Kupariasetylidi on organometallinen binäärinen yhdiste. Tämä kaava on ollut tieteen tiedossa ainakin vuodesta 1856 lähtien. Kiteissä se muodostaa monohydraatin, jonka kaava on Cu2C2×H2O. Termisesti epävakaa, räjähtää kuumennettaessa.
Rakennus
Kupariasetylenidi on binäärinen yhdiste. Siinä voidaan ehdollisesti erottaa negatiivisesti varautunut osa - anioni C2−2 ja positiivisesti varautunut osa - kuparikationit Cu +. Itse asiassa tällainen jako on ehdollinen: yhdisteessä on vain murto-osa ionisidoksesta, vaikka se on suurempi kuin H-C≡-sidos. Mutta tällä sidoksella on myös erittäin vahva polariteetti (kuten kovalenttisella) johtuen siitä, että kolmoissidoksella varustettu hiiliatomi on sp-hybridisaatiossa - sen suhteellinen elektronegatiivisuus on suurempi kuin sp3 3 hybridisaatiot (yksi sidos) tai sp2 (kaksoissidos). Tämä tekee asetyleenissä olevan hiilen suhteellisen helpon erottaa vetyatomin itsestään ja korvata sen metalliatomilla, eli osoittaa hapoille ominaisia ominaisuuksia.
Vastaanota
Yleisin tapa saada kupariasetylenidia laboratoriossa on kuljettaa kaasumainen asetyleeni kupari(I)kloridin ammoniakkiliuoksen läpi. Tämän seurauksena muodostuu liukenematon punertava asetylenidisakka.
Kupari(I)kloridin sijasta voit käyttää myös sen hydroksidia Cu2O. Molemmissa tapauksissa on tärkeää, että todellinen reaktio tapahtuu kupariammoniakkikompleksin kanssa.
Fysikaaliset ominaisuudet
Kupariasetylenidi puhtaassa muodossaan - tumman punaruskeat kiteet. Itse asiassa tämä on monohydraatti - sedimentissä jokainen asetylenidimolekyyli vastaa yhtä vesimolekyyliä (kirjoitettuna Cu2C2×H 2 O). Kuiva kupariasetylenidi on räjähdysherkkä: se voi räjähtää kuumennettaessa (se on vähemmän lämpöstabiili kuin hopea-asetylenidi) sekä mekaanisessa rasituksessa, kuten iskussa.
Tässä tapauksessa oletetaan, että kemianteollisuuden kupariputket ovat suuri vaara, koska pitkäaikaisen käytön aikana sisälle muodostuu asetylenidia, joka voi sitten johtaa voimakkaaseen räjähdykseen. Tämä pätee erityisesti petrokemian teollisuuteen, jossa kuparia ja sen asetylenidejä käytetään myös katalyytteinä, mikä lisää riskitasoa.
Kemialliset ominaisuudet
Olemme jo sanoneet, että hiili, jossa on kolmoissidos asetyleenissa, on paljon elektronegatiivisempi kuin esimerkiksi hiili, jossa on kaksoissidos (kuten eteenissä) tai yksisidos (etaanissa). Asetyleenin kyky reagoidajotkin metallit, vetyionin luovuttaminen ja sen korvaaminen metalli-ionilla (esimerkiksi natriumasetylenidin muodostumisen reaktio asetyleenin ja metallisen natriumin vuorovaikutuksessa) vahvistaa tämän. Kutsumme tätä asetyleenin kykyä yhdeksi happamista ominaisuuksista Bronsted-Lowryn teorian mukaisesti: sen mukaan aineen happamuuden määrää sen kyky erottaa protoni itsestään. Asetyleenin (myös kupariasetylenidissä) happamuutta voidaan tarkastella suhteessa ammoniakkiin ja veteen: kun metalliamidi reagoi asetyleenin kanssa, muodostuu asetylenidia ja ammoniakkia. Toisin sanoen asetyleeni luovuttaa protonin, joka luonnehtii sitä vahvemmaksi hapoksi kuin ammoniakki. Veden tapauksessa kupariasetylenidi hajoaa asetyleeniksi - se hyväksyy veden protonin, mikä osoittaa olevansa vähemmän vahva happo kuin vesi. Joten suhteellisessa happamuussarjassa (Brönstedin - Lowryn mukaan) asetyleeni on heikko happo, joka on jossain veden ja ammoniakin välissä.
Kupari(I)asetylenidi on epästabiili: vedessä (kuten jo tiedämme) ja happamissa liuoksissa se hajoaa vapauttamalla asetyleenikaasua ja punaruskeaa sakkaa - kupari(I)oksidia tai valkoista sakkaa kupari(I)kloridia, kun se laimennetaan kloorivetyhapolla.
Räjähdyksen välttämiseksi asetylenidi hajotetaan varovasti kuumentamalla sen ollessa märkä vahvan mineraalihapon, kuten laimean typpihapon, läsnäollessa.
Käytä
Kupari(I)-asetylenidin muodostumisreaktio voi olla kvalitatiivinen terminaalisten (päässä kolmoissidosten) alkyynien havaitsemiseksi. Indikaattori on liukenemattoman punaisen sakka.ruskea asetylenidisakka.
Suuressa tuotannossa - esimerkiksi petrokemiassa - kupari(I)asetylenidia ei käytetä, koska se on räjähtävää ja epävakaa vedessä. Siihen liittyy kuitenkin useita spesifisiä reaktioita ns. hienossa synteesissä.
Kupari(I)asetylenidia voidaan käyttää myös nukleofiilisenä reagenssina orgaanisessa synteesissä. Erityisesti sillä on tärkeä rooli polyyynien synteesissä - yhdisteissä, joissa on useita vuorottelevia kolmois- ja yksinkertaisia sidoksia. Kupari(I)asetylenidit alkoholiliuoksessa hapetetaan ilmakehän hapen vaikutuksesta kondensoituen muodostaen diyynejä. Tämä on Glaser-Ellingtonin reaktio, joka löydettiin vuonna 1870 ja jota parannettiin myöhemmin. Kupari(I) toimii tässä katalyyttinä, koska sitä ei itse kuluteta prosessissa.
Myöhemmin hapen sijaan ehdotettiin kaliumheksasyanoferraattia (III) hapettimeksi.
Ellington paransi menetelmää polyiinien saamiseksi. Alun perin liuokseen lisättyjen alkyynien ja kupari(I)-suolojen, kuten kloridin, sijaan hän ehdotti esimerkiksi kupari(II)asetaatin ottamista, joka hapettaisi alkyynin toisen orgaanisen liuottimen - pyridiinin - väliaineessa. lämpötila 60-70 °С.
Tämän muunnelman ansiosta diyneistä saatiin paljon suurempia ja vakaampia molekyylejä - makrosyklejä.
