该脂族烃是那些缺乏芳香,而不是在一个嗅觉,但至于化学稳定性。如今,以这种方式对碳氢化合物进行分类过于模糊和不精确,因为它无法区分各种类型的非芳香族碳氢化合物。
因此,我们有脂族烃和芳族烃。后者由其基本单位识别:苯环。另一方面,其他可以采用任何分子结构:直链,支链,环状,不饱和,多环;只要它们没有苯等共轭体系
打火机中的液体燃料由脂肪烃的混合物组成。资料来源:Pixnio。
“脂肪族”一词源于希腊语“ aleiphar”,意为脂肪,也用于指油。因此,在19世纪,这种分类被指定为从油性提取物中获得的碳氢化合物。而芳香烃则从树木和芳香树脂中提取。
但是,随着有机化学基础的巩固,人们发现存在一种区别于碳氢化合物的化学性质,甚至比其天然来源更重要:芳香性(而不是香气)。
以此方式,脂肪族烃不再仅仅是从脂肪中获得的那些,而是所有缺乏芳香性的那些。在这个家族中,我们有烷烃,烯烃和炔烃,无论它们是线性的还是环状的。这就是为什么“脂族”被认为是不精确的。尽管解决一些一般方面很有用。
例如,当您说脂肪族的“末端”或“链”时,您指的是不存在芳香环的分子区域。在所有脂族烃中,最简单的定义是甲烷CH 4。而苯是最简单的芳香烃。
脂肪烃的性质
脂族烃的性质根据所考虑的不同而不同程度地变化。低分子量和高分子量,以及直链,支链,环状或多环的那些,甚至具有惊人的三维结构的那些;与古巴一样,呈立方体状。
但是,有一些一般性可以提及。大多数脂族烃是疏水性的和非极性的气体或液体,其中一些比其他的更非极性,因为即使碳链包含卤素,氧,氮或硫原子的那些也包括在内。
同样,它们是易燃化合物,因为它们在空气中以最小的热源就易于氧化。如果我们增加其高挥发性,由于将脂肪族分子结合在一起的弱分散相互作用,该特性将变得更加危险。
例如,我们在丁烷中看到这种情况,丁烷是一种可以像丙烷一样相对容易地液化的气体。两者均具有高挥发性和易燃性,使其成为烹饪气体或打火机中的活性成分。
当然,随着分子量的增加,这种挥发性趋于降低,并且烃产生越来越粘稠的油性液体。
命名法
碳氢化合物的术语差异甚至超过其性质。如果它们是烷烃,烯烃或炔烃,则遵循IUPAC规定的相同规则:选择最长的链,将最低的指示剂编号分配给最取代的末端或反应性最高的杂原子或基团。
以这种方式,已知在每个碳上发现每个取代基,或什至不饱和键(双键或三键)。在环状烃的情况下,名称之前是按字母顺序列出的取代基,然后是“环”一词,计算构成环碳的碳数。
例如,考虑以下两个环己烷:
两个环己烷,被分类为脂肪烃。资料来源:加布里埃尔·玻利瓦尔(GabrielBolívar)。
环己烷A称为1,4-二甲基环己烷。如果该环为五个碳原子,则为1,4-二甲基环戊烷。同时,由于环己烷B寻求使用最低的指标,因此被称为1,2,4-三甲基环己烷,而不是1,4,6-环己烷。
现在,对于具有奇异结构的碳氢化合物,命名法可能变得非常复杂。对于他们来说,有更具体的规则,必须分别和仔细地加以解释;就像二烯,萜烯,多烯和多环化合物一样。
反应
燃烧
幸运的是,这些烃的反应变化较小。其中之一已经被提及:它们容易燃烧,根据杂原子(Cl,N,P,O等)的存在,容易燃烧产生二氧化碳和水以及其他氧化物或气体。但是,CO 2和H 2 O是燃烧的主要产物。
加成
如果它们不饱和,它们会发生加成反应。也就是说,它们遵循特定的机理将小分子作为取代基并入其骨架。在这些分子中,我们有水,氢和卤素(F 2,Cl 2,Br 2和I 2)。
卤化
另一方面,脂族烃在紫外线(hv)和热的作用下会破坏CH键,从而将它们更改为CX键(CF,C-Cl等)。这是卤化反应,在非常短链的烷烃(例如甲烷或戊烷)中观察到。
开裂
脂肪烃,特别是长链烷烃可能发生的另一种反应是热裂解。它由提供大量热量组成,以使热能破坏DC键,从而由大分子形成在燃料市场上价值更高的小分子。
上面的四个反应是脂族烃可能经历的主要反应,燃烧是所有反应中最重要的,因为它不区分任何化合物。所有人都会在氧气的存在下燃烧,但并非所有人都会添加分子或分解成小分子。
种类
脂肪烃类由无数的化合物组成,这些化合物又以更特定的方式分类,表明它们的不饱和度以及它们具有的结构类型。
根据它们的不饱和度,我们有烷烃(饱和的),烯烃和炔烃(不饱和的)。
烷烃的特征是具有单个CC键,而在烯烃和炔烃中,我们分别观察到C = C和C≡C键。可视化它们的一种非常通用的方法是将烷烃的碳骨架视为曲折和弯曲的链,对于烯烃来说是“正方形”,对于炔烃来说是“直线”。
这是由于双键和三键的旋转存在能量和空间限制,从而“硬化”了其结构。
烷烃,烯烃和炔烃可以是支链,环状或多环的。这就是为什么环烷烃,环烯烃,环烷烃以及诸如十氢萘(具有双环结构),金刚烷(类似于棒球帽),庚烯,戈南等化合物也被视为脂肪族烃的原因。
其他类型的烃也来自烯烃,例如二烯(具有两个双键),多烯(具有多个交替的双键)和萜烯(衍生自异戊二烯,二烯的化合物)。
应用领域
同样,这些烃的用途可以根据所考虑的烃而变化。然而,在特性和反应部分中清楚地表明它们全部燃烧,不仅释放出气态分子,还释放出光和热。因此,它们是储能器,可用作燃料或热源。
这就是为什么它们在本生燃烧器中用作汽油,天然气的一部分的原因,并且通常能够起火。
最著名的例子之一是乙炔HC≡CH,它的燃烧可使样品的金属离子在分析测试中进行的原子吸收光谱法中被激发。同样,产生的火也可用于焊接。
液体脂族烃,例如石蜡,经常用作脂肪的提取溶剂。此外,其溶剂作用可用于去除污渍,搪瓷,油漆,或仅用于制备某些有机化合物的溶液。
分子量最高的物质,无论是粘性的还是固体的,都用于生产树脂,聚合物或药物。
关于“脂族”一词,通常用于指大分子中缺乏芳香性的那些区域。例如,沥青质在表面上被描述为具有脂族链的芳核。
例子
首先,有人说甲烷是最简单的脂肪烃。随后是丙烷,CH 3 CH 2 CH 3,丁烷,CH 3 CH 2 CH 2 CH 3,戊烷,CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3,辛烷,壬烷,癸烷等,每次均具有烷烃更长。
对于乙烯,CH 2 = CH 2,丙烯,CH 3 CH = CH 2,丁烯,CH 3 CH 2 CH = CH 3以及其余的炔烃,情况相同。如果有两个双键,则为二烯,如果有两个以上,则为多烯。同样,同一骨架中可能存在双键和三键,从而增加了结构复杂性。
在环烷烃中,我们可以提及环丙烷,环丁烷,环戊烷,环己烷,环庚烷,环辛烷以及环己烯和环己烷。支链衍生物又从所有这些烃中获得,可用的实例(例如1,4-二甲基环己烷)成倍增加。
在最具代表性的萜烯中,我们有柠檬烯,薄荷醇,pin烯,维生素A,角鲨烯等。聚乙烯是被-CH 2 -CH 2-单元饱和的聚合物,因此它也是这些烃的一个例子。在前面的部分中已经引用了其他示例。
参考文献
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