中文名: 丙烯
沸 點: -47.7 ℃
水溶性: 不溶于水,溶于有機溶劑
外 觀: 無色、無臭、稍帶有甜味的氣體
應 用: 生產聚丙烯,制備丙烯腈、環氧丙烷等
安全性描述: 低毒類物質,易燃
理化性質
丙烯在常壓下是一種無色氣體,比空氣略重,有輕微芳香味。與其它烯烴相比,在同樣溫度時丙烯的傳遞性質比乙烯要低,而比丁烯要高。液態時,在相同溫度和各自沸點溫度下,丙烯比丁烯或更重烯烴具有較高的粘度、表面張力和密度。以每克物料計,丙烯的焓和熵比丁烯要高得多,而焓僅為乙烯的一半。
化學性質
聚合
丙烯的化學性質由它的雙鍵和烯丙基上的氫原子所決定。丙烯分子結構中,由于僅在主平面上的投影顯示出低度對稱性,使得它成為最小的穩定態不飽和碳氫化合物。這種不對稱性,同樣也表現在丙烯的偶極矩僅為0.35D,容易發生各種不同類型的化學反應。1位和2位上的碳原子同乙烯分子結構一樣,在同一個三角形平面上,由于雙鍵的存在而不能自由旋轉而3位碳原子象甲烷一樣處于四面體內,可以自由旋轉,烯丙基上的氫原子為該碳原子所吸引。烯丙基上的氫原子是使得它的化學性質與乙烯不同的主要原因 。
丙烯分子可以進行自身加成反應,當用磷酸、氟化硼或硫酸載于固體上作催化劑時反應按正碳離子機理進行,在低溫下,丙烯二聚的主要廣物是4-甲基-2-戊烯 。
如用烷基堿金屬和某些堿金屬化合物作催化劑,使丙烯進行二聚反應,反應按負碳離子方向進行,產物主要是4-甲基-1-戊烯。由于丙烯分子的不對稱性和同時進行著雙鍵的位移、順反結構的轉換,其產物組成可能包含各種己烯異構體和C6以上的烯烴。C6烯烴可作為合成高聚物的原料,汽油摻和劑等 。
純丙烯在酸性催化劑上低聚后生成壬烯和十二烯,當丙烯與丁烯混合物共低聚時,其聚合物含有大量的庚烯 。
以烷基鋁和三氯化鈦作催化劑或茂金屬和甲基鋁氧烷為催化劑,在一定溫度和壓力下,以本體、乳液或氣相法進行丙烯聚合,得聚丙烯 。
nCH3-CH=CH2→-[-CH(CH3)-CH2-]n-
丙烯還可以在可溶性釩鋁催化體系溶液中與乙烯共聚,合成乙丙橡膠 。
加氫
丙烯與其它含有一個雙鍵的烯烴一樣,在加氫反應中每摩爾放出的熱量是一樣的,約為12.56kJ/mol。但丙烯加氫反應無工業價值 。
水合
丙烯在酸的作用下可間接水合,在固體催化劑存在時,可直接水合得異丙醇以硫酸為催化劑進行水合時,丙烯首先與硫酸反應生成硫酸酯,硫酸酯水解得異丙醇,反應方程表示如下:
CH3-CH=CH2+H2SO4→(CH3)2CH-O-SO3H
CH3-CH=CH2+(CH3)2CH-O-SO3H→(CH3)2CH-O-SO2-O-CH(CH3)2
(CH3)2CH-O-SO3H+H2O→CH3-CH(OH)-CH3 +H2SO4
上述反應異丙醇收率可達95% 。
也可直接水合得異丙醇,其反應方程為:
CH3CHCH2+H2O→(CH3)2CHOH
催化氧化
丙烯催化氧化制丙烯醛。
Sohio法采用鉬酸鉍或磷鉬酸鹽作催化劑是丙烯醛生產在經濟上的新突破,很多公司還開發了高選擇性多組分催化劑體系,選擇性以丙烯計可達到75~84% 。
用氯化鈀作催化劑氧化丙烯得到丙酮,收率達92%,反應方程如下:
CH3CH=CH2+PbCl2+H2O→CH3COCH3+Pb+2HCI
與鹵素反應
丙烯與鹵素在不同條件下可進行兩種加成反應 。
在室溫下或在氣相光照作用下或有催化劑的情況下,丙烯與鹵素反應 。
X2+CH3CH=CH2→CH3CHXCH2X(1,2-二鹵丙烷)
在水中的反應:
CH3CH=CH2+CI2+H2O→CH3CHOHCHCI+HCI
∟CH3CHClCH2OH+HCl
與溴化氫反應
不對稱烯烴與鹵化氫加成,雖然都按不對稱加成規律進行。但在反應時,若有過氧化物存在,溴化氫與氯化氫、碘化氫不同。生成的是1-溴丙烷而不是2-溴丙烷 。
CH3CH=CH2+HBr→CH3CH2CH2Br(過氧化物做催化劑)
CH3CH=CH2+HBr→CH3CH2BrCH3
主要用途
丙烯可聚合生成聚丙烯,與乙烯共聚生成乙丙橡膠,苯烴化生成異丙苯,水合生成異丙醇,氧化生成環氧丙烷等。丙烯的主要用途見圖 。