第五章碳碳重键的加成反应.ppt
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1、第五章碳碳重键的加成反应现在学习的是第1页,共72页1.1.碳碳重键加成反应类型;碳碳重键加成反应类型;2.2.亲电加成反应历程、立体化学、反应亲电加成反应历程、立体化学、反应的活性和反应的定向;的活性和反应的定向;3.3.共轭二烯烃的亲电加成;共轭二烯烃的亲电加成;4.4.碳碳重键的亲核加成反应历程。碳碳重键的亲核加成反应历程。5.5.碳碳重健的自由基加成反应历程。碳碳重健的自由基加成反应历程。现在学习的是第2页,共72页碳碳重键(碳碳重键(C=C、CC)的加成反应涉及不饱和化合物的两个)的加成反应涉及不饱和化合物的两个重键碳原子重新杂化(重键碳原子重新杂化(sp2sp3或或spsp2sp3
2、)的有关过)的有关过程,最终生成稳定的加成产物。程,最终生成稳定的加成产物。乙炔乙炔乙烯乙烯甲烷甲烷现在学习的是第3页,共72页其加成的基本途径有四种:其加成的基本途径有四种:亲电加成亲电加成亲核加成亲核加成自由基加成自由基加成环加成(协同加成)环加成(协同加成)现在学习的是第4页,共72页前前三三种种途途径径为为两两步步反反应应,首首先先是是亲亲电电试试剂剂、亲亲核核试试剂剂或或自自由由基基进进攻攻重重键键碳碳原原子子,分分别别生生成成碳碳正正离离子子、碳碳负负离离子子和和自自由由基基中中间间体体,然然后后生生成成的的中中间间体体再再分分别别与与负负离离子子、正正离离子子或或自自由由基基(或
3、或中中性性分分子子)反反应应,完完成成整整个个加加成成过程。过程。第第四四种种途途径径是是试试剂剂同同时时进进攻攻两两个个重重键键碳碳原原子子,它它是是一一步步完完成成的的协协同同反反应应,故故又又称称为为协协同同加加成成。至至于于反反应应按按哪哪种种途途径径进进行行,取取决决于于反反应应底底物物、进进攻攻试试剂剂的的性性质质和反应条件。本章只介绍碳一碳重键的亲电加成反应。和反应条件。本章只介绍碳一碳重键的亲电加成反应。现在学习的是第5页,共72页第一节第一节 碳碳重键的亲电加成反应碳碳重键的亲电加成反应第二节第二节 碳碳重键的亲核加成反应碳碳重键的亲核加成反应 第三节第三节 碳碳重键的自由基
4、亲核加成反应碳碳重键的自由基亲核加成反应 现在学习的是第6页,共72页第一节第一节 碳碳重键的亲电加成反应碳碳重键的亲电加成反应Y碳碳一一碳碳双双键键是是由由一一个个较较强强的的 键键和和一一个个较较弱弱的的 键键构构成成的的。电电子子受受原原子子核核的的束束缚缚力力较较小小,流流动动性性较较大大,故故比比 电电子子容容易易极极化化。由由于于 键键的的存存在在,它它对对双双键键碳碳原原子子起起着着屏屏蔽蔽作作用用,从从而而不不利利于于亲亲核核试试剂剂的的进进攻攻,相相反,却有利于亲电试剂的进攻,而发生亲电加成反应。反,却有利于亲电试剂的进攻,而发生亲电加成反应。现在学习的是第7页,共72页(一
5、)反应机理:(一)反应机理:碳碳一一碳碳重重键键与与亲亲电电试试剂剂的的加加成成反反应应是是分分两两步步进进行行的的,这这一一结结论论得得到了许多实验事实的支持。到了许多实验事实的支持。如乙烯与溴的加成,如果在反应体系中加入其他亲核试剂,除得到预如乙烯与溴的加成,如果在反应体系中加入其他亲核试剂,除得到预期产物期产物1,2 1,2 一二溴乙烷外,还有其他加成物掺杂其中一二溴乙烷外,还有其他加成物掺杂其中例例1现在学习的是第8页,共72页再再如如,炔炔烃烃与与氯氯在在甲甲醇醇溶溶液液中中进进行行加加成成时时,也也得得到到混混合合加加成成产产物。物。例例2上述实验事实都令人信服地说明反应不是按一步
6、机理进行的。上述实验事实都令人信服地说明反应不是按一步机理进行的。否则,在反应产物中就不会有预期外的产物。否则,在反应产物中就不会有预期外的产物。现在学习的是第9页,共72页另外,动力学研究表明,烯烃与不同亲电试剂的加成表现出两种不同的另外,动力学研究表明,烯烃与不同亲电试剂的加成表现出两种不同的反应级数,一种是动力学二级反应,另一种是动力学三级反应。结合前反应级数,一种是动力学二级反应,另一种是动力学三级反应。结合前面实验事实,亲电加成的机理一般有以下两类,三种。面实验事实,亲电加成的机理一般有以下两类,三种。(1 1)双分子亲电加成反应双分子亲电加成反应双双分分子子亲亲电电加加成成反反应应
7、在在动动力力学学上上表表现现为为二二级级反反应应,双双分分子子亲亲电电加加成成反反应应机机理理按按其其反反应应中中间间体体可可分分为为两两种种情情况况:碳碳正正离离子子机机理理和和鎓离子(亦称桥离子)机理鎓离子(亦称桥离子)机理。现在学习的是第10页,共72页(a(a)碳正离子机理)碳正离子机理反反应应的的第第一一步步,即即亲亲电电试试剂剂E E十十加加到到双双键键碳碳原原子子上上生生成成 的的C-E C-E 键是决定反应速率的关键步骤。键是决定反应速率的关键步骤。现在学习的是第11页,共72页1、烯烃与亲电试剂的加成,若生成的正碳离子中间、烯烃与亲电试剂的加成,若生成的正碳离子中间体的下电荷
8、能够在碳骨架中发生离域,则有利于按正体的下电荷能够在碳骨架中发生离域,则有利于按正碳离子历程进行碳离子历程进行。例例1现在学习的是第12页,共72页2 2、烯烃的加成反应按、烯烃的加成反应按碳正离子机理进行碳正离子机理进行,有时会有重排产物。,有时会有重排产物。例例2现在学习的是第13页,共72页给出下面反应的机理给出下面反应的机理现在学习的是第14页,共72页(b(b)鎓离子机理)鎓离子机理1 1、简简单单烯烯烃烃和和非非共共轭轭烯烯烃烃与与BrBr2 2、次次卤卤酸酸(HOClHOCl、H0Br)H0Br)、烷烷和和芳芳硫硫基基氯氯(RSCl RSCl、ArSClArSCl)以以及及在在水
9、水或或醇醇存存在在下下的的汞汞盐盐(如如Hg(OCOCHHg(OCOCH3 3)等等亲亲电电试试剂剂的的加加成成,通通常常被被认认为为是是按按翁翁离离子子机机理理进行的亲电加成反应。进行的亲电加成反应。原因是相应的碳正离子是比较不稳定的。原因是相应的碳正离子是比较不稳定的。现在学习的是第15页,共72页例例1近近年年来来,应应用用超超酸酸和和NMR NMR 谱谱已已经经检检测测出出鎓鎓离离子子的的存存在在。例例如如,2 2,3 3 一一二二甲甲基基2 2,3 3 一一二二溴溴丁丁烷烷于于一一60 60 、在在液液体体SO2 SO2 中中与与SbF5SbF5反反应应,生生成成离离子子对对。从从N
10、MR NMR 谱谱所所获获得得的的信信号号表表明明1212个个氢氢原原子子都都是是等等同同的的,这这说说明了溴鎓离子的存在。明了溴鎓离子的存在。值值得得注注意意的的是是:虽虽然然通通过过鎓鎓离离子子机机理理进进行行的的加加成成反反应应,其其产产物物为为反反式式加加成成的的结结果果,但但不不认认为为所所有有的的反反式式加加成成产产物物都都是是通通过过鎓鎓离子中间体得到的。离子中间体得到的。现在学习的是第16页,共72页例例22、形成鎓型离子后,亲核试剂需要从背面进攻,因此,、形成鎓型离子后,亲核试剂需要从背面进攻,因此,产物是反式加成的结果。产物是反式加成的结果。现在学习的是第17页,共72页早
11、早在在1911 1911 年年McKenzie McKenzie 和和Fischer Fischer 就就证证明明了了用用溴溴处处理理马马来来酸酸得得到到2 2,3 3 一一二二溴溴丁丁二二酸酸的的外外消消旋旋混混合合物物,而而处处理理富富马马酸酸则则得得到到内内消消旋旋化化合合物。物。例例3现在学习的是第18页,共72页现在学习的是第19页,共72页(2)(2)三分子亲电加成反应三分子亲电加成反应三分子亲电加成反应,可能的加成方式是一分子亲电试剂先与碳三分子亲电加成反应,可能的加成方式是一分子亲电试剂先与碳-碳双碳双键中的键中的 键络合,键络合,生成生成 络合物络合物,络合物有亲电性,络合物
12、有亲电性,然后另一分子然后另一分子亲电试剂再从反面进攻,生成反式加成产物。亲电试剂再从反面进攻,生成反式加成产物。现在学习的是第20页,共72页1 1、一一般般来来说说,当当烯烯烃烃与与HX HX 加加成成时时,若若生生成成不不太太稳稳定定的的碳碳正正离离子子,此此时时需需要要另另一一分分子子HX HX 提提供供X X 一一与与之之结结合合,以以生生成成稳稳定定的的产产物物。反反应应机理可表示如下:机理可表示如下:如顺如顺-和反和反-2-丁烯与溴化氘的加成:丁烯与溴化氘的加成:多多现在学习的是第21页,共72页2 2、当当烯烯烃烃与与卤卤素素如如溴溴加加成成时时,浓浓度度低低的的溴溴在在极极性
13、性大大的的溶溶剂剂如如水水和醇中进行加成时是二级反应。和醇中进行加成时是二级反应。若若使使用用极极性性小小的的溶溶剂剂或或高高浓浓度度卤卤素素,反反应应倾倾向向于于按按AdAdE E3 3 机机理理进进行行。因因为为此此时时在在过过渡渡状状态态中中,第第二二个个卤卤素素分分子子可可以以帮帮助助第第一个卤素分子极化。一个卤素分子极化。现在学习的是第22页,共72页习题:习题:现在学习的是第23页,共72页当亲电试剂当亲电试剂E-Nu与与C=C双键加成时,作为试剂的两部双键加成时,作为试剂的两部分分E+和和Nu-可从平面的同侧加成,也可从异侧加成,可从平面的同侧加成,也可从异侧加成,前者称为前者称
14、为顺式加成顺式加成,后者称为,后者称为反式加成反式加成。(二)亲电加成反应的立体化学(二)亲电加成反应的立体化学现在学习的是第24页,共72页(a(a)碳正离子机理)碳正离子机理(反式加成)(顺式加成)生生成成稳稳定定碳碳正正离离子子中中间间体体时时,往往往往是是与与无无机机酸酸H H+,没有形成离子对。,没有形成离子对。现在学习的是第25页,共72页离子对中间体(顺式加成)现在学习的是第26页,共72页(b(b)鎓离子机理)鎓离子机理(反式加成)现在学习的是第27页,共72页(c)(c)三分子亲电加成反应三分子亲电加成反应(反式加成)(反式加成)现在学习的是第28页,共72页1、烯烃结构对立
15、体选择性的影响、烯烃结构对立体选择性的影响C=C与与HX加成时,其立体选择性主要依赖于烯烃的结构。加成时,其立体选择性主要依赖于烯烃的结构。(1)非共轭烯烃与)非共轭烯烃与HX的加成,以反式加成占优势。的加成,以反式加成占优势。烯烯烃烃加加成成的的立立体体选选择择性性与与试试剂剂的的性性质质、烯烯烃烃的的结结构构、反反应应条条件件等等因因素素有有关。关。例例现在学习的是第29页,共72页(2 2)、当当双双键键与与一一个个能能稳稳定定碳碳正正离离子子中中间间体体的的基基团团共共轭轭时时,顺顺式式加加成趋势明显增加。成趋势明显增加。顺顺式式-1-1-苯苯基基丙丙烯烯主主要要得得到到顺顺式式加加成
16、成产产物物。这这是是因因为为在在这这些些反反应应中中生生成成的的苄苄基基碳碳正正离离子子,不不仅仅其其正正电电荷荷可可以以通通过过p-p-共共轭轭效效应应分分散散到到苯苯环环上上而而得得到到稳稳定定,而而且且还还可可以以与与X X 一一形形成成离离子子对对,并并在在分分子子的的同同一一侧侧,这这样样X-X-便便就就近近从从同同侧侧与与C C结结合合,生生成成顺式加成产物。顺式加成产物。例例现在学习的是第30页,共72页卤卤素素与与烯烯烃烃的的加加成成也也有有类类似似的的现现象象。连连上上苯苯基基的的烯烯烃烃与与溴溴加加成成时时,顺顺式式产产物物增增多多。如如:顺顺一一1 1 一一苯苯基基丙丙烯
17、烯与与BrBr2 2加加成成,其其顺顺式式加加成成产产物物的的比例增加,而且这种影响随苯基的增多而增大。比例增加,而且这种影响随苯基的增多而增大。例例现在学习的是第31页,共72页(3)、炔烃及其衍生物与卤素与卤化氢反应时,)、炔烃及其衍生物与卤素与卤化氢反应时,加成通常加成通常也是反式加成也是反式加成为为主主。现在学习的是第32页,共72页2、亲电试剂的影响、亲电试剂的影响不同亲电试剂与不同亲电试剂与C=C双键的加成,其立体选择性也不同。双键的加成,其立体选择性也不同。现在学习的是第33页,共72页越是稳定的鎓离子在反应过程中越容易生成,进攻试剂从背后与越是稳定的鎓离子在反应过程中越容易生成
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