烷烃的性质

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卤化反应

? ? ? ? ?烷烃中的氢原子被卤原子取代的反应称为卤化反应(halogenation)。卤化反应包括氟化(fluorinate),氯化(chlorizate),溴化(brominate)和碘化(iodizate)。但有实用意义的卤化反应是氯化和溴化。


1.甲烷的氯化

? ?甲烷在紫外光或热(250~400℃)作用下,与氯反应得各种氯代烷。

? ? ?如果控制氯的用量,用大量甲烷,主要得到氯甲烷;如用大量氯气,主要得到四氯化碳。工业上通过精馏,使混合物一一分开。以上几个氯化产物,均是重要的溶剂与试剂。


甲烷氯化反应的事实是:


①在室温暗处不发生反应;

②髙于250℃发生反应;

③在室温有光作用下能发生反应;

④用光引发反应,吸收一个光子就能产生几千个氯甲烷分子;

⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存在,反应有一个诱导期,诱导期时间长短与存在这些杂质多少有关。根据上述事实的特点可以判断,甲烷的氯化是一个自由基型的取代反应。




2.甲烷的卤化


? ? ? ? 在同类型反应中,可以通过比较决定反应速率一步的活化能大小,了解反应进行的难易。

? ? ? ?氟与甲烷反应是大量放热的,但仍需+4.2KJ/mol活化能,一旦发生反应,大量的热难以移走,破坏生成的氟甲烷,而得到碳与氟化氢,因此直接氟化的反应难以实现。碘与甲烷反应,需要大于141KJ/mol的活化能,反应难以进行。氯化只需活化能+16.7KJ/mol,溴化只需活化能+75.3KJ/mol,故卤化反应主要是氯化、溴化。氯化反应比溴化易于进行。

? ? ? ? 碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷,但其逆反应很容易进行。

? ? ? ?由基链反应中加入碘,它可以使反应中止。



3.高级烷烃的卤化

? ? ? ? 在紫外光或热(250~400℃)作用下,氯、溴能与烷烃发生反应,氟可在惰性气体稀释下进行烷烃的氟化,而碘不能。

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硝化反应

烷烃与硝酸或四氧化二氮进行气相(400~450℃)反应,生成硝基化合物(RNO2)。 这种直接生成硝基化合物的反应叫做硝化(nitration),它在工业上是一个很重要的反应。它之所以重要是由于硝基烷烃可以转变成多种其它类型的化合物,如胺、羟胺、腈、醇、醛、酮及羧酸等。此外,硝基烷烃可以发生多种反应,故在近代文献中有关硝基烷烃的应用的报道日益增多。 在实验室中采用气相硝化法有很大的局限性,所以实验室内主要通过间接方法制备硝基烷烃。 气相硝化法制备硝基烷烃,常得到多种硝基化合物的混合物。


磺化及氯磺化

? ? ? ? 烷烃在高温下与硫酸反应,和与硝酸反应相似,生成烷基磺酸,这种反应叫做磺化(sulfonation)。

? ? ? ? 长链烷基磺酸的钠盐是一种洗涤剂,称为万博官网app安卓版下载_为什么万博 app挺稳的_万博苹果app客户端下载洗涤剂,例如十二烷基磺酸钠即其中的一种。

? ? ? ? 高级烷烃与硫酰氯(或二氧化硫和氯气的混合物)在光的照射下,生成烷基磺酰氯的反应称为氯磺化。磺酰氯这个名称是由硫酸推衍出来的。硫酸去掉一个羟基后剩下的基闭称为磺(酸)基,磺(酸)基和烷基或其它烃基相连而成的化合物统称为磺酸。磺酸中的羟基去掉后,就得磺酰基,它与氯结合,就得磺酰氯。

? ? ? ? 磺酰氯经水解,形成烷基磺酸,其钠盐或钾盐即上述的洗涤剂。其反应机理与烷烃的氯化很相似。



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