高中化学烷烃的性质

烷烃的性质

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。

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，称为合成洗涤剂，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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