Alquinos: estructura, propiedades y aplicaciones

Estructura y propiedades físicas

Químicamente, los carbonos unidos por un triple enlace presentan hibridación sp, lo que impone geometría lineal (ángulo de 180°) en ese segmento de la molécula. Esta configuración influye en la longitud y energía del enlace, y en la polarizabilidad del grupo alquino. Muchos alquinos son líquidos o gases poco solubles en agua y se disuelven preferentemente en disolventes orgánicos, por lo que se les considera generalmente hidrofóbicos. Al contrario que los alcanos saturados, exhiben propiedades electrónicas y magnéticas distintas debidas al triple enlace.

Tipos y nomenclatura

Se distinguen los alquinos terminales (cuando el triple enlace está en un extremo y hay un hidrógeno acetilénico) y los alquinos internos (cuando el triple enlace está entre dos carbonos sustituidos). La presencia de un hidrógeno terminal confiere acidez relativa, de modo que puede ser desprotonado por una base fuerte formando un carbanión estabilizado (ion acetiluro), que sirve como nucleófilo en múltiples transformaciones.

Reactividad y transformaciones principales

Los alquinos son más reactivos que muchos hidrocarburos saturados y en numerosos casos más reactivos que los alquenos. Pueden sufrir reacciones de adición (por ejemplo hidrogenación o halogenación) y se usan como nucleófilos en adiciones a carbonilos u otros electrófilos. La reducción selectiva permite transformar un triple enlace en un doble enlace; usando catalizadores adecuados se obtiene preferentemente el alqueno cis (hidrogenación con catalizador envenenado) o el alqueno trans mediante condiciones de reducción por metales en disolución (métodos clásicos de reducción disolvente-metal).

Reacciones pericíclicas y comentadas

Además de adiciones, los alquinos participan en procesos pericíclicos y cicloadiciones importantes para la síntesis de anillos y heterociclos. Por ejemplo, se emplean en reacciones de cicloadición [2+2+2] y en la moderna química «click» como dianas en la cicloadición azida–alquino catalizada por cobre. Estos usos muestran su versatilidad en síntesis orgánica y en la construcción de polímeros o ligandos especializados (ver reacciones pericíclicas).

Aplicaciones y datos históricos

El acetileno fue identificado y estudiado en el siglo XIX y desde entonces los alquinos han hallado aplicaciones industriales y científicas. El acetileno se empleó clásicamente como gas combustible y en soldadura por llama oxiacetilénica; en síntesis orgánica, los grupos alquino son bloques de construcción para fármacos, materiales con enlace pi extendido y compuestos naturales que contienen triple enlace. En la investigación, se utilizan como precursores en la obtención de derivados funcionalizados mediante metalurgia orgánica y catálisis (por ejemplo acoplamientos) (v. acoplamientos).

Distinciones y hechos relevantes

• Los enlaces triples dan rigidez y linealidad locales a la molécula; esto afecta propiedades físicas y reactividad.
• Los alquinos terminales son útiles porque su proton puede ser removido y reemplazado por grupos diversos mediante reacción con electrófilos o metalación (comparación con alquenos).
• En síntesis, los alquinos permiten acceder a alquenos con control estereoquímico y a anillos aromáticos por ciclaciones controladas.
• Por su reactividad, deben manipularse con precaución en la industria y el laboratorio, usando solventes y condiciones apropiadas (solubilidad, disolventes).

Para referencias técnicas y guías de seguridad consulte los recursos generalistas y bases de datos de química: definición ampliada, estructura atómica, ejemplo: acetileno, y materiales formativos sobre métodos de transformación (adicciones), (reacciones con carbonilos), (reducciones), (desprotonación) y comparación con otros hidrocarburos (ver diferencias).