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炔烴是含有碳碳三鍵(-C≡C-)的鏈烴。

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R-C≡CH或R`-C≡C-R」可代表它們的構造式,碳碳三鍵(-C≡C-)是炔烴的官能團。

炔烴也是不飽和烴,通式是CnH2n-2,與二烯烴或環烯烴相同。

一、炔烴的同分異構現象和命名法

炔烴由於碳鏈構造和三鍵位置的不同,也具有同分異構現象。不過因為三鍵支鏈的位置的限制,其異構體的數目要比碳原子數相同的烯烴為少。例如,含有五個碳原子的炔烴,只有三種同分異構體:

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炔烴的命名法和烯烴相似。例如:

Gmoi3m23.jpg


Gmoi3oz8.jpg


二、炔烴的物理性質

在正炔烴的同系列中,C2~C4的炔烴是氣體,C5~C15的是液體,C15以上的是固體。炔烴的熔點和沸點也隨著碳原子數目的增加而增高(表11-5)。

表11-5炔烴的物理常數

名稱 構造式 熔點/℃ 沸點/℃ 相對密度(d204)
乙炔 HC≡CH -81.8 -83.6 -
丙炔 CH3C≡CH -101.51 -23.2 -
1-丁炔 CH3CH2C≡CH -122.5 8.1 -
2-丁炔 CH3C≡CCH3 -32.3 27 0.691
1-戊炔 CH3(CH2)C≡CH -90 29.3 0.695
2-戊炔 CH3CH2C≡CH -101 55.5 0.714
1-己炔 CH3(CH2)3C≡CH -132 71 0.715
2-己炔 CH3(CH2)2C≡CH -88 84 0.730
3-己炔 CH3CH2C≡CCH3 -51 81.8 0.724
1-庚炔 CH3(CH2)4C≡CH -81 100 0.734
2-庚炔 CH3(CH2)3C≡CCH3 - 112 0.748
3-庚炔 CH3(CH2)2C≡CCH3 - 105 0.752
1-辛炔 CH3(CH2)5C≡CH -80 125.2 0.746
2-辛炔 CH3(CH2)4C≡CCH3 -60.2 137.2 0.759
3-辛炔 CH3(CH2)C≡CCH2CH3 -105 133 0.752
4-辛炔 CH3 (CH2) 2C≡C(CH2)2CH3 -102 131 0.751
1-壬炔 CH3(CH2)6C≡CH -65 160.7 0.760
2-壬炔 CH3(CH2)5C≡CCH3 - 155747 0.769
3-壬炔 CH3(CH2)4C≡CCH2CH3 - 154745 0.762
4-壬炔 CH3(CH2)3C≡C(CH2)2CH3 - 152752 0.757
1-癸炔 CH3(CH2)7C≡CH -44 0.765
3-癸炔 CH3(CH2)5C≡CCH2CH3 - 0.765

 三、炔烴的化學性質

炔烴的官能團是-C≡C-,它有兩個π鍵,有較弱的親核性(Lewis鹼),其化學性質與烯烴有不少相似之處,例如能發生加成、氧化和聚和反應等。另外,-C≡C-H的C-Hσ鍵具有與Gmoi3qy4.jpg


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σ鍵不同的性質,即弱酸性很。

(一)加成反應

1.加氫

在催化劑(Pt,Pd或Ni)的作用下,炔烴與氫加成可生成烯烴,最後生成烷烴。

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2.加鹵素

炔烴能與氯或溴加成。反應分兩步進行,第一次加1mol試劑,生成烯烴的二鹵衍生物;第二次再加1mol試劑,生成四鹵代烷。例如:

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3.加鹵化氫

炔烴和鹵化氫的加成反應也是分兩步進行的。

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1,1-二溴乙烷

在生成的溴乙烯分子中,溴原子的未共用電子對與π鍵形成共軛體系(p-π共軛),這裡共軛效應起了主要作用,而溴原子的誘導效應僅居次要地位。因此,當與第二個溴化氫分子加成時,溴原子繼續加在已有一個溴的碳原子上,生成CH3CHBr2。Gmoi3ts0.jpg


不對稱炔烴與HX加成時遵從馬氏規則。在有過氧化物存在下,不對稱炔烴與HBr的加成反應則是反馬氏規則的。

(二)氧化反應

炔烴氧化時,碳鏈在三鍵處斷裂。例如,乙炔用高錳酸鉀氧化時,生成二氧化碳

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其它炔烴用高錳酸鉀氧化,生成羧酸

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從反應結果可以看到高錳酸鉀的紫色消失,所以也可利用此反應檢查碳碳三鍵。

(三)聚合反應

乙炔在不同的催化劑和反應條件下,發生各種不同的聚合反應,生成鏈狀或環狀的化合物。如乙炔若發生二分子聚合反應時,生成乙烯基乙炔CH2=CH-C≡CH;若在適當的催化劑存在下,三個分子的乙炔聚合成苯。

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(四)炔化物的生成

連接在C≡C碳原子上的氫原子相當活潑,這是因為三鍵C是sp雜化,s成分佔1/2,電負性比較強,使得Csp-H1sσ鍵的電子云更靠近碳原子,增強了C-H鍵極性,使氫原子容易離解,顯示酸性。乙炔基陰離子能量低,體系穩定,所以乙炔分子CH≡CH中氫原子容易被金屬取代,生成的炔烴金屬衍生物叫做炔化物。例如,將乙炔通入硝酸銀氨溶液或氯化亞銅氨溶液中,分別生成白色的乙炔銀和磚紅色的乙炔亞銅沉澱。

Gmoi3kwi.jpg


上述反應極為靈敏,常用來鑒定具有-C≡CH構造特徵的炔烴,並可利用這一反應從混合物中把這種炔烴分離出來。而R`-C≡C-R型的炔烴不發生這兩個反應。乙炔銀和乙炔亞銅在濕潤時比較穩定,在乾燥時能因撞擊或升高溫度發生爆炸,所以實驗完畢後,應立即加硝酸把它分解掉。

32 二烯烴 | 環烴 32
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