基础有机化学 炔烃与二烯烃
在液氨中用Na或Li还原,主要得反式烯烃。
R C C R
Na-NH3( l ) R
H
C C
H R
烯烃和炔烃的混合物加氢,炔烃先被氢化。
CH2 CH C CH +H2
Pd-BaSO4 喹啉
CH2 CH CH CH2
(2) 亲电加成
首先生成二卤化物,为反式加成,继 加卤素: 续和卤素作用生成四卤化物。
3 共轭效应C(conjugatve effect)
(1) 共轭效应的产生 由于分子中电子离域而产生的电子效应。
共轭体系中,由于轨道间的互相交盖,使共轭
体系中电子云产生离域作用,键长趋于平均化, 分子内能降低、更稳定的现象,称为共轭效应。 静态共轭效应是分子固有的,动态共轭效应 是在发生反应时表现出来的。
CH3CH2Br CH3CH2C CNa 液NH , o CH3CH2C CCH2CH3 C , 3 -33 75%
端炔:
炔烃的鉴定
HC CH 2Ag(NH3)2NO3
AgC CAg
乙炔银(白色)
CH3CH2C CH Ag(NH3)2NO3
HC CH 2Cu(NH3)2Cl
CH3CH2C CAg
丁炔银(白色)
CH2 C CH3
2-甲基-1,3-丁二烯 2-methyl-1,3-butadiene
CH
CH2
CH2 CHCH CHCH CH2
1,3,5-己三烯 1,3,5-hexatriene
两端离双键等距时,从构型为Z的一端开始编号。
2 1 3 4 5 6 (2Z,4E)-2,4-己二烯 (2Z,4Z)-2,4-hexadiene
2p 180°
sp杂化轨道
乙炔的结构:
· · · ·
H
C
C
H
C≡C键: 1个C—Cσ键,sp-sp; 2个C—Cπ键,2p-2p,互相垂直。 C—H键: sp-1sσ键。
碳碳三键的特点:
①炔烃的亲电加成活性不如烯烃。 原因: 两个碳原子之间电子云密度大; C—C键长短,使π键的重叠程度大; 两个π键形成的圆柱型电子云不易极化。 ②碳碳三键上的氢有一定的酸性。 原因: 电负性Csp> Csp2> Csp3,使C—H键极性增强。
Br
RC CR
Br2
+
RC CR
Br-
Br R
C
C
R Br
Br Br
Br2
R
C
C
R
Br Br
这一反应也可用于炔烃的鉴别。
加氯必须用FeCl3作催化剂。
Cl2 FeCl3
CH
CH
Cl H
C
C
H Cl
Cl Cl
Cl2 FeCl3
H
C
C
H
Cl Cl
由于卤素具有(吸电子诱导效应,-I效应),
反应可以停留在二卤化物阶段。
由于炔氢具有酸性,可与金属钾或钠作用,生成 金属炔化物. 乙炔:
HC CH
Na, 110 C
o
HC CNa
Na, 190-220 C
o
NaC CNa
NaNH2, 液NH3 CH3CH2C CNa o CH3CH2C CH -33 C 应用: 金属炔化物是强亲核试剂,可与伯卤代烷进行亲 核取代反应,生成较高级的炔烃.
2 炔烃的异构和命名
炔烃的异构现象,是由碳链不同或三键的位 置不同而引起的;炔烃没有顺反异构。 衍生物命名法: 以同系列中最简单的化合物为母体
CH3 C CH
CH2
CH
C
CH
甲基乙炔
乙烯基乙炔
CH3CH2C
CCH3
甲基乙基乙炔
系统命名法:
选择含三键的最长碳链作主链,将支链作为取代基。
英文名,将烷烃的词尾-ane改为炔烃的词尾-yne。
5 4 3 2 1
H3C CH CH
6 5 4 3
C CH
2 1
3-戊烯-1-炔
HC C CH2 CH2 CH CH2 1-己烯-5-炔
练习:98页 2(2),(4),(5)
3
炔烃的物理性质
• 炔烃的物理性质与烷烃和烯烃相似. • 低级的炔烃C2~C4是气体, C5~C16是液体更高级 的炔烃是固体. • 炔烃的沸点和相对密度都比相应的烯烃高些. • 炔烃比水轻,有微弱的极性,难溶于水,易溶于石油 醚、苯、丙酮和醚类等有机溶剂中.
CH C CH
乙烯基乙炔
三聚 物
H2C CH C
C CH CH2
二乙烯基乙炔
乙炔基乙炔加氯化氢生成2-氯-1,3-丁二烯,用于合成氯丁 橡胶
3HC CH
Ni(CO)2· [(C6H5)3P]2 或活性炭600℃ 苯
环状 三聚 物
(6) 氧化反应
①KMnO4,H2O,OH CH3CH2CH2CH2 C CH ②H
烯醇式(不稳定)
HgSO4 CH3(CH2)5C CH + HOH H SO CH3(CH2)5C CH3 2 4 O
(3) 亲核加成
CH
CuCl CH + HCN CH2 80~90℃
CH
CN
反应历程为:
CH CH + H
δ +
CN
δ-
CH
H+
-
CH CN
CH2 CH CN
R C CH + HCN
由于离域键的存在使键长平均化;
0.147nm 0.153nm
CH2 CH
0.137nm
CH
CH2
CH2
CH2
CH3 CH3
0.134nm
由于离域键的存在,使分子的稳定性增大。 单烯烃:氢化热125.5kJ· mol-1。 1,3-丁二烯:预计251kJ· mol-1,实测238kJ· mol-1。 离域能:13kJ· mol-1。
5 7 8 6
4
3
2
1
(2Z,4Z,6E)-2,4,6-辛三烯 (2Z,4Z,6E)-2,4,6-octatriene
1,3-丁二烯中两个双键可在单键的同侧或两侧。
H2C C C H
s-顺-1,3-丁二烯 s-cis-1,3- butadiene
CH2 H
H 2C C H C
H CH2
s-反-1,3-丁二烯 s-trans-1,3- butadiene
CH3C CNa + CH3CH2Br
- +
CH3C CCH2CH3
CH
CH
NaNH3
Δ
NaC
CNa
C2H5Br
C2H5C
CC 2H5
课堂练习
1. 用化学方法鉴别下列化合物
A.己烷 不褪色 己烷 B. 1-己烯 褪色,无气 体放出 2-己炔 B. 1-己烯 C. 1-己炔 Br2 ( CCl4) 褪色 C. 1-己炔 D. KMnO4溶液 褪色,且有气体放出 B. 1-己烯 C. 1-己炔 AgNO3, NH3 白色沉淀 1-己炔 D. 2-己炔
R C CH2 CN
乙炔和CH3COOH亲核加成。
CH CH + CH3COOH
聚合
(CH3COO)2Zn
CH3COO
CH
CH2
( CH
CH2 )n
H2O,H+
( CH OH
CH2 ) n
OCOCH3
聚醋酸乙烯酯
聚乙烯醇
(4) 聚合反应
2HC
Cu2Cl2-NH4Cl CH H O H2C 2 Cu2Cl2-NH4Cl 二聚物
4-1 炔烃
1 炔烃的结构
乙炔是最简单的炔烃,为线型分子。
0.120nm 0.106nm
H
C
C
H
Kekulè 模型
Stuart 模型
碳原子的sp杂化 基态
2p
2s 1s
激发态
2p
2s 1s
sp杂化态
2p sp
1s
每个sp杂化轨道含1/2 s 成分和 1/2 p成分。
炔烃的官能团是碳碳三键 ,碳原子是sp杂化, 两个sp轨道在同一条直线上。
CH3CH2C
2-戊炔
2-pentyne
CCH3
(CH3)2CHC
CH
3-甲基-1-丁炔
3-methyl-1-butyne
CH3 CH3CC CCHCH 3 CH3 CH3
2,2,5-三甲基-3-己炔 2,2,5-trimethyl-3-hexyne
• 烃分子中同时含有碳碳双键和碳碳三键时,使双 键或三键位次最小,在相同位次时,双键位次低, 书写先烯后炔。
2 二烯烃的结构
(1) 累积二烯烃
H
· ·
sp
H
·
sp2
H
C
C
C
·
sp2
H
丙二烯不稳定,性质活泼,可以发生加成或
异构化反应。
CH2 C CH 2
H2O , H+
[ CH3 C CH 2] OH
CH3 C O
CH 2
(2) 共轭二烯烃
离域键Π4
4
H H
·
·
C
C
H· C
·
H
C
H H
每个碳原子都是sp2杂化; 分子中所有的原子都在同一平面上。
CH2
CH
Cl
加HBr时,也有过氧化物效应,自由基加成。 反应能控制在一元阶段,立体化学特征是反式加成。 烯炔加卤化氢时,也是先在双键上进行加成。
加水:
HgSO4 CH CH + H2O H SO 2 4
H2C CH 重排 CH3 CH OH