乙烯是由兩個碳原子和四個氫原子組成的化合物,兩個碳原子之間以雙鍵連接。是最簡單的烯烴,分子式CH2=CH2。是合成纖維、合成橡膠、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、環(huán)氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸藥等,少量存在于植物體內,是植物的一種代謝產物,能使植物生長減慢,促進葉落和果實成熟。常溫下為無色易燃氣體。熔點-169℃,沸點-103.7℃。幾乎不溶于水,難溶于乙醇,易溶于乙醚和丙酮。乙烯分子里的C=C雙鍵的鍵長是1.33×10-10米,乙烯分子里的2個碳原子和4個氫原子都處在同一個平面上。它們彼此之間的鍵角約為120°。乙烯雙鍵的鍵能是615千焦/摩,實驗測得乙烷C—C單鍵的鍵長是1.54×10-10米,鍵能348千焦/摩。這表明C=C雙鍵的鍵能并不是C—C單鍵鍵能的兩倍,而是比兩倍略少。因此,只需要較少的能量,就能使雙鍵里的一個鍵斷裂。這是乙烯的性質活潑,容易發(fā)生加成反應等的原因。
在形成乙烯分子的過程中,每個碳原子以1個2s軌道和2個2p軌道雜化形成3個等同的sp2雜化軌道而成鍵。這3個sp2雜化軌道在同一平面里,互成120°夾角。因此,在乙烯分子里形成5個σ鍵,其中4個是C—H鍵(sp2—s)1個是C—C鍵(sp2—sp2);兩個碳原子剩下未參加雜化的2個平行的p軌道在側面發(fā)生重疊,形成另一種化學鍵:π鍵,并和σ鍵所在的平面垂直。如:乙烯分子里的C=C雙鍵是由一個σ鍵和一個π鍵形成的。這兩種鍵的軌道重疊程度是不同的。π鍵是由p軌道從側面重疊形成的,重疊程度比σ鍵從正面重疊要小,所以π鍵不如σ鍵牢固,比較容易斷裂,斷裂時需要的能量也較少。
生物合成途徑
1964年利伯曼(M.Liberman)等提出乙烯來自蛋氨酸。1979年亞當斯(D.A.Ada-ms)和楊(S.F.Yang)發(fā)現(xiàn)1-氨基環(huán)丙烷基羧酸(ACC)為乙烯生成的直接前體,并確定了植物體內乙烯生物合成的途徑Chemicalbook:蛋氨酸→腺苷蛋氨酸(SAM)→ACC→乙烯。催化SAM形成ACC的ACC合成酶是乙烯生成的主要限速因素,氨基乙氧基乙烯甘氨酸(AVG)、氨氧乙酸(AOA)等能有效地抑制這個反應。ACC還能形成結合物丙二?;鵄CC(MACC)。
乙烯是重要的有機化工基本原料,主要用于生產聚乙烯、乙丙橡膠、聚氯乙烯等用途石油化工最基本原料之一。在合成材料方面,大量用于生產聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡膠等;在Chemicalbook有機合成方面,廣泛用于合成乙醇、環(huán)氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多種基本有機合成原料;經鹵化,可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷;經齊聚可制α-烯烴,進而生產高級醇、烷基苯等。
生產方法:工業(yè)上采用的乙烯生產方法有石油烴裂解、乙醇催化脫水、焦爐煤氣分離等。由于石油和天然氣資源豐富,大規(guī)模生產Chemicalbook乙烯成本低、質量好。因此,大量乙烯主要用石油裂解法生產。乙醇催化脫水法只限于為精細化學品提供數(shù)量不大的乙烯的場合。
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