不饱和烃

分子中含有双键或三键的烃

不饱和烃(Unsaturated Hydrocarbon)指的是分子中含有碳碳 双键 或碳碳叁键的碳氢化合物, 其中双键的烃称作 烯烃 ,三键的烃称作 炔烃 。 不 烷烃 分子里的 碳 所结合的氢原子数少于饱和烃里的氢原子数。

不饱和烃分为两大类:一类为不饱和开链烃,分子中含氢数目比相应的 烃少,具有不饱和性,性质活泼,易和多种试剂发生碳—碳不饱和键的 加成反应 (如与氢、 卤族元素 、 臭氧 、 卤化氢 等的加成),在一定条件下也会发生聚合反应;另一类为不饱和 闭键烃 ,分子中含氢数目比相应的 环烷烃 少,可再分成 环烯 (如 环戊二烯 )和 环炔烃 (如 苯炔 ); 化学性质 极不稳定,和不饱和开链烃相似,也易起加成和聚合反应。

结构

如果烃分子中只有 单键 ,则叫做 烷烃 ,像下式,属于饱和烃里面的饱和链烃,饱和链烃称为 烷烃 ,烷就是“完”全的意思,分子内只有单键且成链状。

如果各键没有被氢原子占满,富余的键会和其他 碳 组成 双键 或三键,就是不饱和烃,如下式:

有双键的叫“烯”,是氢原子“稀”少的意思;有三键的为“炔”,是氢原子“缺”乏的意思。

除此之外还有 芳香烃 ,例如“苯”。 分子式 “ ”。为有机化学工业的基本原料之一。无色、易燃、有特殊气味的液体。 熔点 ,沸 点 ,相对密度 。在水中的 溶解度 很小,能与 乙醇 、 乙醚 、 二硫化碳 等有机 溶剂 混溶 。能与水生成 恒沸 混合物 , 沸点 为 ,含苯 。因此,在有水生成的反应中常加苯 蒸馏 ,以将水带出。苯在燃烧时产生浓烟。

苯能够起 取代反应 、 加成反应 和氧化反应。苯用 硝酸 和 硫酸 的混合物硝化,生成 1-溴-2-硝基苯 ,硝基苯还原生成重要的 染料 中间体 苯胺 ;苯用硫酸 磺化 ,生成 苯磺酸 ,可用来合成 苯酚 ;苯在 三氯化铁 存在下与氯作用,生成 氯苯 ,它是重要的中间体;苯在 碘化钠 氯化铝 等 催化剂 存在下与 乙烯 、 丙烯 或 长链烯烃 作用生成 乙苯 、 异丙苯 或 十二烷基苯 ,乙苯是合成 苯乙烯 的原料,异丙苯是合成苯酚和丙 的原料,烷基苯是合成去污剂的原料。苯 催化 加氢生成环己烷,它是合成耐纶的原料;苯在光照下加三分子氯,可得杀虫剂666,由于对人畜有毒,已禁止生产使用。苯难于氧化,但在 和 五氧化二钒 存在下可氧化成顺 丁烯 二酸 酐 ,后者是合成不饱和聚 树脂的原料。苯是橡胶、脂肪和许多 没药树 的良好 溶剂 ,但由于毒性大,已逐渐被其他溶剂所取代。苯可加在汽油中以提高其抗爆性能。苯在工业上由炼制石油所产生的 石脑油 馏分经 催化重整 制得,或从炼焦所得 焦炉 气中回收。苯蒸气有毒,急性中毒在严重情况下能引起 肌肉痉挛 ,甚至失去知觉;慢性中毒能损害造血功能。

1865年,F.A.凯库勒提出了苯的环状 结构式 ,目前仍在采用。根据 量子化学 的描述,苯分子中的6个π 电子 作为一个整体,分布在环平面的上方和下方,因此,近年来也用图1b式表示苯的结构。

苯是一种无色、具有特殊芳香气味的液体,能与醇、醚、 丙酮 和 四氯化碳 互溶,微溶于水。苯具有易挥发、易燃的特点,其蒸气有爆炸性。经常接触苯,皮肤可因脱脂而变干燥,脱屑,有的出现 过敏性湿疹 。长期吸入苯能导致 再生不良性贫血 。

苯分子具有平面的正 六边形 结构。各个键角都是 ,六角环上碳碳之间的键长都是 米。它既不同于一般的 单键 (C—C键键长是 米 ),也不同于一般的 双键 (C=C键键长是 米 )。从苯跟 高锰酸钾 溶液和 溴水 都不起反应这一事实和测定的碳碳间键长的 实验数据 来看,充分说明 苯环 上碳碳间的键应是一种介于单键和双键之间的独特的键。

为了表示苯 分子结构 的这一特点,常用下式来表示苯的 结构简式 。直到现在,凯库勒式的表示方法仍被沿用,但在理解上绝不应认为苯是单、双键交替组成的环状结构。

苯分子里 6个 碳 的 电子 都以sp 2 杂化轨道 相互 重叠 ,形成 6个碳碳的σ键,又各以1个sp 2 杂化轨道分别跟氢原子的 1s轨道进行重叠,形成6个 碳氢 的σ键。

由于是 sp 2 杂化,所以键角是 120°,并且所有6个碳原子和6个氢原子都是在同一个平面上相互连接起来的。

苯环 上 6个碳原子各有1个未参加杂化的2p轨道,它们垂直于环的平面,并从侧面相互重叠而形成一个闭合的π键,并且均匀地对称分布在环平面的上方和下方。通常把苯的这种键型称为大π键。苯的大π键的形成使π键 电子云 为6个 碳 所共有,因而受到6个碳 原子核 的共同吸引,彼此结合得比较牢固。同时,苯的大π键是平均分布在6个碳原子上,所以苯分子中每个碳碳键的键长和 键能 是 相等 的。

用途

苯主要来自建筑装饰中大量使用的 化工原料 ,如涂料、 木器漆 、胶粘剂及各种有机 溶剂 。

注意事项

在涂料的成膜和 固化 过程中,其中所含有的甲醛、苯类等可挥发成分会从涂料中释放,造成污染。国际卫生组织已经把苯定为强烈致癌物质,长期吸入会破坏人体的 循环系统 和造血机能,导致 白血病 。此外,妇女对苯的吸入反应格外敏感, 妊 娠 期妇女长期吸入苯会导致胎儿发育畸形和流产。专家们称之为“芳香杀手”。

稳定性

因为 双键 是由一个σ键和一个π键所组成,而三键是由一个σ键和两个π键所组成。π键的 电子 团暴露于键的外围,容易吸引 亲电体 ,进行 亲电取代反应 和亲电 加成反应 。所以一般来说,不饱和烃的双键和三键不太牢固,比较容易断裂。

命名

不饱和烃根据所含的 碳 多少命名,如两个碳原子的 烯烃 叫 乙烯 、 炔烃 叫 乙炔 ,三个叫 丙烯 或 丙炔 等。详看IUPAC命名法及中文IUPAC命名法。

参考资料