Asetyylidi-ioni – määritelmä, valmistus ja käyttökohteet

Asetyylidi, joka tunnetaan myös nimillä etinidi, dikarbidi ja perkarbidi, on ioni. Sen kemiallinen kaava on C₂^2- . Sitä valmistetaan asetyleenin deprotonoinnilla. Jotkin asetyliidit (kemialliset yhdisteet, jotka sisältävät asetyliidi-ioneja) ovat räjähtäviä. Monia asetylideja käytetään orgaanisessa kemiassa. Jotkut tunnetaan karbideina. Kupari(I)asetylidi on esimerkki.

Määritelmä ja rakenne

Asetyylidi-ioni on hiili-ioniyksikkö, jonka koostumus on C₂²⁻. Ionissa kaksi hiiltä ovat lineaarisesti sitoutuneet ja kummallakin hiilellä on sp-hybridisaatio, jolloin välissä on kolmoissidoksen kaltainen elektronitiheys. Asetyylidi on vahva emäs ja hyvin nukleofiilinen, eli se reagoi helposti elektrofiilisten hiiliatomien kanssa muodostaen uusia hiili-hiili-sidoksia.

Valmistus

Yleisin tapa saada asetyylidi-ioni on deprotonoida terminaalinen alkyyni (esim. asetyleeni tai muut terminaaliset alkynyylit) vahvalla emäksellä. Tyypillisiä deprotonointireagensseja ovat:

natriumamidi (NaNH₂)
orgaaniset litiumreagenssit, kuten n-butyylilitium (n-BuLi)
muut vahvat emäkset ja hydridi‑lähteet ainetilasta ja liuottimesta riippuen

Reaktiot suoritetaan yleensä kuivan ja hapettoman (inertin) olosuhteissa, esimerkiksi typpi- tai argonkaasun alla ja kuivissa liuottimissa, koska asetyylidi-ioneja ja niiden metalliyhdisteitä voi häiritä vesi tai hapetusaineet.

Kemialliset ominaisuudet ja reaktiot

Asetyylidi-ioni on voimakas nukleofiili: sitä käytetään hiili‑hiili‑sidosten rakentamiseen. Tyypillisiä reaktioita ovat:

Alkylointi: asetyylidi-ioni voi hyökkää primäärisen tai sekundäärisen halidihiilen kimppuun muodostaen pidempiä alkyneseoksia (C–C- muodostus).
Nukleofiilinen additio: reaktiot karbonyyliryhmien kanssa, jolloin syntyy propargylialkoholeja.
Ristikkäiskytkennät: esimerkiksi Sonogashira‑kemiallisuus, jossa terminaalinen alkyyni yhdistyy aryyli- tai vinyylihalidiin palladiumin ja usein kuparin katalysoimana.
Metalliasetylidien muodostus: metalleihin sitoutuneet asetyylidit (esim. Cu(I), Ag(I)) toimivat välituotteina monissa synteeseissä.

Esimerkkejä ja tekninen merkitys

Joissakin karbideissa C₂²⁻-yksikkö esiintyy kiteisessä muodossa. Tunnettu esimerkki on kalsiumkarbidi (CaC₂), jota käytetään teollisesti asetyleenin valmistukseen veden kanssa reagoitaessa:

CaC₂ + 2 H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

Kupari(I)asetylidi on tyypillinen metalli‑asetyylidi; monet metalli‑asetyylidit ovat kuitenkin erittäin herkkiä, ja jotkut niistä ovat räjähtäviä, joten niiden käsittely vaatii erityistä varovaisuutta.

Turvallisuus ja ympäristö

Monet metalliasetylidit (esim. hopea- tai kupari‑asetyylidit) ovat isku- ja hankausherkkiä ja voivat räjähtää. Kalsiumkarbidi puolestaan tuottaa helposti palavaa asetyleeniä veden vaikutuksesta, joten sitä on säilytettävä kuivana. Työn aikana on tärkeää käyttää:

kuivia, hapettomia olosuhteita
sopivia suojavarusteita (käsineet, suojalasit)
häkättyjä määräyksiä noudattavia säilytys- ja jätteenkäsittelykäytäntöjä

Analyyttiset ominaisuudet

Asetyylidiyhdisteitä voidaan seurata tyypillisesti infrapuna‑ (C≡C‑värähtelyalue ~2100–2200 cm⁻¹) ja NMR‑menetelmillä sekä massaspektrometrilla ja röntgenkristallografialla, kun halutaan määrittää rakenteellisia yksityiskohtia tai stoikiometriaa.

Yhteenvetona: asetyylidi‑ioni on reaktiivinen, lineaarinen C₂²⁻-yksikkö, jolla on laaja käyttö orgaanisessa synteesissä ja teollisuudessa, mutta jonka muodostus ja käsittely edellyttävät huolellista turvallisuuskäytäntöä.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on asetylidi?

V: Asetyylidi on ioni, jonka kemiallinen kaava on C22-.

K: Miten asetylidiä valmistetaan?

V: Asetyliidi valmistetaan asetyleenin deprotonoinnilla.

K: Ovatko kaikki asetylidit turvallisia käyttää?

V: Ei, jotkin asetylideista ovat räjähdysalttiita.

K: Miten asetylideja käytetään orgaanisessa kemiassa?

V: Monia asetylideja käytetään orgaanisessa kemiassa.

K: Mikä on kupari(I)asetylidi?

V: Kupari(I)asetylidi on esimerkki orgaanisessa kemiassa käytettävästä asetylidistä.

K: Onko asetylideilla muita nimiä?

V: Kyllä, asetylidi tunnetaan myös nimillä etinidi, dikarbidi ja perkarbidi.

K: Mikä on asetylidin kemiallinen kaava?

V: Asetyylidin kemiallinen kaava on C22-.