o que é explicado pela maior eletronegatividade do carbono sp da ligação tripla, que atrai os elétrons das ligações π , o que torna estes elétrons menos disponíveis para a reação e diminui a estabilidade dos intermediários positivos durante a reação.

Os alcinos formam polímeros, chamados poliacetilenos conjugados com propriedades semicondutoras.^[4]

Alcinos terminais, como o próprio acetileno, são ácidos fracos, com valores de pK_a em torno de 25, porém são muito mais ácidos que alcenos e alcanos, que têm valores de pK_a em torno de 40 e 50, respectivamente. O hidrogênio ácido nos alcinos terminais pode ser substituído por uma variedade de grupos resultando em halo-, silil- e alcoxi-alcinos.

Os carbânions gerados pela desprotonação de alcinos terminais são chamados acetiletos.^[5] Atribui-se a maior acidez dos alcinos à maior eletronegatividade do orbital sp, em comparação com os orbitais sp² e sp³ de alcenos e alcanos, respectivamente. A base conjugada dos alcinos atuam como nucleófilos em reações de substituição nucleofílica e adição à carbonila.

Referências

↑ ^a ^b Victor Gold, IUPAC Gold Book, alkynes
↑ Fundamentos de Química Orgânica- Ciências da Vida e Saúde; Márcio Lazzarotto, Editora Paco, 2016
↑ ^a ^b SAFFIOTI, WALDEMAR; Fundamentos de Química; Companhia Editora Nacional; São Paulo, Brasil; 1968
↑ Rocha Filho, Romeu. «Nobel 2000 Polímeros Condutores: Descoberta e Aplicações» (PDF). QUÍMICA NOVA NA ESCOLA
↑ Bloch, Daniel R. (2012). Organic Chemistry Demystified (2nd ed.). McGraw-Hill. p. 57. ISBN 978-0-07-176797-2.

[goldbook-1] Victor Gold, IUPAC Gold Book, alkynes

[2] Fundamentos de Química Orgânica- Ciências da Vida e Saúde; Márcio Lazzarotto, Editora Paco, 2016

[SAFFIOTI-3] SAFFIOTI, WALDEMAR; Fundamentos de Química; Companhia Editora Nacional; São Paulo, Brasil; 1968

[4] Rocha Filho, Romeu. «Nobel 2000 Polímeros Condutores: Descoberta e Aplicações» (PDF). QUÍMICA NOVA NA ESCOLA

[5] Bloch, Daniel R. (2012). Organic Chemistry Demystified (2nd ed.). McGraw-Hill. p. 57. ISBN 978-0-07-176797-2.

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