Spośród alkinówalkinyalkinów największe znaczenie w życiu codziennym ma acetylenetynacetylen, czyli etyn. Pozostałe alkiny z szeregu homologicznegoszereg homologicznyszeregu homologicznego nie są już wykorzystywane na taką skalę, jednak dwa z nich stosuje się jako specyficzne, węglowodorowe paliwo rakietowe. Należą do nich propyn i but‑2-yn.

RI0ZmIGLbETpv1

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny propynu, który to zbudowany jest z dwóch atomów węgla połączonych za pomocą wiązania potrójnego. Pierwszy z nich łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z atomem wodoru, zaś drugi z atomem węgla połączonym za pomocą wiązań pojedynczych z trzema atomami wodoru.

PropynpropynPropyn, jest drugim z kolei w szeregu homologicznym alkinem. Charakteryzuje się potrójnym wiązaniem pomiędzy pierwszym a drugim atomem węgla w cząsteczce. Jego wzór strukturalny to:

Propyn to bezbarwny, nietoksyczny gaz, nierozpuszczalny w wodzie, ale rozpuszczalny w etanolu, chloroformie, benzenie oraz innych rozpuszczalnikach niepolarnych. Zaczyna być łatwopalny już w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym, spalając się z charakterystycznym, słodkim zapachem. Z racji tego, że jest to gaz cięższy od powietrza (jego gęstość to $607\frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$, a gęstość powietrza to $1,2\frac{\mathrm{kg}}{{\mathrm{m}}^3}$), możliwe jest jego przemieszczanie po Ziemi oraz zapłon na odległość. Oznacza to, że jego pary są w stanie zapalić się nawet w odległych źródłach zapłonu.

Propyn może tworzyć mieszanki wybuchowe z powietrzem i różnymi utleniaczami. Podobnie jak acetylen, może służyć jako paliwo do palnika spawalniczego. Stanowi dobry zamiennik acetylenu, gdyż daje się skroplić do cieczy i może być bezpiecznie sprężany. Ułatwia to jego transport oraz magazynowanie.

REJkuCERYgMTc

Ilustracja przedstawiająca cięcie stali piłą diamentową.

Propyn znalazł zastosowanie głównie jako paliwo rakietowe do statków kosmicznych. Europejskie firmy kosmiczne badały wykorzystanie lekkich węglowodorów w mieszaninie z ciekłym tlenem jako stosunkowo wysokowydajną kombinację ciekłego paliwa rakietowego, które byłoby również mniej toksyczne niż powszechnie stosowany MMH/NTO (monometylohydrazyna/czterotlenek azotu). Ich badania wykazały, że w porównaniu z wykorzystaniem hydrazyny, więcej korzyści przynosi zastosowanie propynu jako paliwa rakietowego do jednostek kosmicznych, przeznaczonych do operacji na niskiej orbicie okołoziemskiej, czyli na wysokości od 200 do 2000 km nad Ziemią. Odbywa się tam większość lotów załogowych oraz sztucznych satelit.

Ri7psWV1hBKDw

Zdjęcie przedstawiające międzynarodową stację kosmiczną na tle kuli ziemskiej, nad którą unoszą się chmury.

Okazało się, że główną zaletą propynu jest to, że, w przeciwieństwie do wodoru, po skropleniu pozostaje cieczą bez konieczności przechowywania jej w niskich temperaturach (kriogeniczne przechowywanie).

RTiH6b8euUEVr1

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny but‑1-ynu, który to zbudowany jest z dwóch atomów węgla połączonych za pomocą wiązania potrójnego. Pierwszy z nich łączy się za pomocą wiązania pojedynczego z atomem wodoru, zaś drugi z atomem węgla połączonym za pomocą wiązań pojedynczych z dwoma atomami wodoru oraz z atomem węgla, który to podstawiony jest trzema atomami wodoru.

Butyn to trzeci alkin w szeregu homologicznym alkinów. Występuje w postaci dwóch izomerów położenia wiązania potrójnego:

But‑1-yn o wzorze strukturalnym:

Jest łatwopalnym, bezbarwnym, bezwonnym gazem, który tworzy z powietrzem mieszaninę wybuchową. Wykorzystuje się go jako półprodukt do syntez chemicznych.

But‑2-yn o wzorze strukturalnym:

R72KPJmwzA9Tv1

Ilustracja przedstawiająca wzór strukturalny but‑2-ynu, który to zbudowany jest z dwóch atomów węgla połączonych za pomocą wiązania potrójnego. Oba z nich łączą się za pomocą wiązań pojedynczych z atomami węgla, każdy z jednym. Każdy z dwóch atomów węgla podstawiony jest trzema atomami wodoru.

Jest to lotna, łatwopalna i drażniąca ciecz. But‑2-yn jest często nazywany etyloacetylenem. Podobnie jak metyloacetylen (propyn), może być wykorzystany jako specjalne paliwo rakietowe oraz jako półprodukt do różnych syntez chemicznych.

Ciekawostka

Propyn oraz but‑2-yn stosuje się jako półprodukty w całkowitej syntezie witaminy E, warunkującej prawidłową strukturę błon biologicznych, umożliwiającej syntezę niektórych lipidów i wpływającej na metabolizm mięśni czy krzepnięcie krwi.

R1N5BWAO9nILg

Ilustracja przedstawiająca cząsteczkę witaminy E. Zbudowana jest z dwupierścieniowego fragmentu połączonego z nasyconym łańcuchem węglowodorowym. Fragment dwupierścieniowy składa się z sześcioczłonowego pierścienia aromatycznego podstawionego kolejno grupą metylową, podstawnikiem ${\text{R}}_2$, grupą hydroksylową oraz grupą ${\text{R}}_1$. Cztery z sześciu atomów węgla połączone są wymienionymi podstawnikami. Dwa pozostałe są atomami mostkowymi, to jest wspólnymi dla opisanego pierścienia oraz drugiego pierścienia, również sześcioczłonowego, który oprócz wspomnianych dwóch atomów węgla budują trzy inne atomy węgla oraz atom tlenu związany z jednym z dwóch atomów mostkowych (znajdującym się bliżej grupy metylowej w pierścieniu aromatycznym). Węgiel należący do drugiego pierścienia związany z atomem tlenu podstawiony jest grupą metylową oraz trzynastowęglowym nasyconym łańcuchem węglowodorowym, w którym węgle numer cztery, osiem i dwanaście podstawione są grupami metylowymi.

Alkiny, poza etynem, propynem, but‑1-ynem oraz but‑2-ynem, są na ogół przydatne tylko w chemii organicznej jako półprodukty, czyli związki, które są wykorzystywane w pewnym momencie syntezy jakiegoś innego związku chemicznego. Podstawowe struktury powyższych prostych alkinów można znaleźć w wielu bardziej złożonych związkach chemicznych. Charakteryzują się one znacznie różniącymi się właściwościami, ze względu na występowanie w ich strukturach grup funkcyjnych nadających inną charakterystykę związkowi chemicznemu. Przykładem takiej struktury, zawierającej wiązanie potrójne, jest noretynodrel o wzorze:

R1VLzr5xy4sz2

Ilustracja przedstawiająca wzór cząsteczki noretynodrelu, który to zbudowany jest czterech skondensowanych pierścieni. Trzech sześcioczłonowych pierścieni oraz jednego pięcioczłonowego. Związek ten posiada grupę karbonylową, metylową, jedno wiązanie podwójne, grupę hydroksylową oraz grupę etynylową.

stanowiący dawniej antykoncepcyjny lek, czy farkarinol:

R1Z9qGLZMC6Md

Ilustracja przedstawiająca wzór cząsteczki farkarinolu, czyli 1,9‑heptadekadieno‑4,6‑diyn‑3-olu. Związek składa się z siedemnastu kolejno połączonych ze sobą atomów węgla, w którym pomiędzy pierwszym i drugim oraz dziewiątym i dziesiątym atomem węgla znajdują się wiązanie podwójne. Pomiędzy czwartym i piątym oraz szóstym i siódmym atomem węgla w łańcuchu występują wiązania potrójne. Jest to sprzężony układ wiązań potrójnych. Przy węglu o lokancie trzecim znajduje się grupa hydroksylowa.

występujący m.in. w żeń‑szeniu właściwym, bluszczu pospolitym, marchwi czy selerze korzeniowym, które są stosowane jako farmaceutyki. Inne przeznaczenie medyczne alkinopochodnych obejmuje również działania przeciwretrowirusowe, jak np. popularny lek efawirenz, hamujący postęp zakażenia wirusem HIV, o wzorze szkieletowym:

R13XiH8qa2ZdG

Ilustracja przedstawiająca wzór cząsteczki efawirenzu, który zbudowany jest z dwóch pierścieni sześcioczłonowych posiadających dwa wspólne atomy węgla. Pierwszy z pierścieni składa się z sześciu atomów węgla i aromatyczny. W odległości dwóch wiązań od jednego z mostkowych atomów węgla posiada podstawnik, którym jest atom chloru. Drugi pierścień, oprócz dwóch wspólnych z pierwszym pierścieniem atomów węgla zbudowany jest z grupy $\text{NH}$ połączonej z jednym z atomów mostkowych. Grupa ta łączy się z atomem węgla połączonym za pomocą wiązania podwójnego z atomem tlenu nienależącym do tegoż pierścienia oraz za pomocą wiązania pojedynczego z atomem tlenu, który należy do tego pierścienia i łączy się z atomem węgla, który to związany jest z drugim z atomów mostkowych, zamykając drugi pierścień. Wspomniany atom węgla łączący atom tlenu z atomem mostkowym podstawiony jest dwiema grupami. Pierwszą z nich stanowi grupa trifluorometylowa, a drugą grupa 2‑cyklopropyloetynylowa. Zatem związek ten posiada w swej strukturze wiązania potrójne.

Natomiast związek, taki jak kalicheamycyna, o skomplikowanym wzorze:

to jeden z najbardziej agresywnych leków przeciwnowotworowych.

Słownik

Bibliografia

Dudek‑Różycki K., Płotek  M., Wichur T., Węglowodory. Repetytorium i zadania, Kraków 2020.

Dudek‑Różycki K., Płotek M., Wichur T., Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Kraków 2020.

Reppe W., Kutepow N. V., Magin A., Cyclization of Acetylenic Compounds,    „Angewandte Chemie” 1969, t. 8, nr I0.

Walker S., Landovitz R., Ding W. D., Ellestad G. A., Kahne D., Cleavage behavior of calicheamicin gamma 1 and calicheamicin T, „Proc. Natl. Acad. Sci. USA” 1992, t. 89, nr 10, s. 4608–12.