书城科普读物智慧百科(科学卷)
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第7章 有机化学(2)

一种共轭二烯,分子式为CH2=C(CH3)CH=CH2又称2-甲基-1,3-丁二烯。异戊二烯是无色液体,熔点-146℃,沸点34℃,相对密度0.6810(20/4℃)。不溶于水,能与乙醇、乙醚、丙酮和苯等溶剂混溶。容易自身聚合或与别的不饱和化合物共聚合。在齐格勒催化剂存在下聚合,生成顺-1,4-聚异戊二烯,其结构和性能相当于天然橡胶;少量异戊二烯与异丁烯共聚,生成丁基橡胶。从植物中得到的一些化合物的分子式为C5H8的倍数,有的化合物热解时生成异戊二烯。工业上由异戊烷或甲基丁烯的催化去氢生产;或从轻油裂化生产乙烯的副产物中提取;或用丙烯合成。丙烯在三烷基铝存在下二聚,生成的2-甲基-1-戊烯在酸性催化剂存在下异构化为2-甲基-2-戊烯,后者热解生成异戊二烯和甲烷。

乙炔

乙炔又称电石气,结构简式HCCH,是最简单的炔烃。它是一种无色、无味、易燃的气体,微溶于水,易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂,化学性质很活泼,能起加成、氧化、聚合及金属取代等反应。乙炔能使高锰酸钾溶液的紫色褪去,反应的化学方程式为:

3CHCH+10KMnO4+2H2O→6CO2↑+10KOH+10MnO2↓

在适宜条件下,三分子乙炔能聚合成一分子苯。乙炔还能与金属发生取代反应:将乙炔通入溶有金属钠的液氨里有氢气放出。乙炔与银氨溶液反应,产生白色乙炔银沉淀因为乙炔分子里碳氢键是以SP-S重叠而成的。碳氢里碳原子对电子的吸引力比较大些,使得碳氢之间的电子云密度近碳的一边大得多,而使碳氢键产生极性,给出H+而表现出一定的酸性。乙炔可用以照明、焊接及切断金属(氧炔焰),也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。纯品乙炔为无色略带芳香气味的气体,自电石制取的乙炔含有磷化氢、砷化氢、硫化氢等杂质而具有特殊的刺激性蒜臭和毒性;常压下不能液化,升华点为-83.8℃,在1.19×105Pa压强下,熔点为-81℃;易燃易爆,空气中爆炸极限很宽,为2.5%-80%;难溶于水,易溶于石油醚、乙醇、苯等有机溶剂,在丙酮中溶解度极大,在1.2MPa下,1体积丙酮可以溶解300体积乙炔,液态乙炔稍受震动就会爆炸,工业上在钢筒内盛满丙酮浸透的多孔物质(如石棉、硅藻土、软木等),在1-1.2MPa下将乙炔压入丙酮,安全贮运。

环丙烷

环丙烷又叫三亚甲基,分子式为C3H6,分子量为42.08。它是一种无色气体,有石油醚类似的气味,熔点(℃)为-126.6,沸点(℃)是-33,相对密度(水=1)是0.72(-79℃),相对蒸气密度(空气=1)为1.88,引燃温度(℃)是500,爆炸上限%(V/V)10.4,爆炸下限%(V/V)2.4。环丙烷微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。工业上主要用于有机合成,医药上可作麻醉剂。动物吸入超过一定浓度的环丙烷时会引起血压下降,导致呼吸麻痹而死亡。在工业生产和使用中,本品一般对人体无明显危害。近来国外首例报道一青年因吸入环丙烷而死于一间仓库内。尸解见肺充血和出血性水肿,气管充血,并较早发生细胞自溶现象。环丙烷易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热极易燃烧爆炸。气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。

金刚烷

金刚烷是一种脂环烃,分子式C10H16,分子中碳原子的排列方式相当于金刚石晶格中的部分碳原子排列,存在于石油中,含量约为百万分之四。它是一种无色晶体,它的结构高度对称,分子接近球形,在晶格中能紧密堆积。熔点268℃(封管),相对密度1.07。容易结晶。它的桥头碳原子(即1,3,5,7)上的氢易发生取代反应。例如金刚烷与过量溴作用,生成1-溴金刚烷;与二氧化氮在175℃下反应,生成1-硝基金刚烷;用三氧化铬和乙酸氧化,生成1-金刚醇。金刚烷也可由四氢二聚环戊二烯在无水氯化铝存在下异构化制得。它的衍生物可以用作药物,例如1-氨基金刚烷盐酸盐和1-金刚烷基乙胺盐酸盐能防治由A2病毒引起的流行性感冒。

苯是一种无色、具有特殊芳香气味的液体,能与醇、醚、丙酮和四氯化碳互溶,微溶于水。苯具有易挥发、易燃的特点,其蒸气有爆炸性。经常接触苯,皮肤可因脱脂而变干燥,脱屑,有的出现过敏性湿疹。长期吸入苯能导致再生障碍性贫血。

苯主要来自建筑装饰中大量使用的化工原料,如涂料、木器漆、胶粘剂及各种有机溶剂。在涂料的成膜和固化过程中,其中所含有的甲醛、苯类等可挥发成分会从涂料中释放,造成污染。国际卫生组织已经把苯定为强烈致癌物质,长期吸入会破坏人体的循环系统和造血机能,导致白血病。此外,妇女对苯的吸入反应格外敏感,妊娠期妇女长期吸入苯会导致胎儿发育畸形和流产,专家们称之为“芳香杀手”。

甲苯

甲苯是有机化合物属芳香烃,分子式为C7H8。在常温下呈液体状,无色、易燃。它的沸点为110.8℃,凝固点为-95℃,密度为0.866g/cm3。甲苯温度计正是利用了它的凝固点比水低,可以在高寒地区使用而它的沸点又比水的沸点高,可以测110.8℃以下的温度。因此从测温范围来看,它优于水银温度计和酒精温度计。另外甲苯比较便宜,故甲苯温度计比水银温度计也便宜。甲苯不溶于水,但溶于乙醇和苯的溶剂中。甲苯容易发生氯化,生成苯-氯甲烷或苯三氯甲烷,它们都是工业上很好的溶剂;它还容易硝化,生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯,它们都是染料的原料;它还容易磺化,生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸,它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质,因此它可以制造梯思梯炸药。

二甲苯

二甲苯的结构式C6H4(CH3)2。它是一种无色透明液体,属于芳香烃类,人在短时间内吸入高浓度的甲苯或二甲苯,会出现中枢神经麻醉的症状,轻者头晕、恶心、胸闷、乏力,严重的会出现昏迷甚至因呼吸循环衰竭而死亡,主要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶等,隐藏在油漆、各种涂料的添加剂以及各种胶粘剂、防水材料中,还可来自燃料和烟叶的燃烧。

二甲苯为无色透明液体,包括邻、间、对三种异构体的混合物,具有特殊臭味,易燃。与乙醇、氯仿或乙醚能任意混合,在水中不溶。沸程为137~140℃。溶解性:不溶于水,溶于乙醇和乙醚。有毒性。一般为对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯及乙基苯的混合物。级别一般为净水3℃和5℃馏程的优级品和一级品。二甲苯广泛用于有机溶剂和合成医药、涂料、树脂、染料、炸药和农药等。

萘是工业上最重要的稠环芳烃。纯品为具有香樟木气味的白色晶体,熔点80.3℃。主要用于生产邻苯二甲酸酐、染料中间体、橡胶助剂和杀虫剂等。1958年以来,代替滴滴涕等氯化产品的甲萘威投产后,用作杀虫剂原料的比例有所增加。萘的用途分配,各国有所不同,大致用于生产邻苯二甲酸酐约占70%,染料中间体(如β-萘酚)和橡胶加工助剂约占15%,杀虫剂约占6%,鞣革剂约占4%,染料生产较少的国家,如美国则用于生产杀虫剂的比例较大。

1819年德国人A.加登首先从煤焦油中发现萘。20世纪50年代以前,萘主要从煤焦油中分离得到,称焦油萘。50年代以后,开发从石油重芳烃馏分(见催化重整)中甲基萘脱烷基制萘(称石油萘)的生产方法,1961年由美国阿什兰石油炼制公司实现工业化。60年代末,由于生产邻苯二甲酸酐的原料开始由萘改用邻二甲苯,石油萘不再发展。目前,各国石油萘所占比例差别很大,其中美国较大,西欧及日本则少得多。二十多年来,萘生产技术的进展在于产品的提纯和脱硫工艺的改进。

蒽别名多环芳烃(PAH),绿油脑,分子式C14H10,分子量178.22,熔点217℃,沸点345℃,相对密度(水=1)1.24,相对密度(空气=1)6.15,危险标记20(腐蚀品)。蒽是浅黄色针状结晶,有蓝色萤光,蒸汽压0.13kPa/145℃,闪点:121℃。它不溶于水,溶于乙醇、乙醚,化学性质稳定,主要用于蒽醌生产,也用作杀虫剂、杀菌剂、汽油阻凝剂等,人体容易吸入、食入、经皮吸收导致中毒,但是其纯品基本无毒。工业品因含有菲、咔唑等杂质,毒性明显增大。由于本品蒸气压很低,故经吸入中毒可能性很小。对皮肤、粘膜有刺激性;易引起光感性皮炎。

菲的分子式为C14H10,分子量为178.23。它是一种无色、有荧光、单斜形片状晶体,熔点(℃)100.35,沸点(℃)340,相对密度(水=1)1.06,闪点(℃)171。菲不溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯、二硫化碳、乙酸等,主要用于合成树脂、植物生长激素、还原染料、鞣料等方面,,菲经氢化制得全氢菲可用于生产喷气飞机的燃料。人对菲的嗅觉阈浓度为1000mg/m3,有致敏作用,未见职业中毒的报道。菲可燃,具致敏性,遇明火、高热可燃,受高热分解,放出刺激性烟气。

茚是很易聚合的一种烃类液体,分子式为C9H8,由煤焦油蒸馏或石油裂解制得,主要用于制备树脂,有机化合物,无色液体,化学性质活泼,容易产生聚合反应,是制造合成树脂的原料。