Alkyne - Alkyne (English spelling)

Japanese: アルキン - あるきん（英語表記）alkyne

A general term for a series of aliphatic unsaturated compounds with triple bonds, which are homologues of acetylene HC≡CH (C ₂ H ₂ ), and have the general formula C _n H _2n-2 . Since the first substance in this series is acetylene, they are also called acetylenic hydrocarbons. They do not exist in nature, but are obtained synthetically. They have one carbon-carbon triple bond C≡C in the molecule, and the bond length is about 120 picometers, forming a linear bond. This is shorter than the single bond of an alkane (about 154 picometers) and the double bond of an alkene (about 134 picometers). The triple bond of an alkyne consists of one σ (sigma) bond and two π (pi) bonds, and the presence of the π bonds makes it easy to add various reagents.

[Tokumaru Katsumi]

Manufacturing method

Acetylene is produced industrially from natural gas or naphtha. Other alkynes can be prepared, for example methylacetylene (arylene), using the following reaction:

In this case, almost no allene is produced because allene is unstable and there is a strong tendency for stable acetylene to be produced.

[Tokumaru Katsumi]

Reactivity

Various substances can be added to the triple bond of alkynes. For example, one bromine molecule can be added to one acetylene molecule to produce the trans form of 1,2-dibromoethylene, and another bromine molecule can be added to produce 1,1,2,2-tetrabromoethane. Hydrogen chloride can be added to acetylene to produce vinyl chloride (the raw material for polyvinyl chloride), and then hydrogen chloride can be added to produce 1,1-dichloroethane. Hydrogen cyanide can be added to acetylene to produce acrylonitrile (the raw material for acrylic fibers and synthetic resins), which is now mainly produced industrially from propylene. Similarly, acetic acid can be added to acetylene to produce vinyl acetate. Water can also be added to acetylene with mercury salts as a catalyst (the leakage of which has caused mercury poisoning) to produce acetaldehyde, which is now produced industrially almost exclusively from ethylene. Addition of water to methylacetylene gives acetone.

In addition, the reaction in which alcohols or carbon monoxide are added to acetylene under pressure is called the Reppe reaction, and has been used to synthesize a variety of useful compounds.

The hydrogen bonded to the carbon of the triple bond of an alkyne is acidic, so it forms a salt called an acetylide with various metals. By reacting this salt with methyl iodide, an alkyne can be produced in which the hydrogen of the alkyne is replaced with a methyl group. Here is an example.

Acetylene can also be polymerized by heating it directly or by treating it with various catalysts, to give benzene or vinylacetylene (HC≡CH＝CH2 ₎ , depending on the reaction conditions.

[Tokumaru Katsumi]

[Reference] | Acetylene | Reppe reaction

Molecular model of alkyne
Acetylene is in the foreground, and methylacetylene (1-propyne) is in the background. ©Shogakukan ">

Molecular model of alkyne

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

アセチレンHC≡CH（C₂H₂）の同族体で一般式C_nH_2n-2で示される三重結合をもつ一連の脂肪族不飽和化合物の総称。この系列の最初の物質はアセチレンであるので、アセチレン系炭化水素ともいう。天然には存在せず合成によって得る。分子内に炭素‐炭素三重結合C≡Cを1個有し、その結合の長さは120ピコメートル程度であり、直鎖状の結合をしている。これはアルカンの単結合（154ピコメートル程度）、アルケンの二重結合（134ピコメートル程度）よりも短い。アルキンの三重結合は1個のσ(シグマ)結合と2個のπ(パイ)結合からできており、π結合があるため各種の試剤の付加を受けやすい。

［徳丸克己］

製法

アセチレンは天然ガスまたはナフサから工業的に製造されている。そのほかのアルキンをつくるには、メチルアセチレン（アリレン）を例とすると、次の反応を用いる。

このとき、アレンはほとんど生成しない。これはアレンが不安定であるので、安定なアセチレンができる傾向が強いからである。

［徳丸克己］

反応性

アルキンの三重結合には種々の物質が付加する。たとえば、臭素1分子がアセチレン1分子に付加すると1,2-ジブロモエチレンのトランス型が生成し、さらにもう1分子の臭素が付加すると、1,1,2,2-テトラブロモエタンとなる。塩化水素がアセチレンに付加すると、まず塩化ビニル（ポリ塩化ビニルの原料）を生じ、さらに塩化水素が付加すると、1,1-ジクロロエタンとなる。またシアン化水素がアセチレンに付加するとアクリロニトリル（アクリル系繊維や合成樹脂の原料）を生ずるが、現在工業的にはアクリロニトリルは主としてプロピレンから製造される。同様に、酢酸はアセチレンに付加して酢酸ビニルを生ずる。水もアセチレンに水銀塩を触媒（これの流出したものが水銀による中毒をもたらした）として付加し、アセトアルデヒドを生ずるが、現在アセトアルデヒドは工業的にはもっぱらエチレンから製造されている。メチルアセチレンに水が付加すると、アセトンが得られる。

　このほか、加圧下でアセチレンにアルコールや一酸化炭素が付加する反応をレッペ反応といい、種々の有用な化合物の合成に利用された。

　アルキンの三重結合の炭素に結合している水素は酸性を示すので、各種の金属とアセチリドとよばれる塩をつくる。この塩にヨウ化メチルを作用させると、アルキンの水素がメチル基で置き換わったアルキンをつくることができる。次に例を示す。

またアセチレンを直接加熱、あるいは種々の触媒と処理すると重合がおこる。反応条件によりベンゼンやビニルアセチレンHC≡CH＝CH₂が得られる。

［徳丸克己］

[参照項目] | アセチレン | レッペ反応

アルキンの分子模型

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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