第三章-烯烃和二烯烃ppt课件(全).ppt
第三章第三章 烯烃和二烯烃烯烃和二烯烃【学习目的与要求】【学习目的与要求】1.理解理解sp2杂化的特点及杂化的特点及键的形成和特征；键的形成和特征；2.掌握烯烃和二烯烃的命名方法；掌握烯烃和二烯烃的命名方法；3.掌握烯烃和二烯烃的化学性质及在生产中的掌握烯烃和二烯烃的化学性质及在生产中的应用；应用；4.掌握烯烃的鉴别方法；掌握烯烃的鉴别方法；5.理解亲电加成反应的本质。理解亲电加成反应的本质。第三章第三章 烯烃和二烯烃烯烃和二烯烃第一节第一节 烯烃烯烃第二节第二节 二烯烃二烯烃第三章第三章 烯烃和二烯烃烯烃和二烯烃一、烯烃的通式和同分异构一、烯烃的通式和同分异构烯烃的通式为烯烃的通式为CnH2n 烯烃烯烃中双中双键键的位置不的位置不变变，而碳原子的，而碳原子的连连接方式不同。如：接方式不同。如：1-丁烯丁烯 2-甲基丙烯甲基丙烯1碳链异构碳链异构CH3CH2CHCH2 CH3CHCHCH3 1-丁烯丁烯 2-丁烯丁烯 2官能团位置异构官能团位置异构烯烃烯烃中碳中碳链链的的连连接方式不接方式不变变，而双，而双键键在碳在碳链链中的位置中的位置发发生了改生了改变变。如：。如：第一节 烯烃3顺反异构顺反异构顺式顺式 反式反式 这种由于原子或原子团在空间的排列方式不同所这种由于原子或原子团在空间的排列方式不同所引起的异构现象，称为引起的异构现象，称为顺反异构现象顺反异构现象，这两种异构体，这两种异构体称为称为顺反异构体顺反异构体。两个相同的基团在双键同侧，称为两个相同的基团在双键同侧，称为“顺式顺式”，两，两个相同的基团在双键异侧，称为个相同的基团在双键异侧，称为“反式反式”。二、烯烃的结构二、烯烃的结构 杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时，能量相近的杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时，能量相近的2s轨道上的一个电子吸收能量激发到空的轨道上的一个电子吸收能量激发到空的2p轨道中，一个轨道中，一个2s轨道和两个轨道和两个2p轨道重新组合，形成轨道重新组合，形成3个新的个新的sp2杂化轨道。杂化轨道。1碳原子的碳原子的sp2杂化杂化 碳原子的碳原子的sp2杂化杂化 sp2杂化轨道的形状是一头大，一头小的葫芦形。三杂化轨道的形状是一头大，一头小的葫芦形。三个个sp2杂化轨道以平面三角形对称地排布在碳原子周围，杂化轨道以平面三角形对称地排布在碳原子周围，它们对称轴之间的夹角为它们对称轴之间的夹角为120，未参与杂化的，未参与杂化的2p轨道垂轨道垂直于三个直于三个sp2杂化轨道组成的平面。杂化轨道组成的平面。(a)三个三个sp2杂化轨道杂化轨道 (b)三个三个sp2杂化轨道与一个杂化轨道与一个p轨道轨道sp2杂化轨道杂化轨道乙烯分子中的乙烯分子中的键和键和键如图键如图:1181182乙烯的分子结构乙烯的分子结构 这这种种成成键键原原子子的的p p轨轨道道平平行行侧侧面面重重叠叠形形成成的的共共价键叫做价键叫做键键。3键和键和键的比较键的比较 键键键存在存在可以可以单单独存在独存在不能不能单单独存在，只能与独存在，只能与键键共共存存形成形成成成键轨键轨道沿道沿键轴键轴重叠，重重叠，重叠程度大叠程度大成成键轨键轨道平行道平行侧侧面重叠，重面重叠，重叠程度小叠程度小分布分布电电子云子云对对称分布在称分布在键轴键轴周周围围呈呈圆圆柱形柱形电电子云子云对对称分布于称分布于键键所在平所在平面的上下面的上下性性质质键键能能较较大，比大，比较稳较稳定定成成键键的两个原子可沿的两个原子可沿键轴键轴自由旋自由旋转转电电子云受核的束子云受核的束缚缚大，大，不易极化不易极化键键能能较较小，不小，不稳稳定定成成键键的两个原子不能沿的两个原子不能沿键轴键轴自由旋自由旋转转电电子云受核的束子云受核的束缚缚小，小，容易极化容易极化三、烯烃的命名三、烯烃的命名 烯烃分子中去掉一个氢原子后剩余基团，称为烯烃分子中去掉一个氢原子后剩余基团，称为烯基。常见的烯基有：烯基。常见的烯基有：CH2CH 乙烯基乙烯基 CH2CHCH2 烯丙基烯丙基(或或 2丙烯基丙烯基)CH3CHCH 丙烯基丙烯基(或或 1丙烯基丙烯基)1.烯基烯基2.系统命名法系统命名法 烯烃的命名包括习惯命名法和系统命名法。烯烃的命名包括习惯命名法和系统命名法。少数简单的烯烃常用习惯名称。例如：少数简单的烯烃常用习惯名称。例如：异丁烯异丁烯选主链选主链 选择含有双键且连接支链较多的最长碳链作选择含有双键且连接支链较多的最长碳链作为主链，根据主链上的碳原子数称为为主链，根据主链上的碳原子数称为“某烯某烯”。编号编号 从靠近双键一端开始给主链碳原子编号。从靠近双键一端开始给主链碳原子编号。以以双键碳原子中编号小的数字表明双键的位次，放在双键碳原子中编号小的数字表明双键的位次，放在“某烯某烯”之前，中间用半字线相连。之前，中间用半字线相连。写名称写名称 取代基的位次、数目、名称写在烯烃名称之取代基的位次、数目、名称写在烯烃名称之前，其原则与烷烃相同。前，其原则与烷烃相同。4-甲基甲基-3-乙基乙基-2-戊戊烯烯 2,3-二甲基二甲基-3-己己烯烯例：例：5-十一碳十一碳烯烯3.顺反异构体的命名顺反异构体的命名 两个双键碳原子上至少含有一个相同的原子或基团，两个双键碳原子上至少含有一个相同的原子或基团，可用顺反命名法。相同基团在双键的可用顺反命名法。相同基团在双键的同侧同侧，为，为“顺顺”式，式，在在异侧异侧为为“反反”式。式。.顺顺-反命名法反命名法 .ZE命名法命名法 根据根据“次序规则次序规则”确定每个双键碳原子上所连接确定每个双键碳原子上所连接的两个原子或基团的优先次序。的两个原子或基团的优先次序。当两个双键碳原子上的当两个双键碳原子上的“优先优先”基团在双键的基团在双键的同同一侧一侧，称为，称为Z构型，构型，反之反之为为E构型。构型。如：如：I Br Cl S F O N C H 原子序数：原子序数：53 35 17 16 9 8 7 6 1“次序规则次序规则”的主要内容如下：的主要内容如下：a将双键碳原子上直接相连的原子按原子序数大小排列，将双键碳原子上直接相连的原子按原子序数大小排列，大者为大者为“优先优先”基团。基团。.ZE命名法命名法 c若基若基团团中含有双中含有双键键或三或三键键等不等不饱饱和和键时键时，则则把不把不饱饱和和键键看成看成单键单键的重复，即双的重复，即双键连结键连结着两个原子，三着两个原子，三键连键连结结着三个原子。着三个原子。b如与双如与双键键碳原子直接相碳原子直接相连连的第一个原子相同，的第一个原子相同，则则比比较较第二个原子，如仍相同第二个原子，如仍相同则则比比较较第三个，以此第三个，以此类类推。如：推。如：根据次序根据次序规则规则，常，常见烃见烃基排列次序基排列次序为为：-CCH -C(CH3)3 -CH=CH2 -CH(CH3)2 -CH2CH2CH3 -CH3 .ZE命名法命名法 应应当指出，当指出，Z/E命名法与命名法与顺顺反命名法不是完全反命名法不是完全对应对应的。的。Z式不一定是式不一定是顺顺式，反之式，反之E式也不一定是反式。例式也不一定是反式。例如：如：(E)-3-甲基甲基-2-戊戊烯烯 (Z)-3-甲基甲基-2-戊戊烯烯（顺顺-3-甲基甲基-2-戊戊烯烯）（反（反-3-甲基甲基-2-戊戊烯烯）四、烯烃的物理性质四、烯烃的物理性质 随着分子中碳原子数目的增加沸点升高。直链烯烃比带有支链的随着分子中碳原子数目的增加沸点升高。直链烯烃比带有支链的同系物沸点稍高，顺式异构体的沸点略高于反式异构体。同系物沸点稍高，顺式异构体的沸点略高于反式异构体。1物态物态 常温下，常温下，C4以下的烯烃为气体，以下的烯烃为气体，C518的烯烃是液体，的烯烃是液体，C19以上以上烯烃是固体。烯烃是固体。2沸点沸点烯烃难溶于水，易溶于有机溶剂。相对密度小于烯烃难溶于水，易溶于有机溶剂。相对密度小于1，比水轻。，比水轻。3熔点熔点 熔点随着分子中碳原子数目的增加而升高。反式异构体的熔点比顺熔点随着分子中碳原子数目的增加而升高。反式异构体的熔点比顺式异构体高。式异构体高。4溶解性及相对密度溶解性及相对密度五、烯烃的化学性质五、烯烃的化学性质(1)双键的反应双键的反应：加成、氧化、聚合：加成、氧化、聚合(2)-H的反应的反应：取代、氧化等：取代、氧化等烯烃烯烃反反应应的主要部位：的主要部位：五、烯烃的化学性质五、烯烃的化学性质（一）加成反应（一）加成反应1催化加氢催化加氢 在催化在催化剂剂的作用下，的作用下，烯烃烯烃与与氢发氢发生加成反生加成反应应而生成而生成相相应应的的烷烃烷烃，这这个反个反应应称称为为催化加氢催化加氢。常用的催化。常用的催化剂剂是是镍镍、钯钯、铂铂等。例如：等。例如：2加卤素加卤素 烯烃烯烃和和卤卤素可以素可以发发生加成反生加成反应应，得到，得到邻邻二二卤卤代代烃烃。1,2-二二氯氯乙乙烷烷与氯和溴加成时，烯烃的活性顺序为：与氯和溴加成时，烯烃的活性顺序为：对于同一烯烃，不同卤素的加成活性顺序为：对于同一烯烃，不同卤素的加成活性顺序为：F2 Cl2 Br2 I23加卤化氢加卤化氢（1）与卤化氢反应）与卤化氢反应氯氯乙乙烷烷 不对称烯烃与卤化氢等极性试剂加成时，不对称烯烃与卤化氢等极性试剂加成时，氢原子氢原子（或（或带正带正电电的部分）总是加到含氢较的部分）总是加到含氢较多多的双键碳原子上，而的双键碳原子上，而卤原子卤原子（或（或带负电带负电的基团）则加到含氢较的基团）则加到含氢较少少的双键碳原子上。此规律称为的双键碳原子上。此规律称为马尔科夫尼科夫规则马尔科夫尼科夫规则，简称，简称马氏规则马氏规则。过氧化物存在下，不对称烯烃与溴化氢加成过氧化物存在下，不对称烯烃与溴化氢加成反马氏规则反马氏规则。将缺电子的试剂称为将缺电子的试剂称为亲电试剂亲电试剂。由亲电试剂进攻而。由亲电试剂进攻而引发的加成反应称为引发的加成反应称为亲电加成反应亲电加成反应。烯烃与卤素、卤化。烯烃与卤素、卤化氢等的加成反应属于亲电加成。氢等的加成反应属于亲电加成。(2)马氏规则的理论解释马氏规则的理论解释 在在过过氧化物存在下，由于反氧化物存在下，由于反应应机理由机理由离子型离子型变为变为自由自由基型基型，因此，因此产产物不同。物不同。4加硫酸加硫酸 烯烃烯烃可与可与浓浓硫酸反硫酸反应应，生成硫酸，生成硫酸氢酯氢酯。硫酸硫酸氢氢乙乙酯酯 5加水加水 在酸的催化下，在酸的催化下，烯烃烯烃和水加成生成醇。不和水加成生成醇。不对对称称烯烯烃烃与水加成与水加成符合马氏规则符合马氏规则。烯烃烯烃与水直接反与水直接反应应生成醇，称生成醇，称为烯烃为烯烃直接水合法，直接水合法，是是醇的制醇的制备备方法方法之一。之一。6.加次氯酸加次氯酸 烯烃烯烃能与次能与次氯氯酸反酸反应应生成生成氯氯代醇。不代醇。不对对称称烯烃烯烃与次与次卤卤酸加成，酸加成，符合马氏规则符合马氏规则。例如：。例如：2-氯氯乙醇乙醇1-氯氯-2-丙醇丙醇在在温和温和的条件下，双键中的的条件下，双键中的键断裂键断裂，生成，生成邻二醇邻二醇。反应后高锰酸钾溶液的反应后高锰酸钾溶液的紫色紫色褪去，生成褪去，生成棕褐色棕褐色二氧化锰沉二氧化锰沉淀。常用于烯烃的鉴别。淀。常用于烯烃的鉴别。1高锰酸钾氧化高锰酸钾氧化（二）（二）氧化反应氧化反应1,2-丙二醇丙二醇 在比较在比较强烈强烈的条件下，烯烃的的条件下，烯烃的双键完全断裂双键完全断裂，生成相应，生成相应的氧化物。的氧化物。在催化剂作用下，烯烃可被氧化，相同的反应物在催化剂作用下，烯烃可被氧化，相同的反应物随着反应条件的不同，产物也不同。随着反应条件的不同，产物也不同。H3丙酮1MPa，90 120PdCl2 CuCl2O2+环氧乙烷AgO2+250CH2CH2OCH2CH2CH3CHCH2CH3CCO2.催化氧化催化氧化（三）（三）-H原子反应原子反应 在高温或光照下，在高温或光照下，烯烃烯烃的的-H原子可被原子可被卤卤原子取代，原子取代，生成生成-卤卤代代烯烃烯烃。例如：。例如：3-氯氯丙丙烯烯1取代反应取代反应 在催化在催化剂剂作用下，作用下，烯烃烯烃的的-H原子可被氧化。反原子可被氧化。反应应条条件不同，氧化件不同，氧化产产物不同。例如：物不同。例如：丙丙烯醛烯醛2氧化反应氧化反应 丙丙烯烯酸酸（四）（四）聚合反应聚合反应 在催化在催化剂剂作用下，双作用下，双键键中的中的键键断裂，在相同分子之断裂，在相同分子之间进间进行加成，生成相行加成，生成相对对分子分子质质量量较较大的化合物，大的化合物，这这种反种反应应称称为为聚合反应聚合反应。能。能进进行聚合的小分子化合物，称行聚合的小分子化合物，称为为单单体体。聚合后的。聚合后的产产物称物称为为聚合物聚合物。例如：。例如：CH2CH2称称为为链节链节，右下角，右下角码码n称称为为聚合度聚合度。第二节 二烯烃一、二烯烃的分类一、二烯烃的分类两个双两个双键连键连接在一个碳原子上的二接在一个碳原子上的二烯烃烯烃。例如：。例如：丙二丙二烯烯1累积二烯烃累积二烯烃两个双两个双键键被两个或两个以上的被两个或两个以上的单键单键隔开的二隔开的二烯烃烯烃。如：。如：2共轭二烯烃共轭二烯烃 两个双两个双键键被一个被一个单键单键隔开的二隔开的二烯烃烯烃。例如：。例如：CH2=CHCH=CH2 1,3-丁二丁二烯烯 3隔离二烯隔离二烯CH2=CHCH2CH=CH2 1,4-戊二戊二烯烯 二二烯烃烯烃的命名与的命名与烯烃烯烃相似，不同的是分子中含有两相似，不同的是分子中含有两个双个双键键，所以，所以选择选择的主的主链链是含有两个双是含有两个双键键的最的最长长碳碳链链，且两个双且两个双键键的位置均需的位置均需标标出，称出，称为为“某二某二烯烯”。例如：。例如：2-甲基甲基-1，3-丁二丁二烯烯 2-乙基乙基-1，4-戊二戊二烯烯（异戊二（异戊二烯烯）二、二烯烃的命名二、二烯烃的命名三、共轭二烯烃的结构与共轭效应三、共轭二烯烃的结构与共轭效应 1,3-丁二丁二烯烯分子中的四个碳原子和六个分子中的四个碳原子和六个氢氢原子在同原子在同一个平面内，所有一个平面内，所有键键角都接近角都接近120，1，3-丁二丁二烯烯分子分子中的碳碳中的碳碳键长趋键长趋于平均化，四个碳原子都是于平均化，四个碳原子都是sp2杂杂化。化。11,3-丁二烯的结构丁二烯的结构1,3-丁二丁二烯烯的分子的分子结结构构 1,3-丁二丁二烯烯分子中的共分子中的共轭轭键键2共轭体系和共轭效应共轭体系和共轭效应（3）体系能量降低）体系能量降低 含有共含有共轭轭键键的分子称的分子称为为共共轭轭分子，具有分子，具有共轭共轭键键的的体系称体系称为为共轭体系共轭体系。在共。在共轭轭体系中，形成共体系中，形成共轭轭键键的所有的所有原子是一个整体，它原子是一个整体，它们们之之间间的相互影响称的相互影响称为为共轭效应共轭效应。共共轭轭体系具有以下特点：体系具有以下特点：（1）键长键长平均化平均化（2）共平面性）共平面性 由一个由一个键键和与此和与此键键平行的平行的p轨轨道相道相连组连组成的共成的共轭轭体系。体系。氯氯乙乙烯烯的的p-共共轭轭体系体系 不不饱饱和和键键与与单键单键交替存在，由交替存在，由电电子离域所形成的共子离域所形成的共轭轭体系。体系。例如：例如：1,3-丁二丁二烯烯 丙丙烯醛烯醛常常见见的共的共轭轭体系有下列两种：体系有下列两种：(1)-(1)-共轭共轭 p-p-共轭体系共轭体系四、共轭二烯烃的化学性质四、共轭二烯烃的化学性质11,2-加成和加成和1,4-加成加成 一般情况下，一般情况下，低温低温或或非极性非极性溶溶剂剂有利于有利于1,2-加成，加成，升升高高温度或在温度或在极性极性溶溶剂剂中有利于中有利于1,4-加成。加成。共共轭轭二二烯烃烯烃与具有与具有C=C双双键键或或CC三三键键的化合物的化合物进进行行1,4-加成，生成六元加成，生成六元环环状化合物的反状化合物的反应应，称，称为为双烯合双烯合成成。也称。也称为为狄尔斯狄尔斯阿尔德（阿尔德（DielsAlder）反应）反应。2.双烯合成双烯合成 双双烯烯体体 亲亲双双烯烯体体 加合物加合物3聚合反应聚合反应 共共轭轭二二烯烃烯烃容易容易发发生聚合反生聚合反应应生成高分子聚合物，工生成高分子聚合物，工业业上利用此反上利用此反应应来生成合成橡胶。来生成合成橡胶。顺顺-1,4-聚丁二聚丁二烯烯橡胶橡胶 （顺顺丁橡胶）丁橡胶）
