炔烴
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炔字是新造字,左邊的火取自「碳」字,表示可以燃燒;右邊的夬取自「缺」字,表示氫原子數和化合價比烯烴更加缺少,意味著炔是烷(完整)和烯(稀少)的不飽和衍生物。
結構
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炔鍵(碳-碳三鍵)里的碳原子採取sp混成:每個碳原子擁有2個p軌域和2個sp混成軌域。兩個來自不同碳原子的sp軌域重疊形成一個 sp-sp σ鍵。一個原子的兩個p軌域分別於另外一個原子的兩個p軌域重疊,形成兩個π鍵,這樣一共就有3個鍵。剩下每一個原子的sp軌域可以與其他原子形成σ鍵,例如,都與氫原子結合就形成了乙炔。兩個sp軌域分別在原子的兩側,互相對稱:在乙炔中,H-C-C 的鍵角是180°。因為共有六個電子參與成鍵,所以三鍵的鍵能很高,有837千焦/摩。其中σ鍵貢獻369千焦/摩,第一個π鍵貢獻268千焦/摩,第二個π鍵稍弱,只有202千焦/摩。三鍵中兩個碳的距離僅121皮米,對比烯烴為134皮米,烷烴有153皮米。
化學性質
[編輯]與烷烴不同,炔烴不穩定並且非常活躍。因此乙炔燃燒發出大量的熱,乙炔焰常被用來焊接。
例子
[編輯]最簡單的炔烴是乙炔。
末端炔烴和內部炔烴
[編輯]末端炔烴至少有一個氫原子連接在經過sp混成的碳上(即連接在三鍵碳上,一個例子就是丙炔)。
非末端炔烴中,是除了氫以外的其它原子或官能基連接在經過sp混成的碳上,通常是另外一個碳原子,但也可能是一個雜原子。一個很好的例子是2-戊炔,其中一個甲基連接在三鍵一端,三鍵另外一端則是連接的一個乙基。
末端炔烴可以和銀氨錯合物或者(亞)銅氨錯合物反應生成白色的端炔銀和暗紅色的端炔銅(1價),這兩者都不溶於水。此反應可以用於鑑定末端炔烴。
金屬炔化合物
[編輯]一個末端炔烴和一個強鹼(例如:鈉,胺基鈉,正丁基鋰或格林尼亞試劑)反應,生成末端炔烴的陰離子(一個金屬炔化合物)。乙炔呈酸性。pKa 為25,介於氨(35)和乙醇(16)之間。有這樣的酸性和電子所在的sp混成軌域中s所占的比重較大有關,在s軌域中的電子更傾向於靠近帶正電的原子核因此能量較低,故帶負電的炔陰離子比較穩定。
合成
[編輯]炔烴的一般製備是通過鄰二鹵化烷烴的脫鹵化氫作用,也可以通過金屬炔化合物與一級鹵化烷反應製得。在Fritsch-Buttenberg-Wiechell重排反應中,炔烴由溴化乙烯基起始製得。
炔烴也可以由醛通過Corey-Fuchs反應製得,亦可以通過Seyferth-Gilbert同素化製得。
乙炔的製備
[編輯]乙炔可由碳化鈣和水反應製備:先將碳酸鈣加熱產生氧化鈣和二氧化碳,再將氧化鈣和碳加熱至攝氏3000度,產生碳化鈣(電石)和一氧化碳,最後將碳化鈣加水混和便產生乙炔和氫氧化鈣。
反應
[編輯]炔烴能參與很多的有機反應。
- 親電加成反應
- 環加成
- Diels-Alder反應,和2-吡喃酮經過消去二氧化碳後合成芳香化合物
- Azide alkyne Huisgen環加成,生成三氮雜茂(三唑),此反應亦為點擊化學之經典反應
- Bergman環加成,與烯炔化合物生成芳香化合物
- 炔的三分子縮合,生成芳香化合物
- 不規則炔經過炔換位生成新的炔烴化合物
- Pauson–Khand反應中,炔烴、烯烴和一氧化碳發生[2+2+1]環加成
- 金屬炔化合物的親核取代反應
- 與烷基鹵化物形成新的碳碳鍵
- 金屬炔化合物的親核加成反應
- 硼氫化-氧化反應,炔烴和有機硼化合物生成乙烯基硼烷
- 被過錳酸鉀氧化分解,生成羰基酸
- 由強鹼導致的炔鍵在長鏈上的移動
參考資料
[編輯]- ^ 《化學命名原則》,第四版,國立編譯館,2004. [2018-05-03]. (原始內容存檔於2021-02-10).
- ^ 中華民國教育部重編國語辭典修訂本 - 烴. [2017-08-27]. (原始內容存檔於2021-02-06).
- ^ 烃的拼音_百度汉语. [2018-05-09]. (原始內容存檔於2021-05-08).
4. 炔的發音
參見
[編輯]外部連結
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