炔烃,为分子中含有碳碳三键的碳氢化合物的总称

1、炔烃编辑炔烃，为分子中含有碳碳三键的碳氢化合物的总称， 是一种不饱合的碳氢化合物，简单的炔烃化合物有乙 炔（C2H2）,丙炔（C3H4）等。工业中乙炔被用来做焊接时的原料。碳氢化合物官能团碳碳三键分子通式CnH2n-2（其中n为非1正整数）1 炔烃简介编辑炔烃（拼音：que t 1 ng;英文Alkyne ）是一类有机化 合物，属于不饱和烃。其官能团为碳-碳三键（一CC ）。通式CnH2n-2,其中n为非1正整数。简单的炔 烃化合物有乙炔（C2H2）,丙炔（C3H4）等。炔烃原来也被叫做电石气，电石气通常也被用来特指 炔烃中最简单的乙炔。“炔”字是新造字，音同缺（que），左边的火取自“碳”字

2、，表示可以燃烧;右边的夬取自“缺”字，表示氢原子数和化合价比烯烃更加缺少，意味着炔是 烷（完整）和烯（稀少）的不饱和衍生物。简单的炔烃的熔点、沸点，密度均比具有相同碳原子 数的烷烃或烯烃高一些。不易溶于水，易溶于乙醚、 苯、四氯化碳等有机溶剂中。炔烃可以和卤素、氢、 卤化氢、水发生加成反应，也可发生聚合反应。因为 乙炔在燃烧时放出大量的热，炔又常被用来做焊接时 的原料。“炔”字是新造字，音同缺（que），左边的火取自 “碳”字，表示可以燃烧；右边的夬取自“缺”字， 表示氢原子数和化合价比烯烃更加缺少，意味着炔是 烷（完整）和烯（稀少）的不饱和衍生物。2 炔烃轨道编辑炔烃的碳原子2S轨道同一个2

3、P轨道杂化，形成两个 相同的SP杂化轨道。堆成地分布在碳原子两侧，二者 之间夹角为 180 度。乙炔碳原子一个SP杂化轨道同氢原子的1S轨道 形成碳氢7键，另一个SP杂化轨道与相连的碳原子 的SP杂化轨道形成碳碳7键，组成直线结构的乙炔 分子。未杂化的两个P轨道与另一个碳的两个P轨道 相互平行，“肩并肩”地重叠，形成两个相互垂直的 n键。3 分子结构编辑 分子中含有碳碳三键的碳氢化合物的总称，碳氢化合 物。炔烃是含碳碳三键的一类脂肪烃。4 物理性质编辑炔烃的熔沸点低、密度小、难溶于水、易溶于有机溶 剂，一般也随着分子中碳原子数的增加而发生递变。 炔烃在水中的溶解度比烷烃、烯烃稍大。乙炔、丙炔、

4、1-丁炔属弱极性，微溶于水，易溶于非 极性溶液中碳架相同的炔烃，三键在链端极性较低。 炔烃具有偶极矩，烷基支链多的炔烃较稳定。5化学成分编辑第二次世界大战时期，德国化学家.雷佩发展了使乙炔 在加压和高温下安全进行反应的技术，合成了许多ii，12 cilci in kiie凸1.&-1li/CVM：卯 心I! H ,-KJb111r叮黑-_ t&M重要产品，使乙炔成为基本的有机原料，乙炔的用途 已逐渐被乙烯和丙烯代替。最简单的炔烃是乙炔，其结构简式为 CH三CH,分子中 4个原子在一直线上，CC和C-H的键长分别为埃和 埃,比乙烯分子中C=C和C-H的键短。根据量子化学的 描述,

5、乙炔分子中两个碳原子以 sp杂化轨道互相重 叠，再以sp杂化轨道与两个氢原子的1s轨道重叠， 共生成三个a键（一个C-C键和两个C-H键），两个 碳原子上各剩下一个 2py 和 2pz 轨道，在侧面互相垂 直的方向分别重叠，生成两个n键,因此,叁键由一个 er键和两个n键组成。由于C-C呏C-C结构单元中4 个碳原子在一条直线上 , 叁键的存在不会产生几何异 构体，叁键碳原子上也不可能有侧链，因此炔烃异构 体的数目比含同数碳原子的烯烃少。6 特性编辑 相对蒸气密度： （ 空气=1）：。蒸气压（kPa） : 4053C）。闪点 <-50 C。燃烧热： mol 键能: 837kJ/mol 稳

6、定性和反应活性:不稳定、非常活跃 。 禁配物:强氧化剂、强酸、卤素。 避免接触的条件:受热。 危险特性:极易燃烧爆炸。与空气混合能形成爆炸性 混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。 与氧化剂接触猛烈反应。与氟、氯等接触会发生剧烈 的化学反应。 能与铜、银、汞等的化合物生成爆炸性物质。 溶解性:微溶于乙醇，溶于丙酮、氯仿、苯。 简单炔烃的沸点、熔点以及密度，一般比碳原子数相 同的烷烃和烯烃要高一些。 这是由于炔烃分子较短小、细长，在液态和固态中，分子可以彼此很靠近，分子 间的范德华力（van der Waals作用力）很强。炔烃分子略极性比烯烃强。烯烃不易溶于水，而易溶 于石油醚、乙醚、苯和四氯化

7、碳中。一些炔烃的名称 及物理性质列入下表：一些常见炔烃的名称及物理性质化合物熔点/ c沸点/ c相对密度乙炔-82 （在压力下）-82 （升华）丙炔-231-丁炔-12281-戊炔-98401-己炔-124711-庚炔-801001-辛炔-701262- 丁炔-24272-戊炔-101562-己炔-88843-己炔-10581结构鉴别将乙炔通入银氨溶液或亚铜氨溶液中，则分别析出白 色和红棕色炔化物沉淀。其他末端炔烃也会发生上述反应，因此可通过以上反 应，可以鉴别出分子中含有的一OCH基团。 和炔烃的氧化一样，根据高锰酸钾溶液的颜色变化可 以鉴别炔烃，根据所得产物的结构可推知原炔烃的结 构。一元

8、取代乙炔通过硼氢化氧化可制得烯基硼烷，该 加成反应式反马氏规则的，烯基硼烷在碱性过氧化氢 中氧化，得烯醇，异构化后生成醛。二元取代乙炔，通常得到两种酮的混合物。聚合乙炔在不同的催化剂作用下，可有选择地聚合成链形 或环状化合物。例如在氯化亚铜或氯化铵的作用下， 可以发生二聚或三聚作用，生成苯。但这个反应苯的产量很低，同时还产生许多其他的芳 香族副产物，因而没有制备价值，但为研究苯的结构 提供了有力的线索。除了三聚环状物外，乙炔在四氢呋喃中，经氰化镍催 化，于2MPa 50C时聚合，可产生环辛四烯。目前尚未发现环辛四烯的重大工业用途，但该化合物 在认识芳香族化合物的过程中，起着很大的作用。以 往认

9、为乙炔不能在加压下进行反应，因为它受压后， 很容易爆炸。后来发现将乙炔用氮气稀释，可以安全地在加压下进 行反应，因而开辟了乙炔的许多新型反应，制备出许 多重要的化合物。环辛四烯就是其中一个。化学反应在水和高锰酸钾存在的条件下，温和条件：PH二时，RO CR' f RCO-OCR'剧烈条件：100°C 时，ROCR' f RCOOHR'COOH C卡 CR f CO2+ RCOOH炔烃与臭氧发生反应，生成臭氧化物，后者水解生成 a二酮和过氧化物，随后过氧化物将a二酮氧化 成羧酸。炔烃中CC的C是sp杂化，使得Csp H的a 键的电子云更靠近碳原子，增强了

10、 C-H键极性使氢原 子容易解离，显示“酸性”。电负性：sp>sp2>sp3,酸性大小顺序：乙炔乙烯> 乙烷。连接在C-C碳原子上的氢原子相当活泼，易被金 属取代，生成炔烃金属衍生物叫做炔化物。CHCH + Na CHCNa + 1/2H2f（条件 NH3） CHCH + 2Na CNaCNa + H2f （条件 NH3 190C 220C） C卡CH + NaNH CH三CNa + NH3fCH CH + Cu2Cl2 （ 2AgCI ）CCuCCu（ CAgCAg ） J + 2NH4CI +2NH3 （ 注意: 只有在三键上含有氢原子时才会发生，用于鉴定端基 炔R卡CH

11、。炔与带有活泼氢的有机物发生亲核加成反应：在氯化亚铜催化剂时：C卡CH+ HCN CH=C-CN 炔会发生聚合反应：2C卡CH CH2=C-HM CH（乙 烯基乙炔） + CH CH CH2=CHOC-CH=CH2（二乙 烯基乙炔）17测定展示编辑有机分子中的键长可用电子衍射、微波、红外或拉曼 光谱予以测定。乙烷、乙烯和乙炔中的碳碳键长和碳 氢键长如下所示：Hf 】33.7pm 厂 H108-6pm乙烯分子中键长120,7pmC H105.9pm乙炔分子中键长H、153.4pm H乙烷分子中键长上列图片显示，由于n键的出现，使碳碳间的距离缩 短，而且三键比双键更短。这是因为随着不饱和度的 增大

12、，两个碳原子之间的电子云密度也增大，所以碳 原子越来越靠近。上列数字还表明：碳氢化合物中的碳氢键的键长也不 是一个常数。这说明：键长除了与成键原子的不饱和度有关外，还 和参与成键的碳原子的杂化方式有关。即随着杂化轨 道中s成分的增大，碳碳键的键长缩短。乙烷、乙烯 和乙炔中的碳原子的s成分分别为25% 33唏口 50% 从sp3到sp，碳原子的s成分增大了一倍，所以碳碳 键的键长越来越短。由于杂化碳原子的s成分不同，丙烷、丙烯、丙炔中 的碳碳单键的键长是不等长的，s成分越多，碳碳单 键的键长越短，随着键长的缩短，原子间的键能将增 大。主要成分：含量：工业级%气味：工业品有使人不愉快的大蒜气味，例

13、如：乙炔, 由电石，碳化钙，俗称“臭石”可以制得。化学特性碳氢键的异裂也可以看做是一种酸性电离 （ionization ），所以将烃称为含碳酸。含碳酸的酸性可用pKa的值来判断，pKa越小，酸性 越强。末端炔烃与其它可以产生质子的化合物的酸性比较如下所示化合物构造式pKa （近似值）甲烷（烷烃）CH449乙烯（烯烃）CH2=CH240氨NH334丙炔（末端炔烃）CH3C=CH25乙醇CH3CH2OH水H2O上面的数据表明：末端炔烃的酸性大于末端烯烃，两 者又大于烷烃。这是因为轨道的杂化方式会影响碳原 子的电负性。一般来讲，杂化轨道中 s 成分越大，碳 原子的电负性就越大，所以在三C H中，形成

14、C H 键的电子对比末端烯烃中C H键和烷烃中的C H的 电子对更靠近碳原子，导致末端炔烃中的C- H键更易 于异裂，释放出质子，因而末端炔烃的酸性比末端烯 烃和烷烃强。所以，它们可与强碱反应形成金属化合物，称为炔化 物。乙炔一钠中的氢还可以和碱继续反应， 生成乙炔二钠。 二者皆为弱酸盐，与水作用很快即水解成乙炔和氢氧 化钠，但乙炔二钠比乙炔一钠更为激烈，几乎是爆炸 性的。乙炔一钠是制备一元取代乙炔，也叫做末端炔烃的重 要原料。与烷烃不同，炔烃不稳定并非常活跃，因此乙炔燃烧 发出大量的热，乙炔焰常用来焊接。制备 炔烃的一般制备是通过邻二卤化烷烃的脱卤化氢作 用，也可以通过金属炔化合物与一级卤化

15、烷反应制得。 在 Fritsch-Buttenberg-Wiechell 重排中，炔烃又溴 化乙烯基起始制得。炔烃也可以由醛通过 Corey-Fuchs 反应制得，亦可以通过 Seyferth-Gilbert 同素化制得。乙炔制作用煤或石油作原料，是生产乙炔的两种主要 途径。随着天然气化学工业的发展，天然气即将成为 乙炔的主要来源。电弧法甲烷在1500C电弧中经极短时间加热，裂解成乙炔，即：2CH4> C2H2+3H2A H=mol由于乙炔在高温很快分解成碳，故反应气须用水很快 地冷却，乙炔产率约 15%，改用气流冷却反应气，可 提高乙炔产率达 25%30%。裂解气中还含有乙烯、氢 和碳

16、尘。这个方法的总特点是原料非常便宜，在天然 气丰富的地区采用这个方法是比较经济的。石脑油也 可用此方法生产乙炔。 2电石法 以前这是大工业生产乙炔的唯一方法，即用焦炭和氧 化钙经电弧加热至 2200C,制成碳化钙(CaC2,它 再与水反应，生成乙炔和氢氧化钙：CaO+3C2200C >CaC2+CQ H=460KJ/molCaC2+2H2O>C2H2+Ca(OH)2 此法成本较高，除少数国家外，均不用此法。等离子法用石油和极热的氢气一起热裂制备乙炔，即把氢气在 35004000C的电弧中加热，然后部分等离子化的等 离子体氢（正负离子相等）于电弧加热器出口的分离 反应室中与气体的或气

17、化了的石油气反应，生成的产 物有：乙炔、乙烯（二者的总产率在 70%以上）以及 甲烷和氢气。乙炔过去是非常重要的有机合成原料，由于乙炔的生 产成本相当高，以乙炔为原料生产化学品的路线逐渐 被以其他化合物（特别是乙烯、丙烯）为原料的路线 所取代。纯的乙炔是带有乙醚气味的气体，具有麻醉作用，燃 烧时火焰明亮，可用以照明。工业乙炔不好闻气味是 由于含有硫化氢、磷化氢、以及有机磷、硫化合物等 杂质引起的。与乙烯、乙烷不同，乙炔在水中具有一 定的溶解度，但易溶于丙酮。液化乙炔经碰撞、加热 可发生剧烈爆炸，乙炔与空气混合、当它的含量达到 3 70%时，会剧烈爆炸。商业上为安全地处理乙炔， 把它装入钢瓶中，

18、瓶内装有多孔材料，如硅藻土、浮 石或木炭，再装入丙酮。丙酮在常压下，约可溶解相 当于它体积 25 倍的乙炔，而在下可溶解相当其体积 300倍的乙炔。乙炔和氧气混合燃烧，可产生 2800C 的高温，用以焊接或切割钢铁及其他金属。8 应用编辑制氯乙烯，氧炔焰。提纯 上述炔化物干燥后，经撞击会发生强烈爆炸，生成金 属和碳。故在反应完了时，应加入稀硝酸使之分解。 另外，由于氰负离子和银可形成极稳定的络合物，再 去炔化银中加入氰化钠水溶液可得回炔烃。如：RO CAg+2CNH2O RO CH+Ag（CN）2 +OH- 也可以通过这个反应提纯末端炔烃。卤化 末端炔烃与次卤酸反应，可以得到炔基卤化物。RO

19、CH+HOBrRO CBr+H2O 末端炔烃与醛、酮的反应。乙炔及末端炔烃在碱的催化下，可形成炔碳负离子， 作为亲核试剂与羰基进行亲核加成，生成炔醇。还原催化加氢 在常用催化剂钯、 铂或镍的作用下， 炔烃与 2 mol H2 加成，生成烷烃。中间产物难以分离得到。 若用 Lindlar （林德拉）催化剂（钯附着于碳酸钙及 小量氧化铅上，使催化剂活性降低）进行炔烃的催化 氢化反应，则炔烃只加 1 mol H2 得 Z 型烯烃。例如： 一个天然的含三键的硬脂炔酸，在该催化剂作用下， 生成与天然的顺型油酸完全相同的产物。 用硫酸钡作载体的钯催化剂在吡啶中也可以使碳碳三 键化合物只加1 mol H2,

20、生成顺型的烯烃衍生物。这 表明，催化剂的活性对催化加氢的产物有决定性的影 响。炔烃的催化加氢是制备 Z 型烯烃的重要方法,在 合成中有广泛的用途。 硼氢化炔烃与乙硼烷反应生成烯基硼烷,烯基硼烷 与醋酸反应,生成 Z 型烯烃。第一步反应是炔烃的硼 氢化反应,第二步反应是烯基硼的还原反应,总称硼 氢化还原反应。碱金属还原 炔类化合物在液氨中用金属钠还原, 主要 生成 E 型烯烃衍生物。氢化铝锂还原 炔烃用氢化铝锂还原也能得到 E 型烯 烃。9 加成反应编辑亲电加成 乙炔及其取代物与烯烃相似,也可以发生亲电加成反 应,但由于 sp 碳原子的电负性比 sp2 碳原子的电负性 强,使电子与 sp 碳原子

21、结合得更为紧密, 尽管三键比 双键多一对电子, 也不容易给出电子与亲电试剂结合, 因而使三键的亲电加成反应比双键的亲电加成反应 乙炔及其衍生物可以和两分子亲电试剂反应。先是与 一分子试剂反应，生成烯烃的衍生物，然后再与另一 分子试剂反应，生成饱和的化合物。不对称试剂和炔 烃加成时，也遵循马氏规则，多数加成是反式加成。 和卤素的加成卤素和炔烃的加成为反式加成。反应机理与卤素和烯 烃的加成相似，但反应一般较烯烃难。例如，烯烃可使溴的四氯化碳溶液立刻褪色，炔烃却 需要几分钟才能使之褪色。故分子中同时存在非共轭 的双键和叁键，在它与溴反应时，首先进行的是双键 的加成。又如，乙炔与氯的加成反应须在光或三

22、氯化铁或氯化 亚锡的催化作用下进行，中间产物为反二氯乙烯，最 后产物为 1,1,2,2- 四氯乙烷( CHCl2CHCl2)。 和氢卤酸的加成炔烃和氢卤酸的加成反应是分两步进行的，选择合适 的反应条件，反应可控制在第一步。这也是制卤化烯 的一种方法。一元取代乙炔与氢卤酸的加成反应遵循马氏规则。 当炔键两侧都有取代基时，需要比较两者的共轭效应 和诱导效应，来决定反应的区域选择性，但一般得到 的是两种异构体的混合物。和水加成 烯烃和水的加成常用汞盐作催化剂。例如，乙炔和水 的加成是在 10%硫酸和 5%硫酸亚汞水溶液中发生的。 水先与三键加成，生成一个很不稳定的加成物乙 烯醇 羟基直接和双键碳原子

23、相连的化合物称为烯 醇 。乙烯醇很快发生异构化， 形成稳定的羰基化合物。 炔烃与水的加成遵循马氏规则，因此除乙炔外，所有 的取代乙炔和水的加成物都是酮，但一元取代乙炔与 水的加成物为甲基酮，二元取代乙炔的加水产物通常 是两种酮的混合物。自由基 有过氧化物存在时，炔烃和溴化氢发生自由基加成反 应，得反马氏规则的产物。和氢氰酸加成 氢氰酸可与乙炔发生亲核加成反应。反应中CN受限于三键进行亲核加成形成碳负离子， 再与质子作用，完成生成丙烯腈的反应。上法因乙炔 成本较高，现世界上几乎都采用丙烯的氨氧化反应制 丙烯腈，反应过程是丙烯与氨的混合物在400500C，在催化的作用下用空气氧化。聚丙烯腈可用于合成纤维（腈纶） 、塑料、丁腈橡胶。 此外，丙烯腈电解加氢二聚，是一个新的成功合成己二腈的方法。己二腈加氢得己二胺，