三 烯烃和环烷烃
CH3 H3C H CH3 H H3C H H CH3 CH3 H CH3
H3C
H
顺-1, 4-二甲基环己烷
反-1, 4-二甲基环己烷
二、化学性质
1.加氢
+ H2 + H2
Ni
80 ℃
CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
×
Ni
120 ℃
H2
2. 与卤素反应
+ Br2 + Br2
室温
CH2CH2CH2 Br Br CH2CH2CH2CH2 Br Br
2.乙烯的结构
Csp2-Hs重叠 π键
C
C
C
σ键
C
Csp2-Csp2重叠
(a)
(b)
∏键特点:
(1)不如σ 键牢固,容易断裂
(2)不能自由旋转
H
134pm
H 120○
C 120○
C
H
H
(1) 乙烯分子是个平面形分子。
(2) C-C双键中,两根键是不一样的,一根
是σ 键,一根是π 键
二. 同分异构
编号:从最靠近双键的一端开始编号,在此基础上使取
代基位次尽可能小。 写法:写出取代基的名称,个数,位次,标出双键位次
4
CH3
3
2
1
H3C C C CH2 H CH2CH3
3-甲基-2-乙基-1-丁烯
4. 顺、反构型标示法
(1) 当两个双键C上有相同的原子或基团时,相同的原子
或基团在双键同侧---顺式(Cis);异侧---反式(Trans)。
开环
加热
开环
不开环
取代
3.与卤化氢反应
+ HBr
CH2CH2CH2 H Br
或
+
HBr
不反应
环烷烃的稳定性次序:
<
<
<
三 、环烷烃的结构
Baeyer张力学说(1885年)
SP3 碳原子键角应为109 28’, 任何与此正常键角的偏差,都会
。
引起分子的张力,这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我 们把这种张力叫角张力。
小结:
(1)烯烃稳定性
R R C H C H
① 反式>顺式
相互排斥
② 双键两端碳原子上连的烷基越多越稳定
R2C=CR2 > R2C=CHR > R2C=CH2~ RCH=CHR > RCH=CH2 > CH2=CH2
(2)加氢反应是定量完成的,所以可通过反应吸 收氢的量来确定分子中含有碳碳双键的数目
3. 与卤素加成
C C X2 C X C X
CH3 CH
CH CH3 + Br2
CCl4
CH3 CH Br
CH CH3 Br
应用:合成及鉴别(使溴褪色)
一般用Br2/CCl4, 而不用Br2/H2O F2太剧烈,I2一般不反应
活性:F2>Cl2>Br2>I2
4. 与硫酸加成
CH3CH CH2 + HOSO2OH CH3CHCH3 OSO2OH
3.含有双键或叁数时,可以认为连有两个或叁 个相同的原子。
C CH > CH CH2 > (CH3)2CH
如:
CH3
优先
CH2CH2CH3 C
3 4
5
6
7
CH3CH2
1
2
C CH(CH3)2
优先
z -3-甲基-4-异丙基-3-庚烯
1
H3C H
2
3
CH3
4 CH 5
C C CH3 CH3
顺-3,4-二甲基-2-戊烯
按环的连接方式
同分异构
1. 构造异构
C4H8 C5H10
CH3
CH3 C2H5 CH3 CH3 H3C CH3
2. 构型异构
二取代环烷烃还可因取代基在空间的分布不同而形成构型异构体. 用顺反标明构型(不用Z,E),两个取代基在环平面同侧的称为顺式, 两个取代基在环平面异侧的称为反式,
命 名
1.单环环烷烃的命名
6 5 3 1
H H H H HH
4
2
有扭转张力
椅式构象翻转
a键转变成e键,e键转变成a键;
五、环己烷取代衍生物的构象
环己烷取代衍生物主要以椅式构象存在:
同烷烃类似,四个C以上的烯烃存在同分异构现象 如丁烯:C4H8
CH3
CH3CH2CH=CH2
①
CH2CH=CHCH3
②
CH2=C CH3
③
碳架异构 ①、②与③ 构造异构: 官能团位置异构 ①与②
顺反异构 (Cis-trans isomerism)
构造相同,即分子中原子排列的方式和次序相同, 而分子中原子 或原子团在空间排列方式不同,所以顺反异构体是一种立体异构体
由亲电性试剂进攻而引起的加成反应称之为亲电加成反应 b. 反应是分步进行的,经过碳正离子中间体,形成碳正离 子的一步是慢反应,是决定反应的速度.
碳正离子的结构及稳定性
p 120° R sp2 C+ R R R sp
2
C
R R
碳正离子σ键骨架
垂直于σ键平面的空p轨道
稳定性比较:
R R R H
(1)
KMnO4/H+
R O R1
酮 醛
R2 + O H
进一步被氧化
CO2+H2O
R2=H
O R2 C
羧酸
OH
C
C
+ KMnO4
稀 冷、OH-
C
C
+ MnO2
(棕色)
OH OH
RCH=CH2
KMnO4/H+
O R C
羧酸
OH
+ CO2
+ H2O
O KMnO4 O
C
OH
+ CO2 + H 2 O
O
2.臭氧化
R
C+ R
>
R
C+ H
>
H
C+ H
>
H
C+ H
叔碳正离子
仲碳正离子
伯碳正离子
甲基碳正离子
烷基具有推电子性,使碳正离子的正电荷被部分中和,正电 性降低,使碳正离子稳定,烃基越多,碳正离子越稳定。
Cl
(2)
CH3
CH
CH3
>
CH3
CH2
>
CH3
CH
CF3CH2CH2 > CF3CHCH3
马可尼科夫规则的实质:
第 三 章
烯烃和环烷烃
第一节
烯烃(Alkene)指含碳碳双键(
通式为CnH2n
烯 烃
C C
)的烃类化合物.
一、结构
1.碳原子的sp2杂化
SP2 杂化 2p 2p 2s 激 发 态 SP2杂化轨道 `
(1)三个sp2杂化轨道在同一平面上,夹角120°,成平面三角形 (2)剩下的未参与杂化的p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面
硫酸氢异丙酯
H2O 加热
CH3CHCH3 OH
异丙醇
(1)加成方向遵守马可尼科夫规则 (2)烯烃的间接水合法
用途:合成醇类化合物;除烯烃杂质
5.与水的反应
H3PO4
CH3CH CH2
+ H2O
195℃,20MPa
CH3CH CH3 OH
(1)加成方向遵守马可尼科夫规则
(2)烯烃的直接水合法
6. 与次卤酸加成
H H H Cl
Br
Cl
Br
H
两个氢原子在同侧
两个氢原子在异侧
顺式
反式
(2). Z、E构型标示法
H F H
优先基团 Cl
Br 优先基团Cl 优先基团Br 优先基团F
Z型 优先基团同侧---Z型
E型 优先基团异侧---E型
次序规则:
1.将与双键碳直接相连的原子按原子序数大小排列,原子序数
大优先;同位素中按质量数大的为优先.
原子上,其余部分则加到另一个碳原子。(氢多加氢)
CH3CH2CHCH2 主 CH3CH2CH=CH2 + HBr Br H CH3CH2CH CH2 次 H Br
反应机理:
第一步:
C C + δ H δ X
慢
H C C + X-
第二步:
H C C + X
-
快
H C X C
小
结:
a. 反应中带正电的试剂,称为亲电试剂
B
A
B
同一化合物
A 顺反异构体
三
1. 常见烯基:
2 CH2 1 CH
命 名
1 CH 3 H2C 2 1 CHCH2
3 2 CH3CH
乙烯基或1-乙烯基
丙烯基或1-丙烯基
烯丙基或2-丙烯基
2. 普通命名法:
CH3
CH3CH=CH2
CH3
丙烯
C
CH2
异丁烯
3. IUPAC法:
主链:选择含有双键最长碳链为主链,按主链碳原子数 称某烯。
C C X2 H2O C X C OH
+ δ δ Cl O
H
反应符合马氏规则
H--Cl
CH3CH CH2
+ Cl2
H2O
CH3CH CH2 OH Cl
1-氯-2-丙醇
(二) 双键的氧化反应
1. 高锰酸钾氧化
烯烃容易被等KMnO4,K2Cr2O7,Na2Cr2O7等氧化剂氧化
R C R1 C H R2
H3C