Винилацетилен и его свойства¶

Винилацетилен (химическое название — бут-1-ен-3-ин, систематическое обозначение CH₂=CH–C≡CH) — непредельный углеводород, относящийся к классу енинов, то есть соединений, содержащих одновременно двойную и тройную углерод-углеродные связи. При нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с резким запахом и низкой температурой кипения (около −5 °C). Молекулярная масса — 52,08 г/моль. Вещество химически высокоактивно, склонно к полимеризации и самопроизвольному разложению при нагревании или сжатии, поэтому в промышленности его хранят и транспортируют в виде растворов или в смеси с инертными газами.

¶Строение и физические свойства

Молекула винилацетилена линейна в области тройной связи и имеет плоский фрагмент вокруг двойной связи. Наличие сопряжённой системы из двойной и тройной связей придаёт соединению повышенную реакционную способность по сравнению с обычными алкенами и алкинами.

Винилацетилен образует с воздухом взрывоопасные смеси в широком диапазоне концентраций. В чистом виде при сжатии способен разлагаться со взрывом, что роднит его с ацетиленом.

¶История и способы получения

Винилацетилен был известен химикам с конца XIX века, однако промышленное значение приобрёл в XX столетии в связи с развитием производства синтетических каучуков и хлорорганических продуктов.

Основные лабораторные и промышленные методы:

• Димеризация ацетилена. Наиболее распространённый способ: ацетилен при повышенной температуре пропускают над катализаторами (например, солями меди). Реакция приводит к образованию винилацетилена.
• Дегидрогалогенирование. Отщепление галогеноводорода от соответствующих галогенпроизводных бутадиена или бутена.
• Пиролиз углеводородов. В ряде процессов винилацетилен образуется как побочный продукт высокотемпературного разложения нефтяного сырья.

В СССР и России димеризацию ацетилена изучали в связи с синтезом хлоропрена — мономера для производства хлоропренового каучука.

¶Химические свойства

Винилацетилен вступает в реакции по обеим ненасыщенным связям.

¶Присоединение по тройной связи

При взаимодействии с хлороводородом образуется хлоропрен (2-хлорбута-1,3-диен) — ключевой мономер для получения синтетического каучука. Эта реакция лежит в основе одного из важнейших промышленных применений винилацетилена.

¶Присоединение по двойной связи

Возможно гидрирование, галогенирование и гидрогалогенирование по двойной связи с образованием соответствующих производных бутина.

¶Полимеризация

Винилацетилен легко полимеризуется, образуя смолообразные продукты. Это свойство требует стабилизации вещества при хранении, поскольку самопроизвольная полимеризация может привести к закупорке аппаратуры и взрыву.

¶Применение

Главное промышленное применение винилацетилена — синтез хлоропрена, из которого получают хлоропреновые каучуки, отличающиеся стойкостью к маслам, бензину, теплу и озону. Такие каучуки используются в производстве:

• резинотехнических изделий (рукава, прокладки, уплотнители);
• кабельных оболочек;
• клеев и герметиков;
• изделий, работающих в агрессивных средах.

Кроме того, винилацетилен применяется как промежуточное соединение в органическом синтезе для получения различных непредельных спиртов, кислот и галогенпроизводных.

¶Меры безопасности

Винилацетилен относится к взрывоопасным и токсичным веществам. При работе с ним соблюдают следующие требования:

• хранение и транспортировка в виде растворов или разбавленных смесей;
• использование стабилизаторов для предотвращения полимеризации;
• исключение контакта с открытым огнём и нагревательными приборами;
• контроль концентрации в воздухе рабочей зоны;
• применение средств индивидуальной защиты.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны устанавливается санитарными нормами. Вдыхание паров вызывает раздражение слизистых оболочек и угнетение центральной нервной системы.

¶Значение в промышленности России

В отечественной химической промышленности винилацетилен рассматривался как одно из ключевых звеньев в цепочке «ацетилен — винилацетилен — хлоропрен — каучук». Развитие этого направления связано с работами советских химиков по каталитической димеризации ацетилена. Хлоропреновые каучуки выпускались на ряде предприятий и применялись в оборонной, автомобильной и кабельной отраслях.

С развитием нефтехимии часть ацетиленовых технологий была вытеснена более экономичными методами, основанными на переработке нефтяного сырья, однако винилацетилен сохраняет значение как реакционноспособный интермедиат и объект научных исследований.

¶Интересные факты

• Винилацетилен — один из простейших представителей класса енинов, сочетающих двойную и тройную связи.
• Его способность к самопроизвольному разложению при сжатии требует особых мер предосторожности, сопоставимых с мерами при работе с ацетиленом.
• Реакция присоединения хлороводорода к винилацетилену — классический пример промышленного синтеза, связывающего углеводородное сырьё с производством эластомеров.

Источники: учебные курсы органической химии, справочные издания по нефтехимии и синтезу каучуков, технические регламенты по работе с взрывоопасными газами.