第三章不饱和链烃.中职课件电子教案.ppt
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1、化学工业出版社化学工业出版社 结束有机化学有机化学第四版电子课件第四版电子课件 邓苏鲁 编化学工业出版社化学工业出版社 结束n了解二烯烃的分类,熟悉1,3丁二烯的1,2加成和1 ,4加成反应、聚合反应及其应用。n了解烯烃、二烯烃和炔烃的结构特点。n掌握烯烃、二烯烃和炔烃的通式,掌握烯烃、炔烃的构造异构现象及其命名方法。n了解烯烃、炔烃的物理性质,掌握烯烃、炔烃的化学反应及其应用。n了解乙烯、乙炔的实验室制法,烯烃的天然来源及重要的烯烃和乙炔的用途。n掌握烯烃和炔烃的鉴别方法。学习目标化学工业出版社化学工业出版社 结束分子中只含一个碳碳双键( C C )的开链烃叫烯烃,也叫单烯烃。 是烯烃的官能
2、团。 C C 一、烯烃的结构n 结构特征: 烯烃的分子中含有一个碳碳双键,根据近代物理方法证明,碳碳双键不是两个相同的键:其中一个叫键,另一个叫键如下所示 键:它不如键那样结合得牢固,在一定条件下容易断裂,化学性质比较活泼,容易发生化学反应。键:结合得牢固,不易断裂。 C C 化学工业出版社化学工业出版社 结束n 最简单的烯烃乙烯, 乙烯的分子式、电子式、构造式如下:乙烯的分子结构,可用分子模型表示:比例模型球棍模型分子式为:C2H4电子式为:构造式为:HCCHHHHCCHHH化学工业出版社化学工业出版社 结束n烯烃的同系物和通式 在乙烯分子中增加若干个CH2原子团,就分别得到丙烯、丁烯、戊烯
3、等,它们都是乙烯的同系物。 由于烯烃分子组成上比相同碳原子数的烷烃少两个原子,所以烯烃的通式: CnH2n (n 2)CH2 CH2乙烯CH2 CHCH3丙烯CH2 CHCH2CH2CH31戊烯1丁烯CH2 CHCH2CH3 同系列(同系物)化学工业出版社化学工业出版社 结束二、烯烃的构造异构现象烯烃的构造异构碳链异构双键的位置异构(双键位置不同而形成的位置异构体)C2 C3 的烯烃无异构体:CH2 CH2乙烯:CH2 CHCH3丙烯:无异构体无异构体化学工业出版社化学工业出版社 结束C4以上烯烃出现异构体,例如:C4H8烯烃构造异构体如下。1丁烯:2丁烯:CH3CH2 CH CH2CH3CH
4、2CH CH2异丁烯:CH3CCH2CH311122233344烯烃构造异构体的推导方法是:首先写出不同的碳链,再在碳链中可能的位置上依次移动双键的位置,最后用氢原子饱和。例如:C4H8烯烃构造异构体的推导,可按下列步骤写出: 先写出最长碳链,并不断变换双键位置,最后用氢原子饱和。CCCCCCCCCCCCCH2CH2CHCH2CH2CH2CHCH3 再写出少一个碳原子的碳链,把减少的这个碳原子作为支链,并不断交换支链和双键的位置,最后用氢原子饱和。CCCCCCCCCH3CH3CCH2注意:支链不能连在端点的碳原子上,也不能连在可能重复的碳原子上。化学工业出版社化学工业出版社 结束三、烯烃的命名
5、n 习惯命名法简单的烯烃可按习惯命名法命名,例如:n 系统命名法 直链烯烃的命名其命名方法与烷烃基本相似,不同点是l 主链的词尾是烯;l 要标出碳碳双键的位次编号;l 当主链碳原子超过十个时(即用中文数字表示)加“碳”字,称“碳烯”。例如:CH3(CH2)CH CH(CH2)CH3 6十二碳烯 44CH2 CH2乙烯:CH2 CHCH3丙烯:异丁烯:CH3CCH2CH3化学工业出版社化学工业出版社 结束 烯烃的系统命名法要点如下:l 选择含有双键在内且支链较多的最长碳链为主链(母体),根据主链碳原子数命名为”某烯”。l 从靠近双键最近的一端开始给主链碳原子依次编号,碳碳双键的位次必须标明,以双
6、键碳原子中编号较小的数字标出。l 将取代基的位次、相同取代基的数目、名称及双键的位次依次写在母体名称某烯之前。化学工业出版社化学工业出版社 结束CH3C CHCHCH2CH3 2,4二甲基2己烯 CH3CH3CH2 CCH2CH3 2乙基1己烯 CH2CH2CH2 CH3 烯烃去掉一个氢原子后剩下的基团叫烯基。几个常见的烯基的名称如下:CH2 CHCH2 CCH3CH2 CHCH2CH3CH CH乙烯基 丙烯基(1丙烯基) 烯丙基(2丙烯基)异丙烯基例如:化学工业出版社化学工业出版社 结束 烯烃的物理性质与烷烃相似,也是随着碳原子数的增加而递变。它们都是无色物质,不溶于水,易溶于有机溶剂中,乙
7、烯稍带甜味,液态烯烃有汽油的气味。名名 称称构构 造造 式式熔点熔点/沸点沸点/密度密度(20)/(g/Cm3)折射率折射率n20状态状态乙烯CH2CH2169.71103.710.384(10)1.363(100)气态丙烯CH2CHCH3184.947.40.51931.3567(40)1丁烯CH2CHCH2CH3185.46.30.59511.39621戊烯CH2CH(CH2)CH3138.029.970.64051.3715液态1己烯CH2CH(CH2)CH3139.863.30.67311.38371庚烯CH2CH(CH2)CH3119.093.60.6971.39981辛烯CH2CH
8、(CH2)CH3101.7121.30.71491.40871癸烯CH2CH(CH2)CH366.3172.60.7401.42151十八碳烯CH2CH(CH2) CH3 17.51790.7011.44481十九碳烯CH2CH(CH2) CH3 21.5177(1333Pa)0.7858固态四、烯烃的物理性质316 15 7 542D表31 一些烯烃的物理常数化学工业出版社化学工业出版社 结束五、烯烃的化学反应及应用 C C 是烯烃官能团,由于碳碳双键中含有不稳定易断裂的键,因此能发生加成、氧化、聚合反应。n 加成反应 在一定条件下,烯烃与一些试剂反应,碳碳双键的键断裂,双键两端的碳原子分别
9、与试剂中的两个一价原子或原子团结合,生成加成产物,这种反应叫加成反应。加成反应可用下式表示: C C + XY XCCY催化剂化学工业出版社化学工业出版社 结束 催化加氢 催化加氢反应可定量进行,可通过吸收氢气的体积,计算出混合物中不饱和化合物的含量。通过催化加氢,使汽油中少量的烯烃转变为烷烃,从而提高汽油的质量。液态油脂中含有少量烯烃,容易变质,可通过催化加氢,将液态油脂转变为固态油脂,便于保存运输。固态油质还可用于生产肥皂。催化剂还可用铂黑、钯粉等。CH2 CH2 + HH CH3CH3 + 氢化热NiRCHCH2 + HH RCH2CH3Ni化学工业出版社化学工业出版社 结束 加卤素1,
10、2二氯乙烷可用作脂肪、橡胶等的溶剂、谷物的消毒杀虫剂及制备氯乙烯等。CH2 CH2 + ClCl CH2CH2 FeCl340 ,约0,2MPaClCl1,2二氯乙烷氟与烯烃反应非常剧烈,往往使它完全分解,碘与烯烃难于发生反应。所以一般烯烃加卤素是指加氯或加溴。卤素的活泼次序为:氟氯溴碘化学工业出版社化学工业出版社 结束 在有机分析中此反应可用于鉴别烯烃、炔烃等不饱和化合物的存在。例如:烯烃+ 50%溴的CCl4溶液后,溴的红棕色褪去,工业上常用此法检验汽油、煤油中是否含有不饱和烃的存在。BrBrCH2 CH2 + BrBr CH2CH2 C Cl41,2二溴乙烷(无色)(红棕色) 在常温下烯
11、烃与溴的四氯化碳溶液(或溴水)作用,溴的红棕色很快消失。【演示实验31】 在试管中加入1ml环己烯和几滴溴的四氯化碳溶液,振摇后,观察溶液颜色的变化。化学工业出版社化学工业出版社 结束 加卤化氢氯乙烷可用作溶剂,冷冻剂、局部麻醉剂。氯乙烷还可作为有机化合物分子中引入乙基的试剂。卤化氢与烯烃加成反应的活泼顺序是:HI HBr HClCH2 CH2 + HCl CH2CH2 AlCl3130250HCl氯乙烷化学工业出版社化学工业出版社 结束CH3Br23醋酸(100%)(CH )C CH2 + HBr CH3CCH3 CH3CH2CH CH2 + HBr CH3CH2CHCH3 Br醋酸例如:l
12、 不对称规则不对称烯烃与卤化氢加成时,氢原子主要加到含氢较多的双键碳原子上,而卤素则加到含氢较少的双键碳原子上。这一规则叫做马尔科夫尼柯夫规则,简称马氏规则,也叫不对称规则。应用这一规则可以预测许多反应的主要产物。CH3CHCH3CH3CHCH3CH3CH2CH2XXHX2 卤丙烷1卤丙烷化学工业出版社化学工业出版社 结束 加浓硫酸乙醇CH3 CH2 OSO OH CH3CH2OH + H2SO4 2H2O0 15 +-CH2 CH2 + H O SO OH CH3CH2 OSO2 OH (98%)硫酸氢乙酯2烯烃与冷的浓硫酸反应,生成硫酸氢烷基酯。例如:硫酸氢乙酯水解生成乙醇:加热时,则分解
13、生成乙烯:CH3 CH2 OSO OH CH2CH2 2170化学工业出版社化学工业出版社 结束不对称烯烃如丙烯与浓硫酸加成时,反应产物也符合马氏规则。例如:工业上可用此反应来制备醇(75%85%)50+-2水解CH3CH CH2 + H O SO OH CH3CHCH3 CH3CHCH3 OHOSO2 OH 硫酸氢异丙酯异丙醇 利用烯烃与硫酸作用可生成能溶于硫酸的硫酸氢酯的性质来分离提纯某些不与硫酸作用,又不溶于硫酸的有机物。化学工业出版社化学工业出版社 结束【例31】己烷中含有少量1己烯。试用化学方法将其分离除去。 有机化学中分离题可采用下列简便格式:己烷1己烯加冷的浓硫酸分液上层下层有机
14、层:己烷酸层:硫酸氢己酯化学工业出版社化学工业出版社 结束 加水 烯烃在酸性催化剂磷酸硅藻土及加热、加压条件下,可与水直接加成生成醇,不对称烯烃与水的反应产物,也符合马氏规则。例如:催化剂为强酸:H2SO4 、H3PO4 、HBF4等这种由烯烃与水直接反应制备醇的方法称直接水合法。CH2 CH2 + HOH CH3CH2 OH H3PO4硅藻土280300 ,78MPaCH3CH CH2 + HOH CH3CHCH3 H3PO4硅藻土195,2MPaOH化学工业出版社化学工业出版社 结束 加次卤酸乙烯与次氯酸加成生成氯乙醇。反应如下:不对称烯烃与次氯酸加成时也符合马氏规则,反应如下:CH2 C
15、H2 + H O Cl CH2CH2 OHCl氯乙醇CH3CH CH2 + HOCl CH3CH CH2 OHCl1氯2丙醇 在实际生产中,常用氯气和水代替次氯酸。生成的卤代醇是重要的有机原料,如氯乙醇常用作医药和农药,(如驱虫灵、普鲁卡因等)的原料,也是一种植物发芽催化剂。化学工业出版社化学工业出版社 结束n 氧化反应 烯烃在空气中可以燃烧,生成水和二氧化碳。乙烯燃烧时的火焰比甲烷燃烧时的火焰明亮并伴有黑烟。燃烧 CnH2n + nO2 nCO2 + nH2O23燃烧 C2H4 + O2 2CO2 + 2H2O3 烯烃也可以被稀的高锰酸钾碱性冷溶液氧化,双键中的键断裂,被氧化成二元醇。RCH
16、CH2 + 2KMnO4(冷,稀)+ H2O RCHCH2 + MnO2 + KOHOH(紫色)OHOH(棕褐色) 烯烃也可与酸性高锰酸钾溶液反应,高锰酸的紫色也会很快退色。因此根据高锰酸钾溶液的褪色或二氧化锰棕褐色沉淀的生成来鉴定烯烃,也可用于鉴别烯烃和烷烃。化学工业出版社化学工业出版社 结束n 聚合反应 聚乙烯 在一定条件下,乙烯的碳碳双键中的键可以断裂,以头尾相连的形式自相加成形成很长的碳链,生成高分子化合物聚乙烯。nCH2CH2 CH2CH2 少量过氧化物200300,100MPan聚乙烯(聚合物)l 高分子化合物又叫高聚物,是由千百个原子,彼此以共价键连接的大分子化合物。它们具有较高
17、的分子量,至少在一千以上。 由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子化合物的反应叫聚合反应。参加聚合的小分子叫单体,聚合后的大分子叫聚合物。l 聚乙烯的性质和用途: 聚乙烯为乳白色、无味、无臭、无毒的蜡状固体,具有热塑性易加工成型和优良的电绝缘性,耐酸、耐碱抗腐蚀。 用于制作农用薄膜和食品、药品的容器,制作各类工业和生活用具、电线、电缆及电工部件的绝缘材料,还可用作防腐材料、防潮材料等化学工业出版社化学工业出版社 结束聚丙烯nCHCH2 CHCH2 Al(C2H5)TiCl45080,12MPanCH3CH3 聚丙烯 聚丙烯在工业上也是由上述类似方法聚合而成。 n CH3
18、CH CH2 + Cl2 CH3CHCH CH2C500600 气相HHCl碳原子氢原子氢原子3氯1丁烯 聚丙烯为无味、无臭、无毒的乳白色物质,具有较好的耐腐蚀性能、电绝缘性能、柔韧性能、机械性能和防水性能。常用于制造薄膜、薄板、电器设备、工程塑料以及合成纤维等。 双键是烯烃的官能团,通常把与双键碳原子(或其他官能团)直接相连的碳原子叫-碳原子,与-碳原子相连的氢原子叫-氢原子。化学工业出版社化学工业出版社 结束 在常温下丙烯与氯气反应,主要发生加成反应,生成1,2二氯丙烷,但在500左右的高温时,主要是氢原子被取代,生成3氯1丙烯。其它烯烃与氯气在高温下进行的反应与丙烯相似,主要也是氢原子被
19、取代。CH3CH CH2 + Cl2 CH2CH CH2 + HCl500Cl3氯1丙烯 氢原子受双键的直接影响,比较活泼,易进行取代反应和氧化反应。这里只介绍取代反应,氧化反应在以后有关章节再讨论。CH3CH2CH CH2 + Cl2 CH3CHCHCH2 + HCl高温Cl3氯1丁烯化学工业出版社化学工业出版社 结束六、重要烯烃的工业来源及用途n 重要烯烃的工业来源 石油裂解气 炼厂气n 重要的烯烃及用途 乙烯 丙烯 丁烯化学工业出版社化学工业出版社 结束石油某一镏分或湿天然气经高温裂解生成低级烃的混合物分离得到乙烯、丙烯和丁烯 炼厂气 分离乙烯和丙烯1,重要烯烃的工业来源 石油裂 解气
20、化学工业出版社化学工业出版社 结束2,重要烯烃的性质及用途(1)乙烯 乙烯是无色、稍带甜味、可燃性的气体,在空气中燃烧时的火焰比甲烷明亮得多并带黑烟,与空气混合,遇明火会爆炸,其爆炸极限是3%29%(体积分数)。密度为0.9654g/Cm3 乙烯不溶于水,易溶于汽油、四氯化碳等有机溶剂。 工业上,主要来源于石油裂化和裂解,实验室里,是用浓硫酸与乙醇混合加热到160180,使乙醇脱水制得,化学反应式如下:CH3CH2OH浓H2SO4160180CH2CH2 + H2O 乙烯具有典型烯烃的化学性质。它是生产乙醇、乙醛、环氧乙烷、苯乙烯、氯乙烯、聚乙烯的基本原料。 乙烯还可用作水果催熟剂等。化学工业
21、出版社化学工业出版社 结束(2)丙烯 丙烯具有烯烃的一般性质,丙烯是无色、易燃的气体,在空气中的爆炸极限是2%11%(体积分数)。 丙烯在工业上,可用来制备甘油、氯丙醇、异丙醇、丙酮、丙烯腈、聚丙烯等。这些产品可进一步制备塑料、合成纤维、合成橡胶等。(3)丁烯 丁烯有三种同分异构体,即1丁烯、 2丁烯、 2甲基丙烯(异丁烯)。 异丁烯是制备丁基橡胶的主要原料,也可作为有机玻璃、环氧树脂和叔丁醇等的原料。直链丁烯经催化脱氢得1,3丁二烯,后者也是合成橡胶的基本原料 。化学工业出版社化学工业出版社 结束第二节二烯烃 分子中含有二个碳碳双键的开链不饱和烃叫二烯烃。由于它比烯烃多一个碳碳双键,故通式为
22、:CnH2n - 2一、二烯烃的分类和命名n 二烯烃的分类根据两个双键相对位置,可以把二烯烃分为三类。 两个双键连接在一个碳原子上的二烯烃。例如:累积二烯烃CH2CCH2 丙二烯 两个双键被一个单键隔开的二烯烃。例如:共轭二烯烃CH2 CHCHCH2 1,3丁二烯两个双键被两个或两个以上单键隔开的二烯烃。例如: 孤立二烯烃CH3CHCHCH2CH CH2 1,4己二烯本章主要讲述共轭二烯烃化学工业出版社化学工业出版社 结束n 二烯烃的命名 选主键作为母体 选取含有两个双键的最长碳链作为主链(母体),母体名称叫“某二烯”。 给主链碳原子编号 由距双键最近的一端依次编号,并用阿拉伯数字分别标明两个
23、双键的位次。 写出二烯烃的名称 将取代基的位次、相同取代基的数目、取代基的名称、两个双键的位次依次写在母体名称某二烯之前。例如:二烯烃和烯烃一样具有碳链异构、位置异构(两个双键相对位置不同),CH2CCHCH2 2甲基1,3丁二烯CH31234CH2CHCHCHCH3 1,4戊二烯12345化学工业出版社化学工业出版社 结束二、重要的共轭二烯烃n 1,3丁二烯 1,3丁二烯的结构特征:CH2CHCHCH2 1,3丁二烯 两个双键被一个单键隔开,这种构造的双键叫共轭双键。共轭双键与一般双键不同,其键长趋于平均化,具有特殊的化学性质。为了形象的描述1,3丁二烯的分子结构,可用比例模型和球棒模型来表
24、示。如图32所示:图32 1,3丁二烯分子的球棒模型和比例模型化学工业出版社化学工业出版社 结束 1,3丁二烯的物理性质 1,3丁二烯的1,2加成和1,4加成反应是同时发生的,控制反应条件,可调节两种产物的比例。例如:在低温下或非极性溶剂中有利于1,2 加成产物的生成,升高温度或在极性溶剂中则有利于1,4加成产物的生成。 1,3丁二烯的化学反应及应用 1,3 丁二烯是无色微带有香味的气体、沸点4.4 ,密度0.6211g/Cm2,微溶于水,易溶于有机溶剂中。l 1,2加成反应和1,4加成反应:1,3丁二烯可与氢气、卤素或卤化氢等试剂加成。当与一分子溴加成时,两个溴原子既可加到C1和C2两个碳原
25、子上,生成1,2加成产物(这种加成叫1,2加成反应),也可以加到两头的C1和C4两个碳原子上,而在C2和C3两个碳原子之间形成一个新的双键。生成1,4加成产物。(这种反应叫1,4加成反应)。这就是共轭二烯烃所具有的特殊性质。化学工业出版社化学工业出版社 结束CH2CHCHCH2 + Br2 1,2加成1,4加成CH2CHCHCH2 HBrCH2CHCHCH2 HBr3溴1丁烯1溴2丁烯(71%)(15%)(29%) (85%)0 40正己烷氯仿CH2CHCHCH2 + Br2 1,2加成15 1,4加成15 CH2CHCHCH2 BrBrCH2CHCHCH2 BrBr3,4二溴1丁烯1,4二溴
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