任务三　乙炔及炔烃的识用

实例分析

乙炔主要应用于金属的加热及热处理、金属切割、焊接、仪器分析等。乙炔是重要的基本有机化工原料之一，从乙炔出发可以合成数千种化合物。因此，乙炔及其衍生物在合成塑料、合成纤维、合成橡胶、医药、农药、染料、香料、溶剂、黏合剂、表面活性剂以及有机导体和半导体等许多工业领域具有广泛用途。

一、乙炔

炔烃分子中含有碳碳三键C≡C。乙炔是最简单的炔烃。

1.物理性质

乙炔俗名电石气，纯净的乙炔是无色、无臭气体，密度1.16g·L-1（标准状况），比空气稍轻，微溶于水，易溶于酒精、丙酮、苯、乙醚等有机溶剂。

2.分子结构

乙炔的分子式为C2H2，构造简式HC≡CH，含有一个C≡C键。炔烃分子中，组成三键的碳原子为sp杂化，两个碳原子各以一个sp杂化轨道相互重叠形成C—Cσ键，以另一个杂化轨道各与一个氢原子1s轨道重叠形成C—Hσ键，三个σ键轴在一条直线上，所以，乙炔分子为直线形分子。每个碳原子中还有未参与杂化的2个p轨道，分别两两重叠形成2个互相垂直的π键，如图4-6所示。

π电子云是以C—C键为轴对称分布，相对比较稳定。因此不像烯烃那样易受亲电试剂的进攻。所以炔烃进行亲电加成的反应速率不如烯烃快。例如：

3.化学性质和用途

乙炔分子中含有，和烯烃一样可发生加成反应和氧化反应。除此之外炔烃分子中三键碳上连接的氢具有微弱的酸性，可以成盐和烷基化反应。

（1）微弱酸性

乙炔中的碳为sp杂化，轨道中s成分较大，核对电子的束缚能力强，电子云靠近碳原子，使乙炔分子中的C—H键极性增加。例如：

反应类似于酸、水与碱金属的反应。与无机酸的酸性相比，乙炔的酸性比水还弱，没酸味，不能使石蕊试纸变红。为了与无机酸区别，称之为碳素酸。

（2）加成反应

①加氢。在镍、铂、钯等催化剂存在下，乙炔氢化一般得到烷烃，很难得到烯烃。

若用活性较低的林德拉（Lindlar）催化剂（沉淀在BaSO4或CaCO3上的金属钯，加喹啉或醋酸铅使钯部分中毒，从而降低活性），可使反应停留在烯烃的阶段。

某些有机合成需要高纯度的乙烯，而从石油裂解气中获得的乙烯含有少量乙炔，可用控制加氢的方法将其转化成乙烯，以提高乙烯的纯度。

②加卤素。乙炔容易与氯或溴发生加成反应。例如，乙炔与溴的加成反应分两个阶段进行。

在较低温度下，反应可控制在邻二卤代烯烃阶段。

炔烃可使溴水褪色，可用于的检验。

③加卤化氢。在有催化剂存在条件下加热，乙炔能与氯化氢加成反应生成氯乙烯。

氯乙烯聚合可得聚氯乙烯，聚氯乙烯可制成塑料。

乙炔与氯化氢加成是工业上早期生产氯乙烯的主要方法。但因能耗大、汞催化剂有毒，目前主要采用乙烯为原料的氧氯化法。

不对称炔烃与卤化氢加成遵守马氏规则，得到卤代烯烃或卤代烷。

但在过氧化物存在下与HBr加成将违反马氏规则。

④加水。在硫酸及汞盐的催化下，乙炔与水加成，首先生成不稳定的烯醇，烯醇经分子内重排，转变成乙醛。

不对称炔烃与水加成也遵守马氏规则，产物为酮。

上述反应是工业上制乙醛和丙酮的方法之一。

⑤乙烯基化反应。炔烃除了能发生上述与烯烃相似的加成反应外，炔烃还能和一些与烯烃不能发生加成反应的试剂作用。这些反应中，最重要的是乙炔与HCN、CH3OH、CH3COOH的加成。

丙烯腈是合成聚丙烯腈（）的单体，聚丙烯腈就是俗称的人造羊毛——腈纶。

甲基乙烯基醚是一个重要的单体，可聚合成高分子化合物，用作涂料、增塑剂和黏合剂等。

这是目前工业上生产乙酸乙烯酯（常称醋酸乙烯酯）的主要方法之一，醋酸乙烯酯是生产合成纤维——维尼纶的主要原料。

乙炔与HCN、醇、羧酸反应后的产物都含有乙烯基，所以称为乙烯基化反应。

（3）聚合反应

乙炔的加成聚合反应是炔烃中最重要的聚合反应。在不同的反应条件下，产物也不一样。

乙炔的二聚物与HCl加成的产物2-氯-1，3-丁二烯是合成氯丁橡胶的单体。

在齐格勒-纳塔催化剂存在下，乙炔还可聚合成高分子化合物——聚乙炔。

聚乙炔是结晶性高聚物半导体材料，具有不溶解、不熔化、高电导率等特点。

从乙炔出发可以合成塑料、橡胶、纤维以及许多有机合成的重要原料和溶剂，因此乙炔是一种重要的有机化工原料。

（4）氧化反应

①燃烧。乙炔在氧气中的燃烧，生成二氧化碳和水，同时产生大量热。

氧炔焰可达3000℃以上的高温，广泛用作切割和焊接金属。

乙炔易燃易爆，与一定比例的空气混合后可形成爆炸性混合物，其爆炸极限为2.55％～80.8％（体积分数）。乙炔在加压下不稳定，液态乙炔受到震动会爆炸，因此使用时必须注意安全。乙炔溶于丙酮时很稳定。工业上在贮存乙炔的钢瓶中充填浸透丙酮的多孔物质（如石棉），再将乙炔压入钢瓶，就可以安全地运输和使用了。

②被高锰酸钾氧化。炔烃易被高锰酸钾氧化，碳碳三键完全断裂，反应现象类似烯烃与高锰酸钾的反应。不同结构的炔烃，氧化产物不同。

根据氧化产物可推测炔烃的结构。

（5）炔氢原子的反应

与三键碳原子直接相连的氢原子叫做炔氢原子。三键碳原子的电负性较强，因此炔氢原子比较活泼，可以被某些金属原子（或离子）取代，生成金属炔化物。

①与钠或氨基钠反应。含有炔氢原子的炔烃与金属钠或氨基钠作用时，炔氢原子被钠原子或钠离子取代，生成炔化钠。例如：

炔化钠性质活泼，在有机合成上用来与卤代烃反应作为增长碳链的方法之一。

【例4-4】由乙烯和丙炔合成2-戊烯。

解　

合成分四步进行：首先由乙烯制备溴乙烷，第二步由丙炔制备丙炔钠，第三步由丙炔钠与溴乙烷作用制得2-戊炔，最后一步用Lindlar催化剂控制加氢，使2-戊炔转变为2-戊烯。

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解合成题不必写出每一个完整的反应方程式，只要写出原料、中间体、产物的构造简式。每一步中的副产物不必写出，并在箭头的上下写出必要的试剂和条件。

②与硝酸银或氯化亚铜的氨溶液反应。含有炔氢原子的炔烃与硝酸银或氯化亚铜的氨溶液作用，炔氢原子可被Ag+或Cu+取代，生成灰白色的炔化银或红棕色的炔化亚铜沉淀。

上述反应常用来鉴别乙炔及具有型结构的炔烃。

注意：炔化银或炔化亚铜在干燥状态下，受热或震动容易爆炸，实验完毕后加稀硝酸使其分解。

二、炔烃

链烃分子中含有碳碳三键（）的不饱和烃叫做炔烃。除乙炔外，炔烃还包括丙炔、丁炔等。

丙炔　　

丁炔　　

炔烃的同系物也依次相差一个或几个CH2原子团，但它们比同数目碳原子的烯烃少了两个氢原子。炔烃的通式为CnH2n-2（n≥2）。

1.炔烃的性质

炔烃的物理性质与烯烃相似，一般也随碳原子数目的增加而有规律地变化。在常温下，C2～C4的炔烃是气体，C5～C15的炔烃是液体，C16以上的炔烃是固体。炔烃的熔沸点都随碳原子数目的增加而升高。一般比相应的烷烃、烯烃略高。这是因为碳碳三键键长较短，分子间距离较近，作用力较强的缘故。炔烃相对密度小于1。相同碳原子数的烃的相对密度为炔烃>烯烃>烷烃。炔烃难溶于水，易溶于乙醚、石油醚、丙酮、苯和四氯化碳等有机溶剂。

炔烃的化学性质与乙炔相似。

2.炔烃的同分异构

乙炔是直线形结构，因此炔烃的同分异构没有顺反异构，只有构造异构。简单的乙炔和丙炔没有构造异构，含4个碳原子以上的炔烃的构造异构有碳链异构和官能团位置异构。

由于炔烃是线形分子，三键碳原子上不能有支链，所以炔烃的异构体比相同碳原子的烯烃少。

3.炔烃的命名

（1）炔烃的系统命名

炔烃的命名原则和烯烃相似，只将“烯”字改为“炔”字即可。

（2）炔烃衍生物的命名

炔烃衍生物的命名是以乙炔为母体，把其它基团看作是乙炔的烷基衍生物来命名。炔烃衍生物的命名法只适用于比较简单的炔烃。

（3）烯炔的命名

分子中同时含有双键和三键的链烃称为烯炔。在系统命名时，选择含有双键和三键在内的最长碳链为主链；碳链编号从最靠近双键或三键的一端开始，使不饱和键的编号尽可能小，命名时先烯后炔。若双键和三键位次相同，则应使双键编号为最小。

练一练

1.命名下列化合物。

2.写出下列反应。