AlkinyalkinyAlkiny reagują z wodą w wyniku reakcji addycji (przyłączania), która nosi nazwę hydratacjihydratacjahydratacji. Reakcja addycji wody do alkinów przebiega w dwóch etapach i katalizowana jest jonami ${\mathrm{Hg}}^{2+}$ w środowisku kwasowym.

W pierwszym etapie następuje addycja wody zgodnie z regułą Markownikowareguła Markownikowa regułą Markownikowa. Grupa $-\mathrm{OH}$ przyłącza się do bardziej podstawionego atomu węgla (związanego z mniejszą liczbą atomów wodoru), natomiast atom wodoru – do mniej podstawionego atomu węgla (związanego z większą ilością atomów wodoru). Powstaje wówczas nienasycony związek z grupy enolienoleenoli.

RrXi5ZEHe77XJ

Ilustracja przedstawia schemat addycji cząsteczki wody do alkinu. Na obrazku znajduje się ogólny wzór alkinu: wodór wiązanie pojedyncze węgiel wiązanie potrójne węgiel wiązanie pojedyncze R, strzałka w prawo, nad strzałką cząsteczka wody i jony Hg indeks górny dwa plus, H indeks dolny trzy O indeks górny plus. Powstaje związek z wiązaniem podwójnym węgiel -węgiel. Do pierwszego atomu węgla dołączone są dwa atomy wodoru za pomocą wiązań pojedynczych. Do drugiego atomu węgla dołączona jest grupa R i OH za pomocą wiązań pojedynczych. Dodatkowo strzałka od protonu grupy OH do atomu węgla podstawionego dwoma wodorami. Strzałka od wiązania podwójnego do wiązania między węglem a grupą OH. Pod wzorem znajduje się podpis: enol.

Enole należą do związków bardzo nietrwałych, dlatego w drugim etapie dochodzi do spontanicznego przegrupowania wiązań, czyli tautomeryzacjitautomeriatautomeryzacji (2). Wiązanie podwójne pęka i jednocześnie następuje tworzenie wiązania podwójnego pomiędzy atomem węgla a atomem tlenu. W tym czasie atom wodoru grupy hydroksylowej wędruje do sąsiedniego atomu węgla, tworząc wiązanie pojedyncze. W wyniku takiego przegrupowania powstaje ketonketonyketon, lub aldehydaldehydyaldehyd w przypadku addycji wody do acetylenu. Dlatego ten rodzaj tautomeryzacji nazywa się tautomerią keto‑enolową.

RAAMbcKpsyaV2

Ilustracja przedstawia tautomeryzację enolu. Na obrazku znajduje się wzór związku z wiązaniem podwójnym węgiel - węgiel. Do pierwszego atomu węgla dołączone są dwa atomy wodoru za pomocą wiązań pojedynczych. Do drugiego atomu węgla dołączona jest grupa R i OH za pomocą wiązań pojedynczych. Dodatkowo strzałka od protonu grupy OH do atomu węgla podstawionego dwoma wodorami. Strzałka od wiązania podwójnego do wiązania między węglem a grupą OH. Pod wzorem znajduje się podpis: enol. Dalej znajduje się strzałka w prawo nad którą znajduje się zapis: przegrupowanie. Produktem jest związek bez wiązania podwójnego między atomami węgla. Do pierwszego atomu węgla przyłączone są trzy atomy wodoru przez wiązania pojedyncze. Atom węgla łączy się z kolejnym atomem węgla który tworzy wiązanie podwójne z atomem tlenu oraz pojedyncze z grupą R. Pod wzorem znajduje się podpis: keton.

Formy enolowe i ketonowe nazywamy tautomerami. Są to izomery, które szybko przechodzą w siebie nawzajem.

R11Ev6XFcfEn6

Ilustracja przedstawia przegrupowanie enolu do ketonu. Na obrazku znajduje się wzór związku z wiązaniem podwójnym węgiel - węgiel. Do pierwszego atomu węgla dołączone są grupa OH i R1 za pomocą wiązań pojedynczych. Do drugiego atomu węgla dołączona jest grupa R2 i atom wodoru za pomocą wiązań pojedynczych. Pod wzorem znajduje się podpis: enol. Dalej znajduje się strzałka w prawo nad którą znajduje się zapis: przegrupowanie. Poniżej znajduje się strzałka w lewo która jest krótsza od powyższej. Produktem jest związek bez wiązania podwójnego między atomami węgla. Do pierwszego atomu węgla przyłączone są atom tlenu za pomocą wiązania podwójnego oraz grupa R1 przez wiązanie pojedyncze. Atom węgla łączy się z kolejnym atomem węgla który tworzy wiązanie pojedyncze z dwoma atomami wodoru oraz pojedyncze z grupą R2. Pod wzorem znajduje się podpis: keton.

Spójrz zatem na przykłady:

• w przypadku addycji wody do alkinów terminalnychalkiny terminalnealkinów terminalnych, czyli takich, w których cząsteczkach wiązanie potrójne znajduje się przy pierwszym atomie węgla, powstają ketony metylowe.

W wyniku addycji wody do propynu, po przegrupowaniu, powstaje aceton.

Addycja wody do acetylenu to reakcja Kuczerowareakcja KuczerowaKuczerowa, prowadząca do aldehydu octowego. Została nazwana na cześć jej odkrywcy, rosyjskiego chemika Michaiła Kuczerowa w 1881 roku.

W wyniku addycji wody do but‑1-ynu, po przegrupowaniu, powstaje butan‑2-on.

W wyniku addycji wody do but‑2-ynu, po przegrupowaniu, powstaje butan‑2-on.

• W przypadku addycji wody do niesymetrycznych wewnętrznych (nieterminalnychalkiny nieterminalnenieterminalnych) alkinów, powstaje mieszanina dwóch ketonów. Natomiast w przypadku symetrycznych wewnętrznych alkinów – tworzy się jeden produkt.

  W wyniku addycji wody do pent‑2-ynu powstaje mieszanina pentan‑2-onu i pentan‑3-onu.

W wyniku addycji wody do heks‑2-ynu powstaje mieszanina heksan‑2-onu i heksan‑3-onu.

W wyniku addycji wody do heks‑3-ynu powstaje heksan‑3-on.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

McMurry J., Chemia organiczna, Warszawa 2000.

McMurry J., Chemia organiczna, Warszawa 2016.