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大学有机化学.炔烃和二烯烃

H2C H C C H CH2 > H2C C H C H CH2
e) 负电荷在电负性更大的原子上更稳定
H2C C H O > H2C C H O -
第二节、二烯烃
4. 共振论的另外两条原则
a) 能量越低、越稳定的极限式对共振杂化体 的贡献越大。
b) 参加共振的极限式越多,杂化体越稳定。
第二节、二烯烃
在催化剂存在下可与氢加成,一般直接成烷烃。
HC CH H2 Pt H2C CH2 H2 Pt H3C CH3
1 H2 Pt
第一节、炔烃
(1) 与氢(H2)加成
一些特殊的催化剂可使反应停留在烯的阶段:
Lindlar Pd H2
Lindlar催化剂:Pd/BaSO4/喹啉 顺式加成,是制备顺式烯烃的有用方法。
1) B2D6 2) CH3COOH D
H
第一节、炔烃
(3) 亲核加成反应——烯基化
Nu + HC
-
CH
H+ Nu Nu
HC
CH
EtOH 。 150 C, 0.1~1.5 MPa
O
EtOH
O
+ RS Na
-
+
EtOH
SR
HC
CH + HCN
CuCl2/HCl
CN
第一节、炔烃
2. 末端炔烃的酸性,炔化物的生成
1.4 炔烃的化学性质
炔烃的化学性质与烯烃相似,可以发生加成、 氧化、聚合等不饱和烃的的反应,炔烃加成可 以加成两分子试剂,反应活性较烯烃低。
炔烃反应部位: R-CH2-C≡C-H (1) (2) (1) 三键上的加成反应 (2) 较活泼氢的反应
第一节、炔烃
1. 加成反应 (1) 与氢(H2)加成
Br
稳定性:
Br Br
Br
>
Br
第二节、二烯烃
4. 共轭效应的概念
第一节、炔烃
2. 金属炔化物的炔基化反应
强碱 C- +
RC CH
RC
R' X
RC CR' + X-
+
Br
HC CH
NaNH2 NH3
HC C-Na+
Br
+ NaBr
第一节、炔烃
3. 四卤代烷脱卤素
X R X
X X
R'
Zn
RC
CR' + 2 ZnX2
第一节、炔烃
4. 乙炔的工业生产
碳化钙(电石)法
聚合反应
。 500 C
Ni(CN)2 。 50 C, 1.5~2.0 MPa
2 HC CH
CuCl2, NH4Cl heat
第一节、炔烃
4. 聚合和偶联反应
氧化偶联反应
2 HC CH Cu2Cl2, NH3 MeOH
Glaser反应
2
Cu(OCOCH3)2 pyridine, O2
+ ……
第一节、炔烃
炔烃的亲电加成反应活性比烯烃小。
RC CH + E+ RC CHE A
-
A RC CHE
烯基正碳离子很不 稳定,较难生成 sp杂化的碳原子电负性大于sp2 杂化的碳原子,而且其杂化轨 道更短,因此更难给出电子与 亲电试剂结合。
第一节、炔烃
(2) 亲电加成反应 a. 与卤素的加成
Br Br2 Br Br2 Br Br Br Br
1.5 炔烃的制备 1. 二卤代烷脱卤化氢
X R X NaNH2 or KOH/alcohol/heat R X X R
邻二卤代烷
+ 2 HCl
偕二卤代烷
Br KOH/EtOH heat Br
第一节、炔烃
1. 二卤代烷脱卤化氢
强碱条件下三键的异构化
Br Br KOH/EtOH heat
NaNH2 。 150 C
a) 电荷越分散越稳定
H2C C H C H CH2 > H2C H C C H CH2
b) 越具有完整价电子层越稳定
H2C O H > H2C O H
c) 共价键数目越多越稳定
H2C C H C H CH2 > H2C H C C H CH2
第二节、二烯烃
3. 共振极限式的相对稳定性
d) 异号电荷相隔越近越稳定
HX R
HX
符合马氏规则
卤代烯
HC CH HCl HgCl2
偕二卤代烷
聚合 Cl PVC
加成反应活性:HI > HBr > HCl
第一节、炔烃
b. 与卤化氢的加成
过氧化物效应——反马氏加成
HBr ROOR'
Br Br + Br
1-溴-1-戊烯
1,2-二溴戊烷
第一节、炔烃
c. 与水的加成
汞盐催化的与水加成
R + H2O H2SO4 HgSO4 OH R R O
烯醇
Hg2+ Hg2+ R

-Hg2+ H+
OH R Hg+
OH2 H2O R Hg+
-H+
反应遵从马氏规则
第一节、炔烃
c. 与水的加成
+ H2O H2SO4 HgSO4 OH + OH
O O
+ H2O
H2SO4 HgSO4
OH + OH
O
第一节、炔烃
第一节、炔烃
c. 与水的加成
R
R
+ BH3
R
BH2
2R R B R
烯基硼
H2O2 OHO O
3 R
OH + H BO 3 3
H2O
R
B O
R
R
RCH2CHO

硼酸酯
第一节、炔烃
c. 与水的加成
烯基硼和醋酸反应生成顺式烯烃(硼氢化-还原 反应)
R R' R R' B R' + 3 CH3COOD R 3 R R' D
第一节、炔烃
(1) 与氢(H2)加成
液氨/钠还原氢化:
+ 2 Na + 2 NH3
+ 2 NaNH2
Na/NH3 85%
反式加成,可制备反式烯烃。
第一节、炔烃
(1) 与氢(H2)加成
液氨/钠还原氢化机理:
Na + Na+
NH3 -NH2H Na H + Na+
NH3 -NH2H
H
第一节、炔烃
(2) 亲电加成反应
第二节、二烯烃
特点二:共轭体系更加稳定 共轭体系能量降低——碳碳双键平均氢化热 较烯烃低。
R R' H2 R R' H ~ -125.5 kJ/mol
2 H2
H = -254.1 kJ/mol
2 H2
H = -223.1 kJ/mol
第二节、二烯烃
2.3 共振论 1. 概念
当一个分子、离子或自由基按价键规则 无法用一个经典的结构式圆满表达时,可 以用若干经典结构式的共振来表达该分子 的结构。
c. 与水的加成
只有一种情况得到醛——乙炔反应得到乙醛
H2SO4 HgSO4
HC
CH + H2O
OH
CH3CHO
乙醛
第一节、炔烃
c. 与水的加成
硼氢化-氧化反应——反马氏加成
R
R + BH3 R BH2
2 R R B R
烷基硼
H2O2 OHO O
3 R
OH + H BO 3 3
H2O
R
B O
R
R
硼酸酯
第五章
炔烃和二烯烃
第一节、炔烃
1.1 炔烃的结构
炔烃:分子中含碳碳三键的碳氢化合物。 通式:含有一个碳碳三键的开链烯烃的通式为 CnH2n-2。 特点:碳碳三键两端的碳原子采用sp杂化。因此 ,碳碳三键中,一根为“头碰头”的σ键,另两 根为“肩并肩”的π键。
第一节、炔烃
1.1 炔烃的结构
乙炔分子:
2Z, 5E-2, 5-辛二烯
2Z, 4Z, 6E-2, 4, 6-辛三烯
S-反-1, 3-丁二烯
S-顺-1, 3-丁二烯
第二节、二烯烃
2.2 共轭二烯烃的结构特点
σ键平面与纸面垂直 π键平面与纸面平行 π电子产生离域,形 成共轭π键
球棍模型
第二节、二烯烃
特点一:键长平均化
正常C-C键长:154 pm;正常C=C键长:134 pm
2.4 共轭效应 1. 1, 3-丁二烯的分子轨道
能形成离域 键的体系称 为共轭体系
第二节、二烯烃
2. 共轭体系的特点
形成共轭体系的原子共平面; 有若干个未杂化可以平行重叠的p轨道; 有一定数量的供成键用的p电子,电子离域化; 键长平均化; 性质较稳定; 极化后电子云密度交替分布。
第二节、二烯烃
酸性:炔氢>烯氢>烷氢 水 CH≡CH NH3 CH2=CH2 CH3CH3 pKa 15.6 ~25 ~36 ~44 ~49
RC CH + NaOH RC CNa + H2O ?
NH3 + R3C-
R3CH + NH2-
?
第一节、炔烃
2. 末端炔烃的酸性,炔化物的生成
NaNH2 R-C≡CH Ag (NH3)+2NO3 Cu (NH3)+2Cl
第二节、二烯烃
1. 概念
1, 3-丁二烯可视为以下7种极限式的共振杂化体:
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