暨南大学有机无机化学第三章课件.ppt

烯烯 烃烃Alkenes第三章第三章本本本本 章章章章 提提提提 纲纲纲纲1.烯烃的结构、种类、命名烯烃的结构、种类、命名2.2.烯烃双键的化学性质烯烃双键的化学性质 亲电加成反应、氧化还原反应、聚合反应亲电加成反应、氧化还原反应、聚合反应3.3.亲电加成的反应机理亲电加成的反应机理 反应取向、反应的立体化学反应取向、反应的立体化学4.4.烯烃烯烃位氢位氢(烯丙位氢烯丙位氢)的反应的反应第一节第一节 烯烃的结构、异构和命名烯烃的结构、异构和命名一、乙烯的平面结构一、乙烯的平面结构第一节第一节 烯烃的结构、异构和命名烯烃的结构、异构和命名一、碳原子杂化轨道sp2的形成及特点第一节第一节 烯烃的结构、异构和命名烯烃的结构、异构和命名一、碳原子杂化轨道sp2的形成及特点第一节第一节 烯烃的结构、异构和命名烯烃的结构、异构和命名一、碳原子杂化轨道sp2的形成及特点 二、二、烯烃的结构特征烯烃的结构特征1 1 双键碳原子是双键碳原子是spsp2 2杂化。平面三角。杂化。平面三角。2 2 键是由键是由p p轨道侧面重叠形成。轨道侧面重叠形成。3 3由于室温下双键不能自由由于室温下双键不能自由 旋转，所以有旋转，所以有顺反或顺反或Z Z,E E异构体。异构体。第一节第一节 烯烃的结构、异构和命名烯烃的结构、异构和命名H2C=CH2烯烃的种类、命名和结构烯烃的种类、命名和结构一、烯烃的种类和命名：烯烃是含一、烯烃的种类和命名：烯烃是含“C CC C”的碳氢化合物的碳氢化合物1.1.分类分类单烯烃单烯烃 通式通式 CnH2n二烯烃二烯烃多烯烃多烯烃烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名 一、构造异构（一、构造异构（constitutionconstitution）1 1、碳架异构、碳架异构2 2、双键位置异构、双键位置异构烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名 一、构造异构（一、构造异构（constitutionconstitution）1 1、碳架异构、碳架异构2 2、双键位置异构、双键位置异构烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名 二、构型异构二、构型异构(configuration)-顺反异构顺反异构1 1、产生顺反异构的条件：、产生顺反异构的条件：A A、分子中有限制旋转的因素存在、分子中有限制旋转的因素存在B B、每个、每个不能自由旋转不能自由旋转的碳原子上必须连有的碳原子上必须连有两个两个不同的不同的原子原子或或原子团原子团。由于双键不能自由旋转而引起的顺反异构体用由于双键不能自由旋转而引起的顺反异构体用Z Z,E E表示。确定表示。确定Z Z,E E的原则是：按顺序规则确定与双键碳原子相连二个基团的大小，的原则是：按顺序规则确定与双键碳原子相连二个基团的大小，由大到小用箭头标出。二个双键碳原子连的基团箭头方向一致，由大到小用箭头标出。二个双键碳原子连的基团箭头方向一致，双键为双键为Z Z构型；箭头方向相反，双键为构型；箭头方向相反，双键为E E构型。构型。(Z)-2-丁烯或丁烯或顺顺-2-丁烯丁烯(E)-2-丁丁烯或烯或反反-2-丁丁烯烯烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名 三、顺反异构的性质三、顺反异构的性质物理性质：沸点、熔点、偶极矩的大小都不相同。物理性质：沸点、熔点、偶极矩的大小都不相同。化学性质：反应速度、反应产物（空间构型）不相同化学性质：反应速度、反应产物（空间构型）不相同生物活性：不相同生物活性：不相同顺顺-2-丁烯丁烯反反-2-丁烯丁烯烯烃的命名烯烃的命名 系统命名法系统命名法选择含碳碳双键的最长碳链为主链，根据碳的数目选择含碳碳双键的最长碳链为主链，根据碳的数目称为某烯称为某烯从离从离双键最近双键最近的一端开始编号，把双键的编号写在的一端开始编号，把双键的编号写在烯烃的前面取代基的表示方法与烷烃相同烯烃的前面取代基的表示方法与烷烃相同顺反异构体用顺反异构体用Z,E Z,E 构型构型表示表示 两个碳原子上较优基团在双键同一侧的构型为两个碳原子上较优基团在双键同一侧的构型为Z Z；在双键不同侧的在双键不同侧的 构型为构型为E E。烯烃的命名烯烃的命名 系统命名法系统命名法选择含碳碳双键的最长碳链为主链，根据碳的数目选择含碳碳双键的最长碳链为主链，根据碳的数目称为某烯称为某烯从离从离双键最近双键最近的一端开始编号，把双键的编号写在的一端开始编号，把双键的编号写在烯烃的前面取代基的表示方法与烷烃相同烯烃的前面取代基的表示方法与烷烃相同顺反异构体用顺反异构体用Z,E Z,E 构型构型表示表示 两个碳原子上较优基团在双键同一侧的构型为两个碳原子上较优基团在双键同一侧的构型为Z Z；在双键不同侧的在双键不同侧的 构型为构型为E E。几个重要的烯基几个重要的烯基CH3CH=CH丙烯基丙烯基propenylCH=CHCH2烯丙基烯丙基allylCH2=C异丙烯基异丙烯基isopropenylCH2=CH乙烯基乙烯基Vinyl烯烃的命名烯烃的命名 亚基亚基 H2C=CH3CH=(CH3)2C=亚甲基亚甲基 亚乙基亚乙基 亚异丙基亚异丙基Methylidene ethylidene isopropylidene CH2 CH2CH2 CH2CH2CH2 亚甲基亚甲基 1,2-亚乙基亚乙基 1,3-亚丙基亚丙基Methylene ethylene(dimethylene)trimethylene两种亚基：中文名称通过前面的编号来区别，两种亚基：中文名称通过前面的编号来区别，英文名称通过词尾来区别英文名称通过词尾来区别有两个自由价的基称为亚基。有两个自由价的基称为亚基。烯烃的命名烯烃的命名实例一实例一烯烃命名实例烯烃命名实例烯烃的命名烯烃的命名实例二实例二 (Z)-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯（反（反-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯）溴乙烯）（Z)-1-bromo-1,2-dichloroethylene烯烃的命名烯烃的命名实例二实例二 (Z)-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯（反（反-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯）溴乙烯）（Z)-1-bromo-1,2-dichloroethylene烯烃的命名烯烃的命名双键在环上，以环为母体，称双键在环上，以环为母体，称环某烯环某烯.双键在链上，链为母体，环为取代基。双键在链上，链为母体，环为取代基。实例三实例三2-甲基甲基-3-环己基环己基-1-丙烯丙烯3-cyclohexyl-2-methyl-1-propene烯烃的命名实例四实例四（5R,2E）-5-甲基甲基-3-丙基丙基-2-庚烯庚烯 (5R,2E)-5-methyl-3-propyl-2-heptene 烯烃命名实例烯烃命名实例烯烃的命名烯烃的命名烯烃的命名烯烃的命名烯烃的命名烯烃的命名烯烃的命名烯烃的命名烯烃的物理性质烯烃的物理性质 1 1、熔点：顺反异构体中，反式结构有较好熔点：顺反异构体中，反式结构有较好 的对称性，其熔点高于顺式结构的对称性，其熔点高于顺式结构。2 2、沸点：比烷烃高。顺反异构体中，反式结、沸点：比烷烃高。顺反异构体中，反式结 构低于顺式结构。构低于顺式结构。3 3、密度：都小于水、密度：都小于水。烯烃的化学性质烯烃的化学性质 一、催化加氢一、催化加氢1 1、常用的催化剂：铂黑（、常用的催化剂：铂黑（PtPt）,钯粉（钯粉（PdPd）,Raney Ni,Raney Ni催化剂的作用：降低烯烃加氢的活化能。催化剂的作用：降低烯烃加氢的活化能。烯烃的化学性质烯烃的化学性质 一、催化加氢一、催化加氢1 1、催化剂的作用：降低烯烃加氢的活化能。、催化剂的作用：降低烯烃加氢的活化能。烯烃的化学性质烯烃的化学性质 一、催化加氢一、催化加氢(顺式加氢）顺式加氢）2 2、可能机理：烯烃和一分子氢被吸附在催化剂表面，并释放出、可能机理：烯烃和一分子氢被吸附在催化剂表面，并释放出能量。能量的释放减弱了烯烃能量。能量的释放减弱了烯烃键和氢分子的键和氢分子的键，从而促使两键，从而促使两个新的碳氢键形成，烷烃自催化剂表面解吸附，再吸附新的反应个新的碳氢键形成，烷烃自催化剂表面解吸附，再吸附新的反应物分子，加氢反应是在碳碳双键的同侧进行。物分子，加氢反应是在碳碳双键的同侧进行。烯烃的化学性质烯烃的化学性质 一、催化加氢一、催化加氢(顺式加氢）顺式加氢）CH2=CH2 RCH=CH2 R2C=CH2 RCH=CHR RCH=CR2 R2C=CR2烯烃的化学性质烯烃的化学性质 一、催化加氢一、催化加氢(顺式加氢）顺式加氢）烯烃的化学性质烯烃的化学性质 一、催化加氢一、催化加氢(氢化热）氢化热）氢化热：烯烃氢化时，断裂一个氢化热：烯烃氢化时，断裂一个键形成两个键形成两个键所键所放出的能量。（放出的能量。（kJ/molkJ/mol）烯烃的化学性质烯烃的化学性质 一、催化加氢一、催化加氢(氢化热）氢化热）氢化热：烯烃氢化时，断裂一个氢化热：烯烃氢化时，断裂一个键形成两个键形成两个键所键所放出的能量。（放出的能量。（kJ/molkJ/mol）定义：两个或多个分子相互作用，生成一个定义：两个或多个分子相互作用，生成一个 加成产物的反应称为加成反应。加成产物的反应称为加成反应。加成反应加成反应自由基加成自由基加成（均裂）（均裂）离子型加成离子型加成（异裂）（异裂）环加成环加成（协同）（协同）亲电加成亲电加成亲核加成亲核加成1 加成反应的定义和分类加成反应的定义和分类 分类：分类：根据反应时化学键变化的特征分根据反应时化学键变化的特征分 （或根据反应机理分）（或根据反应机理分）烯烃的化学性质烯烃的化学性质2 烯烃亲电加成反应机理烯烃亲电加成反应机理（1）环正离子中间体（反式加成）环正离子中间体（反式加成）（2）碳正离子中间体（顺式加成）碳正离子中间体（顺式加成）（反式加成）（反式加成）+Y-烯烃的化学性质烯烃的化学性质3 烯烃与氢卤酸的加成烯烃与氢卤酸的加成反应式反应式CH2=C(CH3)2 +HX CH3-C(CH3)2反应机理反应机理XCH2=C(CH3)2+H+CH3C(CH3)2 CH3-C(CH3)2X-慢慢+X快快烯烃的化学性质烯烃的化学性质讨讨 论论（1）速率问题速率问题 *1 HI HBr HCl *2 双键上电子云密度越高，反应速率越快。双键上电子云密度越高，反应速率越快。(CH3)2C=CH2 CH3CH=CHCH3 CH3CH=CH2 CH2=CH2烯烃的化学性质烯烃的化学性质讨讨 论论（1）速率问题速率问题 *1 HI HBr HCl *2 双键上电子云密度越高，反应速率越快。双键上电子云密度越高，反应速率越快。(CH3)2C=CH2 CH3CH=CHCH3 CH3CH=CH2 CH2=CH2烯烃的化学性质烯烃的化学性质烷烃的结构烷烃的结构 反应区域选择性反应区域选择性（regio-selectivity)马氏规则马氏规则：不对称烯烃与：不对称烯烃与HXHX的加成，的加成，H H总是加到含总是加到含氢较多的双键碳原子上。氢较多的双键碳原子上。烯烃的化学性质烯烃的化学性质 机理烯烃的化学性质烯烃的化学性质 碳正离子碳正离子(Carbocations)含有带正电荷的三含有带正电荷的三价碳原子的原子团。价碳原子的原子团。烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质碳正离子的重排碳正离子的重排甲基转移甲基转移(CH3)3CCH=CH2 (CH3)3CCHClCH3 +(CH3)2CCl-CH(CH3)2 HCl17%83%(CH3)3CCHCH3+(CH3)2C-CH(CH3)2(CH3)2CHCH=CH2 (CH3)2CHCHBrCH3 +(CH3)2CBr-CH2CH3HBr主要产物主要产物次要产物次要产物(CH3)2CHCHCH3+(CH3)2C-CH2CH3负氢转移负氢转移烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质与与H2SO4反应反应问题：如何将己烷与问题：如何将己烷与1-1-己烯分离？己烯分离？解：加入浓硫酸，将油相与硫酸相分离。解：加入浓硫酸，将油相与硫酸相分离。烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的化学性质酸催化下烯烃的水合反（Hydration）烯烃的化学性质烯烃的化学性质酸催化下烯烃的水合反（Hydration）烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃与有机酸、醇、酚的加成烯烃与有机酸、醇、酚的加成强酸直接加成，弱酸及醇、酚等需酸催化强酸直接加成，弱酸及醇、酚等需酸催化 催化剂：催化剂：H2SO4,H3PO4,TsOH,HBF4H2SO4,H3PO4,TsOH,HBF4等强酸等强酸 加成取向符合马氏规则加成取向符合马氏规则烯烃的化学性质烯烃的化学性质 加卤素加卤素烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃与次卤酸的加成烯烃与次卤酸的加成反应式反应式+H2O +X2（HO-X+）1符合马氏规则符合马氏规则 2反式加成反式加成类类 似似 试试 剂：剂：ICl,ClHgCl,NOCl(亚硝酰氯亚硝酰氯)烯烃的化学性质烯烃的化学性质反应机理反应机理机理机理1：+X2X-H+机理机理2：H2O +X2-HXHO XHO-+X+X+-OH反应机理反应机理机理机理1：+X2X-H+机理机理2：H2O +X2-HXHO XHO-+X+X+-OH烯烃的化学性质烯烃的化学性质 硼氢化反应硼氢化反应定义：硼烷(BH3)中的硼原子和氢原子分别加到碳碳双键的两个碳原子上的反应。烯烃的化学性质烯烃的化学性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质 硼氢化反应的特点硼氢化反应的特点*1 *1 立体化学：顺式加成（烯烃构立体化学：顺式加成（烯烃构型不会改变）型不会改变）*2 2 区域选择性区域选择性反马氏规则。反马氏规则。*3 3 因为是一步反应，反应只经过因为是一步反应，反应只经过一个环状过渡态，所以不会有重排一个环状过渡态，所以不会有重排产物产生。产物产生。硼氢化反应的特点硼氢化反应的特点*1 *1 立体化学：顺式加成（烯烃构立体化学：顺式加成（烯烃构型不会改变）型不会改变）*2 2 区域选择性区域选择性反马氏规则。反马氏规则。*3 3 因为是一步反应，反应只经过因为是一步反应，反应只经过一个环状过渡态，所以不会有重排一个环状过渡态，所以不会有重排产物产生。产物产生。2 硼氢化硼氢化-氧化、硼氢化氧化、硼氢化-还原反应还原反应31*硼氢化反硼氢化反应：烯烃与甲应：烯烃与甲硼烷作用生成硼烷作用生成烷基硼的反应烷基硼的反应2*烷基硼的氧化反应：烷烷基硼的氧化反应：烷基硼在碱性条件下与过氧基硼在碱性条件下与过氧化氢作用，生成醇的反应。化氢作用，生成醇的反应。3*烷基硼的还原反应：烷基硼的还原反应：烷基硼和羧酸作用生烷基硼和羧酸作用生成烷烃的反应。成烷烃的反应。(CH3 CH2CH2)3BTHFH2O2,HO-,H2ORCOOH3 CH3 CH2CH2OHCH3 CH2CH3烷基硼烷基硼12CH3CH=CH2+BH33 硼氢化硼氢化-氧化反应、硼氢化氧化反应、硼氢化-还原反应的应用还原反应的应用硼氢化硼氢化-氧化反应的应用氧化反应的应用*1 CH3CH=CH2B2H6H2O2，HO-H2OCH3CH2CH2OH*2B2H6H2O2，HO-H2O*3B2H6H2O2，HO-H2O烯烃的化学性质烯烃的化学性质自由基加成自由基加成HBr的过氧化氢效应的过氧化氢效应烯烃的化学性质烯烃的化学性质自由基加成自由基加成HBr的过氧化氢效应的过氧化氢效应烯烃的化学性质烯烃的化学性质自由基加成自由基加成HBr的过氧化氢效应的过氧化氢效应烯烃的氧化烯烃的氧化1 烯烃的臭氧化反应烯烃的臭氧化反应2 烯烃被烯烃被KMnO4和和OsO4氧化氧化3 烯烃的环氧化反应烯烃的环氧化反应烯烃的化学性质烯烃的化学性质 臭氧化合物被水分解成醛和酮的反应臭氧化合物被水分解成醛和酮的反应称为称为臭氧化合物的分解反应臭氧化合物的分解反应O3Zn,H2ORCHO +Zn(OH)2H2 Pd/CRCH2OH +HOCHRR”+H2OLiAlH4orNaBH4RCH2OH +HOCHRR”烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的臭氧化反应的应用烯烃的臭氧化反应的应用（1）测定烯烃的结构）测定烯烃的结构（2）由烯烃制备醛、酮、醇。）由烯烃制备醛、酮、醇。(CH3)2C=CH2O3H2OZn(CH3)2C=O +CH2OH2OZnO3烯烃的化学性质烯烃的化学性质2 烯烃被烯烃被KMnO4和和OsO4氧化氧化（1）烯烃被）烯烃被KMnO4氧化氧化冷，稀，中性或碱性冷，稀，中性或碱性KMnO4热，浓，中性或碱性热，浓，中性或碱性KMnO4酸性酸性 KMnO 4/H+CH3COOH+CH3COOH烯烃的化学性质烯烃的化学性质2 烯烃被烯烃被KMnO4和和OsO4氧化氧化（1）烯烃被）烯烃被KMnO4氧化氧化冷，稀，中性或碱性冷，稀，中性或碱性KMnO4热，浓，中性或碱性热，浓，中性或碱性KMnO4酸性酸性 KMnO 4/H+CH3COOH+CH3COOH烯烃的化学性质烯烃的化学性质（2）烯烃被烯烃被OsO4氧化氧化（3）应用：）应用：1 制邻二醇制邻二醇 2 鉴别双键鉴别双键 3 测双键的位置测双键的位置烯烃的化学性质烯烃的化学性质3 烯烃的环氧化反应烯烃的环氧化反应过氧化物易分解爆炸，使过氧化物易分解爆炸，使用时要注意温度和浓度。用时要注意温度和浓度。实验室常用过氧化实验室常用过氧化物来制备过酸。物来制备过酸。制制 备备（1）过酸的定义和制备）过酸的定义和制备 定义：具有定义：具有-CO3H基团的化合物称为过酸。基团的化合物称为过酸。C6H5COOH CH3COH CH3COOH=OO30%H2O2，H+C6H5COONaOOH+烯烃的化学性质烯烃的化学性质反反 应应 机机 理理+CH3CO3H+CH3CO2H慢，亲电加成慢，亲电加成快快（2）环氧化反应）环氧化反应定义：烯烃在试剂的作用下，生成定义：烯烃在试剂的作用下，生成环氧化合物的反应。环氧化合物的反应。烯烃的烯烃的-卤化卤化1 卤素高温法或卤素光照法卤素高温法或卤素光照法反应式反应式CH3CH=CH2 +Br2 CH2BrCH=CH2气相，气相，h or 500oC反应机理反应机理Br2 2Br Br +CH3CH=CH2 CH2CH=CH2 +HBr CH2CH=CH2 +Br2 CH2BrCH=CH2 +Br h or 500oC烯烃的烯烃的-卤化卤化1 卤素高温法或卤素光照法卤素高温法或卤素光照法反应式反应式CH3CH=CH2 +Br2 CH2BrCH=CH2气相，气相，h or 500oC反应机理反应机理Br2 2Br Br +CH3CH=CH2 CH2CH=CH2 +HBr CH2CH=CH2 +Br2 CH2BrCH=CH2 +Br h or 500oC2 NBS法（烯丙位的溴化）法（烯丙位的溴化）+（C6H5COO）2CCl4,反应式反应式NBS本章小结本章小结一一 掌握烯烃的命名掌握烯烃的命名二二掌握烯烃的制备方法掌握烯烃的制备方法三三掌握消去反应机理掌握消去反应机理E1和和E2四四掌握烯烃的主要反应和加成反应机理。掌握烯烃的主要反应和加成反应机理。1 亲电加成机理亲电加成机理 2 自由基加成机理自由基加成机理 3 硼氢化氧化硼氢化氧化 4 羟汞化脱汞羟汞化脱汞 5氧化反应氧化反应 6 催化加氢催化加氢 7 -H的反应的反应分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！分享一些名言，与您共勉！正视自己的长处，扬长避短，正视自己的长处，扬长避短，正视自己的缺点，知错能改，正视自己的缺点，知错能改，谦虚使人进步，骄傲使人落后。谦虚使人进步，骄傲使人落后。自信是走向成功的第一步，自信是走向成功的第一步，强中更有强中手，一山还比一山高，山外有强中更有强中手，一山还比一山高，山外有山，人外有人山，人外有人!永远不要认为我们可以逃避，我们的每一步都决定着最后的结局，我们的脚正在走向我们自己选定的终点。生活不必处处带把别人送你的尺子，时时丈量自己。对大部分人来说，工作是我们憎恨的一种乐趣，一种让我们脚步变得轻盈的重负，一个没有它我们就无处可去的地狱。世界上任何书籍都不能带给你好运，但是它们能让你悄悄成为你自己。一个人的成就越大，对他说忙的人就越少；一个人的成就越小，对他说忙的人就越多。