2.7　烷烃的主要来源和制备

有机化合物可由工业制造或实验室制备。工业制造要能以最低的成本生产出大批量的产品，主要考虑经济效益。而实验室制备量小，纯度高，讲时效，因此多着眼于反应的产率和选择性，而较少考虑经济效益。在实验室里，化学家们不断开发新的高效的通用合成方法，而不像工业上有时为了某一种化合物而专门拟定一条工艺路线和一些设备。

2.7.1　烷烃的主要来源——石油和天然气

烷烃化合物的主要来源是石油和天然气（见表2-4）。石油是一种深色而黏稠的液体，是含有150多种烃的混合物。从油田中开采出来的原油需经加工处理，先将溶于其中的天然气分离，接着分馏出汽油、煤油、柴油等轻质油和润滑油、液体石蜡、凡士林等重油和固体石蜡、沥青等固态物质。实验室常用的石油醚根据沸程不同分为几个等级，它们都是一些烷烃的混合物，作为低极性的有机溶剂和萃取剂。除了作直接用途外，石油产品还可变化为其他种类的化合物。如经裂解（cracking）将高级烷烃变为分子量较小的烷烃和烯烃，经催化重组（catalytic reforming）将烷烃转变为芳香族化合物，经异构化（isomerization）将直链或支链较少的烷烃异构化为支链较多的烷烃。石油工业的这些反应从本质上看，无非是C—C键和C—H键的断裂分解后再重新结合的过程。化工基本原料，如三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、一炔（乙炔）、一萘（萘），基本上都是由石油在不同的条件下裂解或裂化生产的。

天然气是蕴藏在地层内的可燃性气体，它主要包含一些低分子量的易挥发的烷烃，一般为75%的甲烷、15%的乙烷和5%左右的丙烷，煤矿的坑道气也含有20%～30%的甲烷，生物废料发酵产生的沼气也含有大量甲烷。甲烷除作为燃料外，还用做生产炭黑、一碳卤代物和合成气。但甲烷也是造成地球温室效应的一个重要因素。乙烷是生产乙烯和氯乙烯的重要原料。丙烷和乙烷一起用于乙烯的生产，也可用作制冷剂和溶剂，还可以液化石油气的形式用作燃料。丁烷和异丁烷都是轻汽油的成分。丁烷在工业上用于生产乙烯、丙烯、丁二烯和液化石油气，异丁烷可生产高辛烷值的C7、C8等支链烷烃。

随着世界上石油资源的减少，用蕴藏量丰富的煤炭和天然气为原料合成替代石油越来越受到重视。在此过程中形成了以煤炭、一氧化碳和二氧化碳等为原料来得到较大分子量有机化合物的化学，即碳一化学。如：

2.7.2　烷烃的制备

实验室中合成开链烷烃的常用方法如下。

（1）烯烃的氢化

在催化剂存在下，氢气和烯烃混合振荡发生多相反应，生成与烯烃骨架相同的烷烃。因烯烃较容易得到，所以烯烃氢化是烷烃制备的最主要的反应。

（2）Corey-House反应

将卤代烃先制成烷基锂RLi，加入卤化亚铜生成二烷基铜锂，然后再与另一分子的卤代烷R'X作用发生偶联反应，得到烷烃R—R'。

例如：

本方法的发现者之一Corey E J因在有机合成中取得杰出成就而获得1990年诺贝尔化学奖。

（3）Wurtz反应

卤代烷和钠作用也得到碳链增长一倍的烷烃，反应可能经过烷基钠中间体的过程，卤代烃以溴代烷或碘代烷为好，用伯卤代烷可得到更高的产率。该反应称为Wurtz反应（见8.3.3）。

Wurtz反应仅适用于合成对称的烷烃R—R。如果用两种不同的卤代烃，则Wurtz反应的结果会产生三种不同的烷烃：

当这些混合物难以分离时，该方法就失去了应用价值。

（4）Grignard试剂法

将卤代烷与金属镁在干燥的乙醚中反应，得到Grignard试剂RMgX（参见8.3.3）。

Grignard试剂和含活泼氢的化合物（如水、醇、氨等）作用得到烷烃。