第五章 烯烃和炔烃
CH3CH2 C CH3CH2 C
OH OH HO
CH3CH2 C C CH2CH3
OH
顺-己烯雌酚
H C CH3(CH2)4 C CH2 H H C C CH2 H H
反-己烯雌酚(生理活性大)
H H C C CH2 C C (CH2)3COOH H
花生四烯酸(全顺式)
烯键是反映烯烃化学性质特征的官能团。 烯烃能起加成、氧化、聚合等反应,其中以加 成反应为烯烃的典型反应。
CH 例如:
HCC
3
CH CH3
> CH CH CH
3 2
HHC HHC
2
> CH CH >
3 2
HHH HHC
HHH
CH3
第三条规则 含不饱和键时排列顺序大小的规则:连有双键或叁 键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。
H C=O
H C O O
O C OH
O C O OH
COOH
>
CHO
>
CH2OH
H
dd+ C
H
d+ C
dH Cl
H
O C-C-O-H
X
O C-C-O-H
H O H-C-C-OH H
Y
-I
+I
根据实验结果, 得出一些取代基的电负性次序如下:
N+R3 > -NO2 > C=O > -F > -Cl > -Br > -I > -OCH3 >
-NHCOCH3 > -C≡C > -C6H5 > -CH=CH2 > -H >
-CH3 > -C2H5 > -CH(CH3)2 > -C(CH3)3 > -COO- > -O-
在 H 前面的为吸电子基,
在 H 后面的为斥电子基。
(2) 诱导效应的传递
诱导效应是永久存在的电子效应, 这种效应沿着 分子链由近及远传递下去并逐渐减弱, 一般经过2~3 个碳原子后即可忽略不计 (单向极化,短程作用)。
C
C
+
HX
C H
C X
反应通常在烃类及中等极性的无水溶剂中进行。 烯烃与HX加成活性序: HI > HBr > HCl,与卤 化氢的酸性顺序相一致。HF也能发生加成反应, 但同时使烯烃聚合。极性催化剂可以加速反应。
马尔可夫尼可夫规则 (Markovnikov’s Rule): 不对称烯烃与不对称试剂的加成,氢主要加到 含氢较多的双键碳原子上.
C CH
>
CH CH2
>
CH(CH3)2
常见的不饱和基团的优先次序可排列如下:
—I >—Br > —Cl > —SO3H > —SH > —F >—O—C—R > —OR O > —OH > —NO2 > —NR2 > —NHR > —NH2 > —CCl3 > —CO2H > — C —NH2 > —C—H > —CH2OH > —C≡N > O O > —C≡CH > —C(CH3)3 > —CH=CH2 > —CH(CH3)2
(1)和(3)之间;
H3C C CH2 (3) CH3
(2)和(3)之间 互为碳链异构
顺反异构
H3C C H C H H CH3 H3C C C CH3 H
H3C H
C
C
CH3 H3C H
H
H C C CH3
顺-2-丁烯
反-2-丁烯
A A C=C
A D C=C
A A C=C
A D C=C
A B
(1)
4,6-二甲基-3-丙基-1-庚烯
H H3C C CH CH2 CH3 CH3 CH CH2
4-甲基-3-乙基-1-戊烯
CH3(CH2)15CH=CH2 1-十八碳烯
CH3(CH2)12CH=CHCH3 2-十六碳烯
异构现象
Isomerism
(1) (2)
CH3CH2CH CH2
位置异构
CH3CH CHCH 3
C CH2 CH2 CH3
-CH3>-H,
-CH2CH2CH3>-CH2CH3
E-3-乙基-2-己烯
Cl
Br
Cl
Cl
H
Cl
H
Br
Z-1,2-二氯-1-溴乙烯
E-1,2-二氯-1-溴乙烯
次序法则
第一条规则:
各种原子或取代基按先后次序排列的规则称为顺序规则。
将各种取代基的连接原子,按原子序数的大小排列, 原子序数大的顺序在前。若为同位素,则质量数高 的顺序在前。
电子效应
Electronic effect
诱导效应 (induction effect)
共轭效应 (conjugation effect)
诱导效应 —— 由于分子中电负性不同的原子或
基团的影响使整个分子中成键的电子云沿碳链 (共价 键)向一个方向偏移,使分子发生极化的现象。
H CH3 H H
ddd+ C
CH2 CH2 + H2SO4(98%) CH3CH2
H2O
△
CH3CH2OH + H2SO4
H2O CH3CHCH3 + H2SO4 △ OH
OSO3H
CH3CH CH2 + H2SO4(80%)
CH3CHCH3 OSO3H
(CH3)2CCH3
(CH3)2C CH2 + H2SO4(60%)
H2O (CH3)2CCH3 OSO3H △ OH + H2SO4
催化剂
CH2CH2CH2CH3
△H=-126.8 kJ· mol-1
催化剂
C
C
+ H2
CH2CH2CH2CH3
△H=-119.8 kJ· mol-1
+ H2
催化剂
H3C H
H C C CH3
CH2CH2CH2CH3
△H=-115.5 kJ· mol-1
一般有:C=C双键上连接的取代基 越多越稳定,反式烯烃比顺式稳定。
> —CH2CH2CH3 —CH2CH3 > —CH3 > —D > —H >
顺反异构体的性质差别
物理 性质 化学 性质 生物 活性
显著不同 (bp, mp, s,μ)
基本相同 与空间排 列有关的 化学性质 差异
差异巨大
顺反异构体不仅理化性质不同,而且生 理活性也不同。例如合成的代用品己烯 雌酚,反式异构体生理活性较大,顺式 则很低;维生素 A 的结构中具有四个双 键,全部是反式构型。如果其中出现顺 式结构则生理活性大大降低;具有降血 脂作用的亚油酸和花生四烯酸则全部为 顺式构型。
C=C:
1个 bond, 1个 bond
C≡C: 1个 bond, 2个 bond
第一节
烯烃(alkenes)
一、烯烃的结构
乙烯 CH2=CH2
H
H
C
C H
H
头碰头重叠形成C—Cσ键
键: 284 kJ/mole
键键能 357kJ/mole
烯键的三个特性 共平面性
Z-E 构型命名法
先定出每个双键碳上所连的两个原子或基团的先 后次序,若两个优先基处在双键的同侧,称为 Z 型,反侧称为 E 型。
a
C C
d e
Z型
a
C C
e d
E型
b
b
假定上面结构式中:a>b、d>e
Br C H
H 3C
C
Cl F
Br>H,Cl>F
Z-1-氟-1-氯-2-溴乙烯
CH2 CH3
C H
双键的不等性
σ键、π键 不可旋转性
0.134nm
二、烯烃的命名和异构现象
烯烃的命名与烷烃相似,其命名原则为: (一)选择含有双键在内的最长碳链为主链, 按主链碳原子的数目命名为某烯。 (二)编号首先考虑双键具有最低位次,其次 考虑取代基具有最低位次。双键的位次以双 键碳原子的编号中较低的一个表示。 (三)烯烃基: 乙烯基 H2C=CH丙烯基 CH3-CH=CH烯丙基 H2C=CH-CH2-
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
不同原子按原子序数排列
同位素按质量 数由高到低的 顺序排列
第二条规则
若多原子基团的第一个连接原子相同,则比较与它相连的 其它原子,先比较原子序数最大的原子,再比较第二大的,依 次类推。若第二层次的原子仍相同,则沿取代链依次相比,直 至比出大小为至。
马氏规则的解释
HX 第一步:CH3
+
H
+
dd+ + 慢 + CH=CH2 + H [CH3CHCH3] 快
X +
[CH CHCH ] 3 3 +X 第二步:
CH3CHCH3 X
CH 3CHCH 3 CH 3CH
+ CH 2 + H
CH 3CH 2CH 2
如
(CH3)3C
+
>
(CH3)2CH
+
>
Байду номын сангаас
CH3CH2
三、烯烃的化学性质
(一) 亲电加成反应(electrophilic addition reaction)