烯類(Alkenes)（一）

烯類(Alkenes)（一）
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯 

烯類(Alkenes or olefins)，是指含有碳─碳雙鍵 (C=C) 的不飽和碳氫化合物 (Unsaturated hydrocarbons)。 按照雙鍵的個數，可以稱作單烯烴、二烯烴等等。單烯烴的碳和氫數目有固定比例，其分子通式表示 C_nH_2n

（鏈狀烯類）或 C_nH_2n-2（環狀烯類）。最簡單的烯類為乙烯 (H₂C=CH₂, ethylene)。

由於烯類有碳─碳雙鍵 (C=C) 存在，包含一個 σ 鍵和一個鍵，故組成碳─碳雙鍵的碳原子為 sp² 混成，以碳中心呈平面三角結構，如圖一：

圖一、乙烯的鍵結解析。(a)雙鍵的碳─碳鍵以sp²─sp²混成結合成σ鍵，而碳─氫鍵以sp²─s混成結合成σ鍵；(b) 雙鍵之碳─碳鍵由碳上不參與混成的p軌域形成；(c)乙烯的鍵結。http://www.chem1.com/acad/webtext/chembond/cb07.html

表一、烯類命名

由於烯類形成雙鍵的兩個碳為 sp² 混成，碳─碳雙鍵不能任意旋轉，於是可能有立體異構物 (Stereo isomer) 出現。當組成雙鍵的兩個碳上出現相同或不同的取代基時，就有順式(cis)及反式(trans)異構物；兩個取代基在雙鍵的同側為順式異構物，兩個取代基在雙鍵的不同側為反式異構物。

雖然有順式和反式可以描述烯類的立體異構物，但是還是有不知道如何形容的時候，於是國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry)IUPAC系統命名法當中，以E(Entgegen)、Z(Zusammen)來區分表示立體異構物。接在碳─碳雙鍵的四個官能基依照優先順序比較大小，當兩邊較大的為於同側時，則在名稱前標示「(Z)-」；反之則標示「(E)-」。優先順序和原子序有關：H < C < N < O < Cl （優先度由右至左）。

烯類的熔沸點與烷類類似，一樣在碳數較少時都相當低，而隨著碳數的增長而有明顯的增加；其中乙烯至丁烯為氣體，戊烯至十六烯為液體，更多碳數時則為蠟狀固體。同樣其水溶性相當差，比重也較水低。然而比較特殊的一點是，由於烯類具有順反異構物，相較之下順式的取代基在同一側，其偶極矩(dipole moment)較高，因此其沸點可能較反式高一點點，但並不會有太明顯的差異。例如順-2-丁烯的沸點為4℃，反-2-丁烯的沸點為1℃。相較之下丁烷的沸點為0℃。

 
參考資料：
1. Wade, L. G., Jr. Organic Chemistry, 6^th edition; Pearson Education International: Upper Saddle River, 2006; Chapter 7-8.
2. Virtual Textbook of Organic Chemistry.
3. Wikipedia– Alkene  http://en.wikipedia.org/wiki/Alkene