大学有机化学第三章烯烃综述
¸
¸¸¸ ¸¸¸p¸ ì ¸ 2 ¸ 3¸ ¸sp ¸¸¸ ì ¸¸¸ ±
C
C
C
C
H C H C
H H
H C H C
H H
故乙烯中C=C键,一条代表σ键,另一条代表π键 σ键碳原子的sp2杂化轨道头碰头重叠形成, σ键
电子云分布在两个碳原子之间; π键由碳原子的p
轨道肩并肩侧面重叠而成, π键电子云分布在分子
(4)其他与烷烃相同
3.2 烯烃的结构
3.2.1 乙烯的结构 实验事实:仪器测得乙烯中六个原子共平面:
H ¡ £ 116.6 H £ 121.7 ¡ C
0.1330nm
H C H
0.1076nm
(1)杂化轨道理论的描述
C2H4中,C采取sp2杂化,形成三个等同的sp2杂化轨道:
激发
杂化
杂化
3 个 sp 2
存在顺反异构体
无顺反异构体
(3)顺反命名法
两个双键碳上相同的原子或原子团在双键的同一侧者, 称为顺式,反之称为反式。例:
CH3 C H
Ⅰ
CH3 C H
CH3 C H
Ⅱ
H C CH3
Ⅰ——顺式,两个甲基位于双键的同侧; Ⅱ ——反式,两个甲基位于双键的异侧。
问题:
H3C H C=C CH3 H H3C H H C=C CH3 Br H3C C=C ? Cl H Br H3C C=C ? H Cl
Cl C H H O Cl O C H O
又例如:
Cl
>
C C
>
C C
C
(3)含有双键和叁健基团,可认为连有二个或三个 相同原子
H HC CH2 C 1 H 2 C H (C) H 1 2 C CH3 CH3 C1 (C,C,H) C2 (H,H,H)
(C)
C1 (C,C,H) C2 (C,H,H)
顺-2-丁烯
反-2-丁烯
后两个的化合物的构型如何命名?
3.3
3.3.1
Z-E标记法—次序规则
Z-E标记法
(1)依次对双键碳原子上所连接基团排序。
(2)双键碳C1与C2上序数大的基团在同侧为Z,在不同
侧为E 。
a C b C
c b (Z)-构型
a
d C C c
a>b c>d
b (E)-构型
Zusammen (共同)
(H,H,C)C,(H,H,C)C C(C,C,C)
CH3CH2 CH3
(H,H,H)C
C=C
CH(CH3)2 CH2CH2CH3
C(C,H,H)
CH3CH2CH2 CH3CH2
(H,H,H)C,(H,H,C)C
C CH C=C CH=CH2
C(C,C,H)
Z-3-¸ ׸ ù -4-¸ ì ± ¸¸ ù -3-¸ ¸¸
根据以上规则,常见基团优先次序如下所示:
-I > -Br > -Cl > -SO3H > -F > -OCOR > -OR……
举例:
H3C CH2 CH 2 C H C Cl
H3C H C C CH2 CH2 CH3 CH3
Br (E)-1-氯-1-溴-1-戊烯
(H,H,C)C C(C,C,H)
(Z)-3-甲基-2-己烯
¸
³ -2-¶ Ë ¡ Ï ©
I)¸m.p -105 C (I ´ -2-¶ · ¡ Ï ©
¸
(1)顺反异构体构造相同,原子或基团在空间排布方 式(构型)不同,属于构型异构或立体异构。 (2)每个双键碳原子连接两个不同的原子或基团才有 顺反异构
a C b C b b a a C C d b a a C C d a c a C C b a
Entgegen(相反)
3.3.2 次序规则 (1)将双键碳原子所连接的原子或基团按其原子序数的大
小排列,把大的排在前面,小的排在后面,同位素则按
原子量大小次序排列。 I, Br, Cl,, S, P, O, N, C, D, H
(2)如果与双键碳原子连接的基团第一个原子相 同而无法确定次序时,则应看基团的第二个 原子的原子序数,依次类推。按照次序规则 (Sequence rule)先后排列。 例如:-CH(CH3)3 > -CH2CH3 > -CH3
Z-
注意:
Cl H
C=C
Cl Br
顺-1,2-二氯-1-溴乙烯 E-1,2-二氯-1-溴乙烯
∴ Z,E-命名法不能同顺反命名法混淆。
3.4 烯烃的来源和制法(自学) 3.5 烯烃的物理性质(自学) 3.6 烯烃的化学性质
烯烃的双键中π键易断裂,导致烯烃易发生加成、氧 化、聚合反应。 加成反应:烯烃的双键中π键断裂,双键的二个碳 原子与其它原子(或原子团)结合,形成两个σ键。
3.2.2 烯烃的顺反异构现象 σ键是轴对称,而π键是面对称,当转动碳碳 键时,π键被破坏,需要的能量至少为π键 键能,约需500℃的高温。因此,当双键碳 上连有不同基团时,就会产生顺、反异构。
2-¶ ¡ Ï © :
H3C H
C=C
CH3 H
H3C H
H C=C CH3
m.p -132 C (I)¸
平面的上下方。
其他烯烃分子:碳碳双键与乙烯一样,其余部分与 烷烃一样。
π键的特性:
①π键不能自由旋转。 ②π键键能小,不如σ键牢固。 碳碳双键键能为 611KJ/mol, 碳碳单键键能为 347JK/mol, ∴π键键能为611-347=264K/mol ③π键电子云流动性大,受核束缚小,易极化。 ∴π键易断裂、起化学反应。
3.1.1 烯烃的构造异构:
(1)碳链(碳干)异构 (2)官能团位置异构
3.1.2 烯烃的命名(系统命名)
(1)选择一个含双键的最长的碳链为主链。
(2)从最靠近双键的一端起,把主链碳原子依次编号
(3)双键的位次必须标明出来,只写双键两个碳
原子中位次较小的一个,放在烯烃名称的前面。
2,4-二甲基-2-己烯
第三章 烯烃
3.1 烯烃的构造异构和命名 3.2 烯烃的结构 3.3 E/标记法—次序规则 3.4 烯烃的来源和制备 3.5 烯烃的物理性质 3.6 烯烃的化学性质 3.7 重要的烯烃
3.1 烯烃的构造异构和命名
分子中含碳碳双键或碳碳叁键的烃叫不饱和烃。 含一个碳碳双键的开链烃叫单烯烃,简称烯烃。 通式为CnH2n 官能团为C=C键
sp2杂化轨道的形状与sp3杂化轨道大致相同,只是sp2 杂化轨道的s成份更大些:
sp 2
sp 3
为了减少轨道间的相互斥力,使轨道在空间相距最远,要求平 面构型(三个sp2轨道在同一平面)并取最大键角为120°:
120
£ ¸ ì ¸
¸× ¸¸ ó ¸ ü ¸¸120