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第三章烯烃和炔烃 亲电加成


三、催化氢化 1. 催化加氢 在催化剂存在下,有机化合物与氢分子发生的反应称为催化氢化(catalytic hydrogenation).
2. 氢化热及烯烃稳定性 1mol不饱和化合物氢化时放出的热量称为氢化热。 氢化热越大,分子的内能越高,越不稳定。 相同数目碳原子的烯烃,反式比顺式稳定,双键碳原子上的基团越多,越稳定。
H
H2C
CH
Cl
氯乙烯的p- π共轭
H H C H C H C H P轨道中的电子
烯丙基碳正离子的p- π共轭
H2C CH
CH2
H2C CH
CH2
烯丙基自由基的p- π共轭
3. 超共轭效应
C-Hσ键的轨道
H
三、 共轭二烯烃的化学性质 1. 1,4-加成
H
π轨道
H
C CH H
σ- π超共轭效应
H C H
当任何一个双键碳原子上连接的原子或基团相同时,没有顺反异构体。
二、 烯基 三、 烯烃的系统命名 1. 选择主链 2. 给主链碳原子编号 3. 标明双键的位次 4. 其它同烷烃的命名 5. 顺反异构体的命名
顺反命名 当连接在两个双键碳原子上的两个相同的原子或基团在平面的同侧 为顺式,异侧为反式.
当双键碳原子连接的原子或基团不相同时,用顺反命名就不适用,如:
烯烃的鉴别方法:
由于烯烃的碘代反应是一个可逆反应,因此制备碘代烷是用ICl、IBr.
烯烃与氯的水溶液还能发生如下反应:
3. 与乙硼烷的加成
B2H6的结构
硼氢化-氧化反应,通过烯烃制备醇的一种方法。 4. 与水的加成 乙烯烃在一般条件下不与水加成,但在工业上以磷酸为催化剂,在高温高压下可以生成 醇。
(E)-2-甲基-1-氯丁烯
(E)-1-chloro-2-methylbut-1-ene
根据双键碳原子上连接的四个原子或基团的“次序优先”规则来进行命名:
当双键碳原子上的优先基团在同侧的,就是Z型,在异侧的,就是E型。
(顺)-2-丁烯,
(Z)-2-butene
(反)-2-丁烯
(E)-2-butene
1, 2-加成 1 2 3 4
H2C
CH
CH
CH2
Br2
1,4-加成
H2C CH Br Br H 2C Br CH
CH
CH2
CH
CH2 Br
正己烷 -15。 C
H2C CH Br Br
CH
62%
CH2
H2C Br
CH
CH
CH2 Br
38%
H2C CH CH
CH2
Br2
CHCl3
-15 C

H2C CH Br Br
1. 与酸的加成
(1)与卤化氢的加成
卤化氢与烯烃加成反应的活泼顺序:HI>HBr>HCl
对于不对称烯烃的卤代烃加成反应,生成的主要产物是氢原子加到含氢较多的 双键碳原子的卤代烃,这称为马氏规则。
(2)与硫酸的加成
2. 与卤素的加成
烯烃与卤素反应的活泼性: F>Cl>Br>I 一般说卤代反应指的是氯和溴代
5-甲基-1,4-己二烯
5-甲基-1,3,6-庚三炔
4. 分子中同时有双键和三键,命名为烯炔。主链的编号从离不饱和键最近的一端开始, 一般不考虑双键或三键的位次那个大,那个小。
3-戊烯-1-炔
4-乙基-1-庚烯-5-炔
当双、三键在相同的位次时,给双键以最低编号。
1-丁烯-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-炔
第二节 烯烃的同分异构体和命名 一、烯烃的同分异构现象 由于烯烃有双键,它的同分异构体除了有碳干异构外,还有双键位置不同引起的位 置异构,还有双键两侧由于取代基的不同引起的顺反异构。
二、 自由基加成反应 不对称烯烃与卤化氢的加成产物是马氏规则产物,要得到反马氏规则产物怎么办? 过氧化物
只有HBr在过氧化物或光照条件下与烯烃反应才生成反马氏产物,HCl、HI不能生成 反马氏产物。 炔烃与卤化氢也能发生马氏加成,单没有烯烃容易:
不对称炔烃也与烯烃一样,在过氧化物存在下发生反马氏产物:
126.8
119.2
112.5
四、氧化反应
1. KMnO4或OsO4氧化
烯烃在酸性条件下的氧化反应是在双键处断裂,=CH2氧化为CO2 ; RHC= 氧化为 RCOOH(羧酸); (R)2C=氧化为酮 通过烯烃的酸性氧化产物,可以推断烯烃的结构
2. 臭氧化反应
五、聚合反应 由多个单分子相互加成生成高分子化合物的反应称为加聚反应。参加聚合反应的低 相对分子量化合物叫单体,聚合后得到的产物叫聚合物。
H = 226.9KJ mol-1
H2C
HC
CH
CH
CH2
2H2
CH3CH2CH2CH2CH3
H =254.4KJ mol-1
共轭能=254.4-226.9=27.5KJ.mol-1
(3)折射率较高
2. p- π共轭
π轨道中的电子
H
P轨道中的电子
Cl C C H
H H C H C H C H
空的p轨道
O
3-甲基-2-乙基- 1- 丁烯
2. 主链编号
编号时从有不饱和键的一端开始,这样使不饱和键的位次最小。在主链的名 称前写出不饱和键的位次并用“-”隔开。取代基的表示方法和烷烃相同,但是 取代基和主链间也要用“-”隔开。
3. 分子中有两个以上的不饱和键时,用“二烯”或“二炔”等表示主链的名称,并在 名称前标出双键的位次。
数的烯烃和环烷烃还有功能团异构。
二、 烯烃的顺反异构现象 由于双键碳原子不能自由旋转,烯烃双键上连接的原子或基团不同,就有顺反异 构现象,这种异构称为顺反异构。
第三节 烯烃和炔烃的命名
一、系统命名 1. 选择主链
选择含有不饱和键的最长碳链作为主链,按主链的碳原子数命名为“某烯” 或“某炔”。如果有几种选择主链的方法,应使选择的主链含取代基最多
(E)-3-甲基-2-戊烯
(Z)-3-甲基-2-戊烯
(E)-3-methyl-2-pentene
cis-3-methyl-2-pentene
(Z)-3-methyl-2-pentene
trans-3-methyl-2-pentene
3, 3-二甲基-2-乙基丁烯
(Z)-3-甲基-2-戊烯
2,4-二甲基己烯
六、a-氢的自由基卤代反应
七、炔氢的反应
第六节 二烯烃
H2C C
累积二烯烃
CH2 H2C C C CH2 H H
共轭二烯烃
H2 H2C C C C CH2 H H
孤立二烯烃
一、共轭二烯烃的分子结构
H
π键 部分重叠
0.137nm
119.8。
H
H H
H
H
0.108nm
0.148nm
122.4。
H
H H H
H
H
二、共轭效应
1. π- π共轭 单双键交替存在,轨道相互重叠形成的共轭体系,称为π- π共轭体系。
H2C C C CH2 H H
特点:
H2C
CH
CH
O
(1)键长趋于平均化 单键比正常的单键短,双键比正常的长。 (2)共轭体系的能量较低,分子较稳定。
H3C
H2C
CH
CH
CH2
2H2
CH3CH2CH2CH2CH3
2. 由于C-Cπ键是两个P轨道侧面重叠而成,重叠的程度比σ键小得多,因此π键比σ键 不稳定,易断裂,同时π键的电子云不是象σ键那样集中在两个原子核的连线上,而 是分散在两个碳原子的平面两方,原子核对它的束缚力较小,所以电子云具有较大 的流动性,易受外电场的影响,表现为容易发生化学反应。 3. 由于两个碳原子间增加了一个π键,也就是增加了原子核对电子的吸引力使两个 碳原子靠的更近,C=C键长为0.134nm,比C-C键(0.154nm)短。
第三章 烯烃和炔烃 亲电加成
第一节 烯烃和炔烃的结构 一、烯烃的分子结构
为何烯烃的原子都在同一平面?C=C中两原子的距离不是单键的一半 (0.077nm)?
杂化
π键的特点:
C-Cπ键
1. 没有对称轴,双键相连的两个碳原子间, 不能自由旋转,因为旋转时,两个P轨道 不能重叠, C-Cπ键便被破环。
2,3-二甲基-3-己烯
第四节 烯烃和炔烃的化学性质
一、亲电加成反应(electrophilic addition reaction)
由于烯烃的π键存在,使双键碳原子上有可流动的电子云,能与带正电的微粒 发生反应,带正电的微粒叫亲电试剂,亲电试剂进攻双键碳原子的反应叫亲 电反应,亲电反应使不饱和键生成饱和键的反应叫亲电加成反应。
CH
37%
CH2
H2C Br
CH
63%
CH
CH
2
Br
-80。 C
H3C
CH Br
CH
80%
CH2
H2C Br
CH
CH
CH3
20%
H2C CH CH
CH2
HBr H3C CH Br
20%
CH
40 C

CH2
H2C Br
CH
80%
CH
CH
3
2. 双烯合成
Diels-Alder反应
O O O
O O O
O
在书写烯烃的构造式时,一般用“=”来表示双键,但是这个双键是一个σ键 和一个π键,而不是两个σ键。
二、炔烃的分子结构
杂化
sp杂化轨道的电子云示意图 乙炔分子中的σ键
碳原子中的两个sp杂化轨道
s-sp
sp-sp
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