第三章 炔烃和二烯烃PPT讲稿.ppt
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1、第三章 炔烃和二烯烃第1页,共62页,编辑于2022年,星期二3-6 3-6 炔烃的构造异构和命名炔烃的构造异构和命名有机化学电子教案第三章炔烃、二烯烃:炔烃、二烯烃:3-73-7 炔烃的结构炔烃的结构 3-83-8 炔烃的物理性质炔烃的物理性质 3-9 3-9 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 3-13-11 1 二烯烃的分类和命名二烯烃的分类和命名 3-10 3-10 炔烃的炔烃的制制备备 3-12 3-12 二烯烃的结构二烯烃的结构 3-13 3-13 二烯烃的性质二烯烃的性质2022/9/23第2页,共62页,编辑于2022年,星期二分子中含有碳碳叁键的烃叫做炔烃,它的通式是分子中含有碳碳
2、叁键的烃叫做炔烃,它的通式是CnH2n-2。同同C原子数相同的二烯烃互为同分异构体。原子数相同的二烯烃互为同分异构体。碳碳三键是炔碳碳三键是炔烃的官能团。烃的官能团。炔烃2022/9/23第3页,共62页,编辑于2022年,星期二3-6 炔烃的构造异构和命名乙炔和丙炔都没有异构体。从丁炔开始有构造异构现象。乙炔和丙炔都没有异构体。从丁炔开始有构造异构现象。炔烃的构造异构现象也是由于碳链不同和叁键位置不同炔烃的构造异构现象也是由于碳链不同和叁键位置不同所引起的,但由于在碳链分支的地方,不可能有叁键存所引起的,但由于在碳链分支的地方,不可能有叁键存在,所以炔烃的构造异构体比碳原子数目相同的烯烃少在
3、,所以炔烃的构造异构体比碳原子数目相同的烯烃少些。些。例如,丁烯有三个构造异构体,而丁炔只有两个:例如,丁烯有三个构造异构体,而丁炔只有两个:2022/9/23第4页,共62页,编辑于2022年,星期二3-6 炔烃的构造异构和命名n命名:命名:n系系统统命命名名法法与与烯烯烃烃相相似似,只只是是将将“烯烯”字字改改为为“炔炔”字。字。n较较简简单单的的炔炔烃烃,也也可可以以把把它它们们看看作作是是乙乙炔炔的的衍衍生物,而用乙炔衍生物命名法来命名。生物,而用乙炔衍生物命名法来命名。3 3甲基甲基1 1丁炔丁炔异丙基乙炔异丙基乙炔31422022/9/23第5页,共62页,编辑于2022年,星期二
4、3-6 炔烃的构造异构和命名1-1-戊烯戊烯4-4-炔炔如果两种编号一种较高时,则宜采取最低的一种,如果两种编号一种较高时,则宜采取最低的一种,应使双键、三键位号数值之和最小。应使双键、三键位号数值之和最小。同时含有三键和双键的分子称为是烯炔,命名时,首同时含有三键和双键的分子称为是烯炔,命名时,首先选取含双键、三键的碳链作为主链,位次的编号通先选取含双键、三键的碳链作为主链,位次的编号通常是双键具有最小位次。常是双键具有最小位次。12453应命名为应命名为 3-戊烯戊烯-1-炔,而不命名为炔,而不命名为 2-戊烯戊烯-4-炔。炔。2022/9/23第6页,共62页,编辑于2022年,星期二乙
5、乙炔炔分分子子是是一一个个线线形形分分子子,四四个个原原子子都都排排布布在在同同一一条条直直线上线上.乙炔的两个碳原子共用了三对电子乙炔的两个碳原子共用了三对电子.烷烃碳烷烃碳:sp3杂化杂化烯烃碳烯烃碳:sp2杂化杂化炔烃碳炔烃碳:sp杂化杂化 3.7 炔烃的结构炔烃的结构(1)乙炔的结构乙炔的结构第7页,共62页,编辑于2022年,星期二由由炔炔烃烃叁叁键键一一个个碳碳原原子子上上的的两两个个sp杂杂化化轨轨道道所所组组成成的的 键则是在同一直线上方向相反的两个键键则是在同一直线上方向相反的两个键.在在乙乙炔炔中中,每每个个碳碳原原子子各各形形成成了了两两个个具具有有圆圆柱柱形形轴轴对对称
6、称的的 键键.它们是它们是Csp-Csp和和Csp-Hs.(2)乙炔分子中的乙炔分子中的 键键第8页,共62页,编辑于2022年,星期二 C:2s22p2 2s12px12py12pz1 乙炔的每个碳原子还各有两个相互乙炔的每个碳原子还各有两个相互 垂直的未参加杂化的垂直的未参加杂化的p轨道轨道,不同碳不同碳 原子的原子的p轨道又是相互平行的轨道又是相互平行的.一个碳原子的两个一个碳原子的两个p轨道和另一个碳原子对应的两轨道和另一个碳原子对应的两 个个p轨道轨道,在侧面交盖形成在侧面交盖形成两个两个碳碳碳碳 键键.(3)乙炔的乙炔的 键键第9页,共62页,编辑于2022年,星期二(4)乙炔分子
7、的圆筒形乙炔分子的圆筒形 电子云电子云第10页,共62页,编辑于2022年,星期二碳碳叁键是由一个碳碳叁键是由一个 键和两个键和两个 键键 组成组成.键能键能乙炔的碳碳叁键的键能是乙炔的碳碳叁键的键能是:837 kJ/mol;乙烯的碳碳双键键能是乙烯的碳碳双键键能是:611 kJ/mol;乙烷的碳碳单键键能是乙烷的碳碳单键键能是:347 kJ/mol.C-H键键长长和和p轨轨道道比比较较,s轨轨道道上上的的电电子子云云更更接接近近原原 子子核核.一一个个杂杂化化轨轨道道的的s成成分分越越多多,则则在在此此杂杂化化轨轨道道上上的的电电子子也也越越接接近近原原子子核核.由由sp杂杂化化轨轨道道参参
8、加加组组成成 共共价价键键,所所以以乙乙炔炔的的C-H键键的的键键长长(0.106 nm)比比乙乙烯烯(0.108 nm)和和乙乙烷烷(0.110nm)的的C-H键的键长要短键的键长要短.碳碳碳碳叁叁键键的的键键长长最最短短(0.120 nm),这这是是除除了了有有两两个个 键键,还由于还由于 sp 杂化轨道参与碳碳杂化轨道参与碳碳 键的组成键的组成.(5)总结总结第11页,共62页,编辑于2022年,星期二3-8 炔烃的物理性质1 1、物态、物态 :在室温(:在室温(2525)和)和 0.1 MPa 0.1 MPa下,下,C C2 2C C4 4的炔烃是气体;的炔烃是气体;C C5 5C C
9、1515的炔烃是液体;十六个碳的炔烃是液体;十六个碳原子以上的炔烃是固体。原子以上的炔烃是固体。2 2、沸点、沸点 :随着炔烃相对分子质量的增加,分子:随着炔烃相对分子质量的增加,分子间的作用力亦增加,其沸点也相应增高。间的作用力亦增加,其沸点也相应增高。3、熔点:炔烃熔点的变化,也是随着相对分子、熔点:炔烃熔点的变化,也是随着相对分子质量的增加而增加。质量的增加而增加。4 4、密度:炔烃的相对密度也随着相对分子质量的增、密度:炔烃的相对密度也随着相对分子质量的增加而有所增加,但比重都小于加而有所增加,但比重都小于1 1。5 5、水溶性:炔烃几乎不溶于水,而易溶于有机溶、水溶性:炔烃几乎不溶于
10、水,而易溶于有机溶剂如四氯化碳、乙醇、乙醚等。剂如四氯化碳、乙醇、乙醚等。2022/9/23第12页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质炔烃的化学性质主要表现在官能团炔烃的化学性质主要表现在官能团碳碳叁键的反碳碳叁键的反应上。应上。炔烃的主要性质是叁键的加成反应和叁键碳上炔烃的主要性质是叁键的加成反应和叁键碳上氢原子的活泼性(弱酸性)。氢原子的活泼性(弱酸性)。一、加成反应:一、加成反应:炔烃可以催化加氢,生成烯烃。如再进一步加炔烃可以催化加氢,生成烯烃。如再进一步加氢则得到烷烃。氢则得到烷烃。1 1、催化加氢:、催化加氢:炔烃的加氢反应比烯烃具有更大的反应活泼性。炔烃的
11、加氢反应比烯烃具有更大的反应活泼性。2022/9/23第13页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质林德拉催化剂,这是一种以金属钯沉淀干碳酸钙上,林德拉催化剂,这是一种以金属钯沉淀干碳酸钙上,然后用醋酸铅处理而得的加氢催化剂。然后用醋酸铅处理而得的加氢催化剂。2、和卤素加成、和卤素加成:2022/9/23第14页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质碘也可与乙炔加成,但主要得到一分子加成产物碘也可与乙炔加成,但主要得到一分子加成产物1,2-二碘乙烯。二碘乙烯。炔烃可以和氢卤酸炔烃可以和氢卤酸HX(XCl、Br、I)加成,但)加成,但也不如烯烃那样容易进行
12、。不对称炔烃的加成反应也不如烯烃那样容易进行。不对称炔烃的加成反应也按马尔科夫尼科夫规律进行。也按马尔科夫尼科夫规律进行。3、和氢卤酸加成、和氢卤酸加成 2022/9/23第15页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质4、和水加成、和水加成:乙炔直接水合得乙醛,其余炔烃水合则得到酮类乙炔直接水合得乙醛,其余炔烃水合则得到酮类不对称炔烃与水加成,要符合马氏规则。不对称炔烃与水加成,要符合马氏规则。2022/9/23第16页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质一个分子或离子在反应过程中发生了基因的转移一个分子或离子在反应过程中发生了基因的转移和电子云密度重
13、新分布而最后生成较稳定的分子和电子云密度重新分布而最后生成较稳定的分子的反应,的反应,称为分子重排反应(或称重排反应)。称为分子重排反应(或称重排反应)。2022/9/23第17页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质二、金属炔化物的生成:二、金属炔化物的生成:5、与氢氰酸加成、与氢氰酸加成叁键碳上的氢原子具有一定活泼性,是因为叁键的叁键碳上的氢原子具有一定活泼性,是因为叁键的碳氢键是碳原子的碳氢键是碳原子的sp 杂化轨道和氢原子的杂化轨道和氢原子的s轨道形轨道形成的成的键。和单键及双键碳相比较,叁键碳的电负性键。和单键及双键碳相比较,叁键碳的电负性比较强,使比较强,使CH
14、键的电子云更靠近碳原子,也就键的电子云更靠近碳原子,也就是说,这种是说,这种CH键的极化,使炔烃易离解为质子和键的极化,使炔烃易离解为质子和比较稳定的炔基负离子。比较稳定的炔基负离子。2022/9/23第18页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质甲基、乙烯基、乙炔基负离子的碱性和稳定性的比较。甲基、乙烯基、乙炔基负离子的碱性和稳定性的比较。2022/9/23第19页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质炔化钠和伯卤烷作用就得到了碳链增长的炔烃,这炔化钠和伯卤烷作用就得到了碳链增长的炔烃,这个反应叫做炔化物的烷基化反应。例如:个反应叫做炔化物的烷基化反应
15、。例如:具有活泼氢原子的炔烃又容易和硝酸银的氨溶液或氯具有活泼氢原子的炔烃又容易和硝酸银的氨溶液或氯化亚铜的氨溶液发生作用,迅速生成炔化银的白色沉化亚铜的氨溶液发生作用,迅速生成炔化银的白色沉淀或炔化亚铜的红色沉淀。淀或炔化亚铜的红色沉淀。2022/9/23第20页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质2022/9/23第21页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质应用应用:乙炔银和乙炔亚铜等重金属炔化物,在干燥状态下受热或乙炔银和乙炔亚铜等重金属炔化物,在干燥状态下受热或受撞击时,易发生爆炸。为了避免发生爆炸意外,实验室受撞击时,易发生爆炸。为了避免发
16、生爆炸意外,实验室中不拟再利用的重金属炔化物,应立即加酸予以处理。中不拟再利用的重金属炔化物,应立即加酸予以处理。2022/9/23第22页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质三、氧化反应三、氧化反应炔烃和氧化剂反应,往往可以使碳碳叁键断裂,最后得炔烃和氧化剂反应,往往可以使碳碳叁键断裂,最后得到完全氧化的产物到完全氧化的产物 羧酸或二氧化碳。羧酸或二氧化碳。可以利用炔烃的氧化反应,检验分子中是否存在叁键,可以利用炔烃的氧化反应,检验分子中是否存在叁键,以及确定叁键在炔烃分子中的位置。以及确定叁键在炔烃分子中的位置。2022/9/23第23页,共62页,编辑于2022年,
17、星期二3-9 炔烃的化学性质四、聚合反应四、聚合反应 2022/9/23第24页,共62页,编辑于2022年,星期二3-9 炔烃的化学性质乙炔的二聚物和氯化氢加成,得到乙炔的二聚物和氯化氢加成,得到2-氯氯-1,3-丁二丁二烯。它是氯丁橡胶(一种合成橡胶)的单体。烯。它是氯丁橡胶(一种合成橡胶)的单体。2022/9/23第25页,共62页,编辑于2022年,星期二3-10 乙炔的工业制法n1 1、碳化钙法生产乙炔、碳化钙法生产乙炔 n2 2、由天然气或石油生产乙炔、由天然气或石油生产乙炔 2022/9/23第26页,共62页,编辑于2022年,星期二分子中具有二个碳碳双键的开链不饱和烃叫做二烯
18、烃。分子中具有二个碳碳双键的开链不饱和烃叫做二烯烃。二烯烃的通式是二烯烃的通式是 C Cn nH H2n-22n-2。和炔烃的通式相同。和炔烃的通式相同。3-11 二烯烃的分类和命名1、分类:、分类:按分子中两个双键相对位置的不同,二烯烃又按分子中两个双键相对位置的不同,二烯烃又可分为下列三类:可分为下列三类:(1)累积二烯烃:两个双键连接在同一碳原子上)累积二烯烃:两个双键连接在同一碳原子上.(2)共轭二烯烃:两个双键之间,有一个单键相隔)共轭二烯烃:两个双键之间,有一个单键相隔.2022/9/23第27页,共62页,编辑于2022年,星期二3-11 二烯烃的分类和命名(3 3)隔离二烯烃:
19、两个双键之间,有两个或两个以)隔离二烯烃:两个双键之间,有两个或两个以上的单键相隔。上的单键相隔。二烯烃的命名与烯烃相似,只是在二烯烃的命名与烯烃相似,只是在“烯烯”字前加一字前加一“二二”字,并分别注明两个双键的位置。字,并分别注明两个双键的位置。2、命名、命名:24132甲基甲基1,3丁二烯丁二烯异戊二烯异戊二烯2022/9/23第28页,共62页,编辑于2022年,星期二3-11 二烯烃的分类和命名(a)(b)顺,顺顺,顺2,4己二烯己二烯Z,Z2,4己二烯己二烯2022/9/23第29页,共62页,编辑于2022年,星期二3-11 二烯烃的结构乙烷碳碳单键的键长为乙烷碳碳单键的键长为
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