第四章炔烃和二烯烃
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② 从碳正离子的稳定性考虑
+ C
R
C
CH + E+
R
CH E
烯基碳正离子
R
CH
CH2
+ E
+
R
C
+
CH2 E
烷基碳正离子
烯基碳正离子中, 相连, 的电负性大, 烯基碳正离子中,C+与Csp2相连,sp2的电负性大,不利于正 电荷的分散。 电荷的分散。
2. 水化 (1) 在酸性溶液中水化
RC CH + H O H
C CH
乙炔基环戊烷
三、炔烃的物理性质 炔烃的沸点和熔点比对应的烯烃高10-20°C,相对密度 ° , 炔烃的沸点和熔点比对应的烯烃高 比对应的烯烃稍大,在水里的溶解度也比烷和烯烃稍大些。 比对应的烯烃稍大,在水里的溶解度也比烷和烯烃稍大些。
原因:炔烃分子较短小、细长,在液态和固态中, 原因:炔烃分子较短小、细长,在液态和固态中,分子可以 彼此很靠近,分子间的范德华力强。炔烃分子极性略比烯强。 彼此很靠近,分子间的范德华力强。炔烃分子极性略比烯强。
O
H2 O
H3CH2C
CH
Hg2+, H2SO4
H3CH2C
C
CH3
O
H2 O
O CH2CH3 H3CH2CH2C C CH3
H3CH2C
CCH3
Hg2+, H2SO4
H3CH2C
C
O
H2O
(H3C)3CC
CCH3
Hg2+, H2SO4
(H3C)3C
C
CH2CH3
3.氧化 氧化 ① KMnO4:
3.用途 用途 有多种用途,如:合成氯丁橡胶 有多种用途,
六、炔烃的制备 1.由二元卤代烷脱卤化氢 由二元卤代烷脱卤化氢
在乙炔分子中,两个碳原子各以一个sp轨道互相重叠,形成一个C-Cσ 在乙炔分子中,两个碳原子各以一个 轨道互相重叠,形成一个 轨道互相重叠 每个碳原子又各以一个sp轨道分别与一个氢原子的 轨道重叠形成C轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成 键,每个碳原子又各以一个 轨道分别与一个氢原子的 轨道重叠形成 Hσ键。 键
C
H2C
C H
H3C
C
乙炔基负离子
乙烯基负离子
乙基负离子
5、还原 、 (1)催化氢化 ) ① 完全氢化
π键(均裂) 键 均裂 均裂)
② 部分氢化 选择一定的催化剂,能使炔烃氢化停留在烯烃阶段, 选择一定的催化剂,能使炔烃氢化停留在烯烃阶段,并 还可控制产物的构型。 还可控制产物的构型。 Lindlar 催化剂催化氢化,主要生成顺式烯烃。 催化剂催化氢化,主要生成顺式烯烃。
二、炔烃的命名 1、简单的炔烃可作为乙炔的衍生物命名: 、简单的炔烃可作为乙炔的衍生物命名:
H3CC CCH3
HC 乙炔
CH
H3CH2CC 乙基乙炔
CH
二甲基乙炔
练习:写出烯丙基乙炔和丙烯基乙炔构造式 练习:
HC
C
H3CC
C
HC
CCH2
乙炔基
丙炔基
炔丙基
2、复杂的炔烃用系统命名法命名 、 (1)炔烃的命名法和烯烃相似,只将“烯”字改为“炔”。 )炔烃的命名法和烯烃相似,只将“ 字改为“ 如:
(2) 若同时含有叁键和双键,这类化合物称为烯炔。 ) 同时含有叁键和双键, 它的命名首先选取含双键和叁键最长的碳链为主链 位次的编号按“ 双键和叁键最长的碳链为主链。 它的命名首先选取含双键和叁键最长的碳链为主链。位次的编号按“最 低系列”原则,使双键或三键位次最小;双键、叁键编号相同时通常使双 低系列”原则,使双键或三键位次最小;双键、叁键编号相同时通常使双 键具有最小的位次,书写时先烯后炔 先烯后炔。 键具有最小的位次,书写时先烯后炔。
(2)化学性质: 聚合反应和加成反应 )化学性质: 炔烃能起聚合反应,它一般不聚合成高聚物, ① 炔烃能起聚合反应,它一般不聚合成高聚物,在不同的催化剂作用下
发生不同的低聚反应,二聚、三聚、四聚。 发生不同的低聚反应,二聚、三聚、四聚。
等的反应:(亲核加成) ② 与HCN、EtOH、CH3COOH等的反应 、 、 等的反应
第四章 炔烃和二烯烃
本章基本要求
1、掌握炔烃的同分异构现象、CCS命名法、烯炔的命名、二烯烃和多烯烃的 、掌握炔烃的同分异构现象 炔烃的同分异构现象、 命名法、 命名法 烯炔的命名、 顺反异构命名,了解IUPAC命名特点。 命名特点。 顺反异构命名,了解 命名特点 2、掌握炔烃的结构特点、SP杂化和三键特点 、掌握炔烃的结构特点、 杂化和三键特点 炔烃的结构特点 3、理解炔烃的物理性质 、 4、掌握炔烃的化学性质(亲电加成、水化、氧化、炔烃的酸性、催化氢化、 、掌握炔烃的化学性质(亲电加成、水化、氧化、炔烃的酸性、催化氢化、 炔烃的化学性质 选择性还原) 选择性还原) 5、掌握炔烃的鉴定反应和制备反应 、掌握炔烃的鉴定反应和制备反应 6、掌握二烯烃的结构特点和典型性质 、掌握二烯烃的结构特点和典型性质 7、掌握共轭效应的概念、特征、相对强度及能初步运用于解释活泼中间体的 、掌握共轭效应的概念、特征、 共轭效应的概念 稳定性等。 稳定性等。 8、理解共轭二烯烃加成反应的速率控制和平衡控制 、
(3)当烯烃有顺反异构时需注明其构型,如: )当烯烃有顺反异构时需注明其构型,
异丙基-5-庚烯 (Z)-5-异丙基 庚烯 炔 ) 异丙基 庚烯-1-炔 3、炔基:去掉炔烃中叁键碳原子上的氢原子,即得炔基。 、炔基:去掉炔烃中叁键碳原子上的氢原子,即得炔基。 有时,炔基作为词首, 有时,炔基作为词首,如
总结:
R C C R
Na /NH3
H2 / Pd-CaCO3,喹啉 , Lindlar 催化剂
R C H C
H R
R C H C
R H
E型 型
Z型 型
五、乙炔 1.制法:工业制法主要有两种 制法: 制法 (1)电石法 )
(2)由烃类裂解 )
2.性质: 性质: 性质 (1)物理性质 )
易溶于丙酮。为了运输和使用的安全,通常把乙炔在 易溶于丙酮。为了运输和使用的安全,通常把乙炔在1.2MPa下压入盛满丙 下压入盛满丙 酮浸润饱和的多孔性物质(如硅藻土、软木屑、或石棉)的钢筒中。 酮浸润饱和的多孔性物质(如硅藻土、软木屑、或石棉)的钢筒中。乙炔是易爆 炸的物质,高压的乙炔、液态或固态的乙炔受到敲打或碰击时容易爆炸, 炸的物质,高压的乙炔、液态或固态的乙炔受到敲打或碰击时容易爆炸,乙炔的 丙酮溶液是安全的,故把它溶于丙酮中可避免爆炸的危险。 丙酮溶液是安全的,故把它溶于丙酮中可避免爆炸的危险。
C
C
OH
C
C
O
烯醇式结构
H 酮式结构
烯醇-酮式结构的转变机理: 烯醇-酮式结构的转变机理:
(2) 库切洛夫反应 炔烃在含硫酸汞的稀硫酸溶液中水化 库切洛夫反应:炔烃在含硫酸汞的稀硫酸溶液中水化
机理:
炔烃水化产物讨论: 炔烃水化产物讨论: 炔烃与水的加成遵从马氏规则; ① 炔烃与水的加成遵从马氏规则; 乙炔的水化产物为乙醛,取代乙炔的水化产物为酮; ② 乙炔的水化产物为乙醛,取代乙炔的水化产物为酮; ③一元取代的乙炔与水的加成物为甲基酮(RCOCH3) 一元取代的乙炔与水的加成物为甲基酮( ④二元取代乙炔(RC≡CR’)的加成物为两种可能产物的混合物。 的加成物为两种可能产物的混合物。 二元取代乙炔 的加成物为两种可能产物的混合物 如果R为一级取代, 为二级或三级取代基 为二级或三级取代基, 如果 为一级取代,R’为二级或三级取代基,则加水产物的 为一级取代 羰基与R’相邻。 羰基与 相邻。 相邻
第一节 炔 烃 Alkynes
一、炔烃的结构 乙炔的分子式是C 乙炔的分子式是 2H2,构造式 碳原子为sp杂化。 碳原子为 杂化。 杂化
两个sp杂化轨道向碳原子核的两边伸展,它们的对称轴在一条直线上, 两个 杂化轨道向碳原子核的两边伸展,它们的对称轴在一条直线上, 杂化轨道向碳原子核的两边伸展 互成180°。 互成 °
Lindlar 催化剂: Pd/CaCO3催化剂中加入抑制剂醋酸铅和喹林使其部分 催化剂: 毒化而降低催化能力。 毒化而降低催化能力。
催化加氢的顺式加成产物。 催化加氢的顺式加成产物。
(2)用钠或锂在液氨中还原,生成反式烯烃。 )用钠或锂在液氨中还原,生成反式烯烃。
机理: 机理:
炔烃部分氢化时, ③ 炔烃部分氢化时,叁键首先氢化成烯烃
四、炔烃的化学性质 三键与双键和单键的比较 轨道, 性质, 轨道中的 (1)乙炔分子中两个碳原子的 轨道,有½ S性质,S轨道中的 )乙炔分子中两个碳原子的sp轨道 性质 电子较接进核。因此被约束得较牢, 轨道比 轨道要小, 轨道比sp2轨道要小 电子较接进核。因此被约束得较牢,sp轨道比 轨道要小,因此 sp杂化的碳所形成的键比 杂化的碳形成的键要短,它的π电子 杂化的碳所形成的键比sp2杂化的碳形成的键要短 它的π 杂化的碳所形成的键比 杂化的碳形成的键要短, 云有较多的重叠,碳碳三键难极化,因此三键中π 云有较多的重叠,碳碳三键难极化,因此三键中π键的强度比双 三键中 键的π键强度要大。 键的π键强度要大。 (2)不饱和碳上氢原子的活性 ) 由于电负性是Csp > Csp2, 所以Csp – H的极性大于 由于电负性是 所以 的极性大于Csp2 – H,因此, 因此, 的极性大于 因此 炔烃易异裂,解离出氢离子。 炔烃易异裂,解离出氢离子。
RC
C
H
1.亲电加成: 亲电加成: 亲电加成 (1)与卤素:主产物为反式加成产物 )与卤素:
(2)与HX )
遵循马氏规 则
注意:炔烃与亲电试剂的加成较烯烃难进行。 注意:炔烃与亲电试剂的加成较烯烃难进行。
(双烯优先与Br反应) 双烯优先与 反应