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第三章:烯烃、炔烃(3.1 烯烃的结构分类及加成反应)
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③与卤化氢HX加成(亲电加成) H+首先加到碳—碳双键中的一个碳原 子上,从而使碳—碳双键中的另一个碳原
子带有正电荷,形成碳正离子,然后碳正
离子再与X-结合形成卤代烷:
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从烯烃和卤化氢的加成反应可以看到: 首先是带正电荷的氢原子进攻双键 引起的,所以象卤化氢这样的试剂具 有亲电性,叫亲电试剂(亲—喜欢),
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H3C CH2 C C H3C
H H
H3C C C H3C CH2
H H
如果有一个双键碳上连有两个相同的 基团,则无顺反异构体。因为它的空间排列
只有一种。
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通常反式异构体比顺式异构体稳定, 并且有较高的熔点。顺反异构体不能通 过σ单键的旋转而互相转化,但受热时, 顺反异构体可以通过π键的断裂互相转化。
:
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(b)如果与双键碳原子直接相连的原子的
原子序数相同,则需要比较由该原子
外推至相邻的第二个原子的原子序
数,如仍相同,再依次外推,直至比
较出较优基团为止。
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(c)当基团含有双键和三键时, 可以认为 双键和三键原子连接着两个或三个相 同的原子。
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优先顺序:
Z, E — 命名法:依据次序规则比较出两
π σ
3个sp2杂 化轨道
互相平行的2个P轨道从侧面相互重 叠,形成π 键.
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π键的特点
(1)π 键只有对称面没有对称轴.所以, 双键碳原子之间不能以两碳核间联线为 轴自由旋转.
C
C
σ键可绕键轴自由旋转
π键
σ键
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π键的特点
(2)由两个p轨道侧面重叠而成的π 键,重叠
程度比σ 键小的多.所以π 键不如σ 键稳定,比 较容易破裂.π 键键长比碳碳单键的键长短.
将不饱和烯烃变成相应的饱和烃,可提高
汽油的稳定性——加氢汽油。
②与卤素加成 应用:判断分子里是否有不饱和键
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烯烃与氯、溴等很容易加成,例如, 将乙烯或丙烯通入溴的四氯化碳溶液中, 由于生成无色的二溴代烷而使溴的红棕色 退去。
CH3 CH CH2 + Br2
CH3 CH CH2 Br Br
应用:溴水或是溴的四氯化碳溶液都是鉴别 不饱和键常用的试剂。
CH3 CH CH2 +H2O
H+
CH3-CH-CH3 OH
2-丙醇
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烯烃与水的加成也遵守马氏规律,因此 由丙烯水合只能得到异丙醇,而不能制备 正丙醇。 应用:由石油裂化气中的低级烯烃丙烯制 备2-丙醇。
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方法:烯烃的水合,由于化工厂硫酸腐蚀性 强,一般用磷酸催化,烯烃纯度大于95%。
⑤与硫酸加成
烯烃能和硫酸加成,生成
可以溶于硫酸的烷基硫酸氢酯。
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思考:比较丙烯与硫酸的加成与丙烯的水 合制备2-丙醇的工艺有什么不同? 烯烃加硫酸再水解,反应结果是在烯烃 分子中引入一分子水生成醇——烯烃的间 接水合法。 优点:烯烃的纯度要求不高,设备要求少。
缺点:腐蚀性强,步骤多。
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思考:如何提纯含有少量烯烃的烷烃气体? 方法:把混合气体通入到硫酸中。 ⑥与次卤酸加成 HOCl、HOBr 烯烃与次卤酸反应生成卤醇——双官能 团。遵循马氏规则。
官都含有微量的乙烯。
(4)乙烯有促进果实成熟等功能。
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一、烯烃的结构
1.烯烃的定义
分子中含有碳一碳双键(C=C)的烃,叫做 烯烃。如:
CH2 CH2
乙烯
CH3CH2CH CH2
CH3CH CH2
丙烯
1-丁烯
CH3C CH2 CH3
2-甲基丙烯
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烯烃比相应烷烃少了两个氢。所以,烯烃的
通式为CnH2n (n≥2),碳一碳双键是烯烃的官
加硫酸、次氯酸、硼氢化反应
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作业
P28, 2,3
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预习
§3.2 烯烃的其它反应
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H3C C C H
顺-2-丁烯
CH3 H
H C C H3C
反-2-丁烯
CH3 H
当双键碳原子上各连有两个不相同的基团时, 由于双键不能自由旋转,在空间就会形成不同的 排列方式,形成顺反异构体。
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顺、反异构现象在烯烃中很普遍,凡是 以双键相连的两个碳原子上都带有不同的原子或 原子团时,都有顺、反异构现象。
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应用:注意实际生产中,不是先制备次氯 酸,而是将烯烃和氯气同时通入水中。 ⑦硼氢化反应
C C + 1/2B2H6 C H C BH2
与不对称的烯烃反应时,硼原子加到含氢较多的碳原子上。
CH3 CH3 CH2 + H BH2
CH3CH2CH2BH2
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小结:
1.烯烃的命名
2.烯烃的加成反应
加氢、加卤素、加HX、加水
认为:不对称烯烃和卤化氢加成时,氢原
于主要加到含氢较多的碳原子上,这个经
验规律——马氏规律。
因此,无过氧化物时,丙烯和溴化氢在
加氢时,主要得到的是2-溴丙烷。
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H3C CH2CH CH2
+ HBr
醋酸
H3C CH2 CHBr CH3
Cl (CH3)2C CH2
+ HCl
(CH3)2C CH3
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性较差),烯烃的相对密度都小于1。
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(2)烯烃几乎不溶于水,但可溶于非极性
溶剂,如戊烷、四氯化碳和乙醚等。 (3)C2~C4的烯烃为气体,C5 ~C15为液 体,高级的烯烃为固体。 (4)反式异构体的熔点比顺式异构体高, 但沸点则比顺式异构体低。
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思考:烯烃的结构决定了烯烃具有活泼的 化学性质,能发生加成、氧化等反应,那 么烯烃的加成反应有什么应用呢? 四 、烯烃的加成反应 ①加氢(催化加氢)催化剂:镍、钯、铂等
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(2)烯烃的命名 烯烃的命名和烷烃基本相同,但由于 增加了一个官能团,所以也有所变化。
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1)烯烃的系统命名法 ①选择含碳-碳双键最长的碳链作主链, 根据碳原子数目称为某烯。
②编号从靠近双键一端开始,把双键上第
一个碳原子编号加在烯烃名称前表示双
键位置。
③以双键碳原子中编号小的数字标明双键
的位次,并将取代基的位次、名称及双
在顺反异构现象?
a C a C
a b
a C b C
d d
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思考:但当两个双键碳原子所连接的四个 原子或基团都不相同时, 能用顺反命名法 命名吗?
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3) Z-E命名法 次序规则: (a)与双键碳原子直接相连的原子按原子序 数大小排列, 大者 “较优”。
I > Br > Cl > S > O > N > C > D > H >
键的位次写在烯的名称前。
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例:给下列各化合物命名
3-丙基-2-庚烯
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2)顺–反命名法 由于双键不能自由旋转,且双键两端 碳原子连接的四个原子处于同一平面上, 因此,当双键的两个碳原子各连接不同的 原子或基团时,就有可能生成两种不同的 异构体。(相同的基团在同侧的为“顺”)
H3C CH2 C C H H CH3
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应用:测定分子中双键的数目
CH3CH=CH2 + H2 Pt CH3CH2CH3
从上面的反应可以看到,每加成一个
双键需要消耗1molH2,所以通过消耗的H2
体积,可以测定分子中含双键的数目。
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扩展:石油加工生产的粗汽油带含有烯烃, 烯烃活泼易氧化聚合产生杂质,影响汽油
的质量,因此,对粗汽油进行加氢处理,
顺-2-戊烯
相同的两个基团 在双键的同侧, 在名称前加“顺”
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H3C CH2 C C H3C
相同的两个基团在 双键的两侧,在名 称前加“反”
H CH2 CH3
反-3-甲基-3-己烯
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产生的原因:由于双键中的π键限制了σ 键的自由旋转,使得两个甲基和两个氢 原子在空间有两种不同的排列方式。 思考:是不是所有含双键的化合物都存
由亲电试剂进攻而引起的加成反应叫
亲电加成反应。
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思考:由于乙烯的分子是对称的,所以它 与卤化氢加成时,产物都是相同的,而对 于不对称烯烃如丙烯,与卤化氢加成时
在什么情况下得到2-溴丙烷,什么情 况下得到1-溴丙烷?
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1)无过氧化物时:俄国科学家马尔可夫尼 可夫(Markovnikov)为我们解决了这个问题。
个双键碳原子所连接取代基优先次序。当
较优基团处于双键的同侧时,称Z 式;处
于异侧时,称E 式。
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例:给下列化合物命名
(E) - 3- 甲基 - 2- 戊烯
(Z) - 3- 甲基 - 2- 戊烯
注意: 顺和Z、反和E没有对应关系!
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三、烯烃的物理性质 烯烃在常温下、常压下的状态、沸点 和熔点都和烷烃相似。 (1)烯烃的熔点、沸点、相对密度都随 着相对分子质量的增加而增加(熔点规律
0.134nm
C C
0.154
C C
键能为: 610.9-347.3 =263.6KJ/mol
键能为: 347.3 KJ/mol
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π键的特点
(3)π 键电子云比较分散,有较大的流 动性,化学反应性较强.
C
C
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二、烯烃的命名和异构 (1)烯烃的异构 分子式为C4H8的烯烃的三个构造异构体:
CH3 CH CH CH3
碳 链 异 构
H2C CH CH2 CH3
双 键 位 置 异 构H2C C NhomakorabeaH3 CH3
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例题
分子式为C5H10的烯烃的五个构造异构体: