烯烃的化学性质教学文稿.ppt
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1、烯烃的化学性质0.1330 nm0.1076 nm116.6121.73-1 3-1 烯烃的结构烯烃的结构的的sp2杂化杂化乙乙 烯烯平面分子平面分子2乙烯分子形成示意图乙烯分子形成示意图3-1 3-1 烯烃的结构烯烃的结构3 键键 形形 成成 图图 示示3-1 3-1 烯烃的结构烯烃的结构43-1 3-1 烯烃的结构烯烃的结构 键键的的特特点点l不能单独存在不能单独存在,只能在双键或叁键中与只能在双键或叁键中与键键共存共存;l电子云呈块状,分布在平面上下方,离核较远,电子云呈块状,分布在平面上下方,离核较远,受核引力小,结构较松散,流动性强,易受到受核引力小,结构较松散,流动性强,易受到其它
2、基团影响而极化其它基团影响而极化;故双键比单键更活泼故双键比单键更活泼l杂化轨道杂化轨道“肩并肩肩并肩”重叠,重叠程度小,原子重叠,重叠程度小,原子间结合力弱,键不稳定;间结合力弱,键不稳定;l成键两碳原子不能绕键轴自由旋转。成键两碳原子不能绕键轴自由旋转。5 碳链异构碳链异构位置异构位置异构顺反异构顺反异构构造异构构造异构双键碳上连有双键碳上连有不同基团不同基团而形而形成的异构,属立体异构成的异构,属立体异构3-2 3-2 烯烃的异构和命名烯烃的异构和命名异异 构构6两个双键碳原子上两个双键碳原子上各连各连两个不同取代基两个不同取代基,有顺,有顺反异构体。如写出丁烯的可能异构体的构造式反异构
3、体。如写出丁烯的可能异构体的构造式顺顺 式式反反 式式3-2 3-2 烯烃的异构和命名烯烃的异构和命名异异 构构7l选主链:选择选主链:选择含双键含双键的的最长碳链最长碳链作主链作主链,称称“某烯某烯”,若碳原子数大于若碳原子数大于10,则称为则称为“某碳烯某碳烯”;l编号:从靠近双键的一端开始编号,确定双键编号:从靠近双键的一端开始编号,确定双键(两双键碳原子中编号小的数字)及其它取代(两双键碳原子中编号小的数字)及其它取代基的位次基的位次;l其它同烷烃的命名。其它同烷烃的命名。3-2 3-2 烯烃的异构和命名烯烃的异构和命名系系统统命命名名法法命名规则命名规则82,4-二甲基二甲基-2-己
4、烯己烯4-甲基甲基-2-戊烯戊烯3-甲基甲基-2-乙基乙基(-1-)丁烯丁烯2,5,5-三甲基三甲基-2-己烯己烯(1-)十五碳烯十五碳烯1 2 3 4 5 64 3 2 19乙烯基乙烯基丙烯基丙烯基(烯烯丙基丙基)异丙烯基异丙烯基1-丁烯基丁烯基2-丁烯基丁烯基烯烃失去一个氢原子形成的一价基团烯烃失去一个氢原子形成的一价基团,称为称为“某烯基某烯基”,其编号从带有自由价的碳原子开始其编号从带有自由价的碳原子开始。2-丙烯基丙烯基1-甲基乙烯基甲基乙烯基3-2 3-2 烯烃的异构和命名烯烃的异构和命名烯烯基基的的命命名名102-丁烯丁烯反反-2-丁烯丁烯顺顺-顺顺(反反)-系统命名名称系统命名
5、名称3-2 3-2 烯烃的命名烯烃的命名顺顺反反异异构构体体的的命命名名3-甲基甲基-2-戊烯戊烯顺顺-11Z型:型:将同一双键碳上的两个基团按将同一双键碳上的两个基团按次序规则次序规则比较比较出先后次序,若两双键碳上的较优基团在出先后次序,若两双键碳上的较优基团在双键双键同侧同侧的为的为Z型。型。E型:型:两个碳上的较优基团在双键两个碳上的较优基团在双键异侧异侧。(Z)或或(E)-系统命名名称系统命名名称3-2 3-2 烯烃的命名烯烃的命名E E-Z Z标标 记记 法法12l将双键碳原子所连接的原子或基团按其将双键碳原子所连接的原子或基团按其原子原子序数序数的大小排列,把原子序数大的排在前面
6、,的大小排列,把原子序数大的排在前面,小的排在后面,同位素则按小的排在后面,同位素则按原子量原子量大小次序大小次序排列,如排列,如3-2 3-2 烯烃的命名烯烃的命名次次 序序 规规 则则(Sequence rule)I,Cl,S,O,N,C,D,HI Cl SH OH NH2 CH3 H13l如果与双键碳原子上连接的基团第一个原子如果与双键碳原子上连接的基团第一个原子相同,则应看基团的第二个原子的原子序数,相同,则应看基团的第二个原子的原子序数,依次类推,如依次类推,如 Br Cl SO3H F OCOR OR OH CR3 C6H5 CHR2 CH2R CH3 H常见基团排列次序(见教材常
7、见基团排列次序(见教材p46)3-2 3-2 烯烃的命名烯烃的命名次次 序序 规规 则则(Sequence rule)15反反-2,4-二甲基二甲基-3-乙基乙基-3-己烯己烯2,4-二甲基二甲基-3-乙基乙基-3-己己烯烯3-甲基甲基-2-氯氯-2-戊烯戊烯顺顺-3-甲基甲基-2-氯氯-2-戊烯戊烯(Z)-1,2-二氯二氯(-1-)溴乙烯溴乙烯 反反-1,2-二氯溴乙烯二氯溴乙烯(Z)-(Z)-顺式不一定是顺式不一定是Z构型,反式也不一定是构型,反式也不一定是E构型构型16l 烯烃的工业制法烯烃的工业制法原油中一般不含或仅含少量烯烃。工业上采用原油中一般不含或仅含少量烯烃。工业上采用裂裂解解
8、的方法制取大量的烯烃,裂解比裂化的温度更的方法制取大量的烯烃,裂解比裂化的温度更高,条件也更严格。产物多为小分子烯烃。高,条件也更严格。产物多为小分子烯烃。15%40%20%25%3-3 3-3 烯烃的来源和制备烯烃的来源和制备17醇脱水醇脱水l 烯烃的实验室制法烯烃的实验室制法3-3 3-3 烯烃的制备烯烃的制备卤卤(代代)烷脱卤化氢烷脱卤化氢(反应需反应需强碱性条件强碱性条件)18与烷烃相似,随碳原子个数增加而递变。与烷烃相似,随碳原子个数增加而递变。l 物质状态物质状态C2C4 气体,气体,C5C18液体液体,C19固体固体 l 沸点、熔点和相对密度沸点、熔点和相对密度均随相对分子量的增
9、加而上升;直链烯烃的沸均随相对分子量的增加而上升;直链烯烃的沸点略高于支链烯烃;点略高于支链烯烃;末端烯烃末端烯烃(-烯烃烯烃)的沸的沸点略低于双键位于碳链中间的异构体点略低于双键位于碳链中间的异构体。l 溶解性溶解性 不溶于水,易溶于有机溶剂。不溶于水,易溶于有机溶剂。3-4 3-4 烯烃的物理性质烯烃的物理性质19顺顺反反异异构构体体的的差差异异极性极性较大,较大,b.p.较高较高对称性对称性较差,较差,m.p.较低较低极性较小,极性较小,b.p.较低较低对称性较好,对称性较好,m.p.较高较高20碳碳碳碳双双键键的的存存在在使使烯烯烃烃具具有有很很大大的的活活泼泼性性,主主要要发发生生的
10、的反反应应有有:加加成成、氧氧化化、聚聚合合;此此外外,-H也较活泼,易被取代。也较活泼,易被取代。烯烃双键中的烯烃双键中的 键断开键断开,在双键的两个碳原子上在双键的两个碳原子上各加入一个原子或原子团各加入一个原子或原子团,形成形成两个新的两个新的 键键,并并放出大量的热放出大量的热,足以弥补断开足以弥补断开 键时吸收的能键时吸收的能量。量。3-5 3-5 烯烃的化学性质烯烃的化学性质(重点)(重点)21常用催化剂:常用催化剂:Pt Pd NiRaney Ni立体化学:立体化学:顺式加成顺式加成 反应机理反应机理催化剂催化剂改改变变反反应应历历程程,降降低低反反应应活活化化能能3-5 3-5
11、 烯烃的化学性质烯烃的化学性质催化加氢催化加氢22每摩尔烯烃催化加氢放出的能量每摩尔烯烃催化加氢放出的能量氢化热越小,分子越稳定氢化热越小,分子越稳定烯烯烃烃结结构构不不同同氢氢化化热热也也不不同同烯烃的催化加氢烯烃的催化加氢氢化热氢化热23烯烃的相对稳定性烯烃的相对稳定性 反式异构体较同碳数顺式异构体稳定反式异构体较同碳数顺式异构体稳定;双键碳原子上取代基多的烯烃较稳定。双键碳原子上取代基多的烯烃较稳定。烯烃的催化加氢烯烃的催化加氢氢化热氢化热24l与与HX的加成的加成亲电亲电试剂试剂由由亲电试剂亲电试剂E+的的进攻进攻而引起而引起的加成反应。的加成反应。3-5 3-5 烯烃的化学性质烯烃的
12、化学性质*亲电加成反应亲电加成反应卤烷卤烷25乙烯与乙烯与HBr加成反应示意加成反应示意机机 理理+慢慢碳正离子碳正离子H X+X+快快X26不对称烯烃不对称烯烃和和不对称试剂不对称试剂(HX)加成时加成时,试剂的试剂的负性部分负性部分(X)总是加到总是加到含氢较少含氢较少的双键碳上的双键碳上,正性部分正性部分(H)总是加到总是加到含氢较多含氢较多的双键碳上。的双键碳上。这一经验规律称为马尔科夫尼科夫规则这一经验规律称为马尔科夫尼科夫规则,简称简称马氏规则马氏规则。Markovnikov 规则规则27马氏规则马氏规则不对称烯烃不对称烯烃和和 HX加成时,加成时,X原子总是加原子总是加到含氢较少
13、的双键碳上,到含氢较少的双键碳上,H原子总是加原子总是加到含氢较多的双键碳上。到含氢较多的双键碳上。28由由电电负负性性不不同同的的原原子子或或基基团团间间相相互互作作用用而而引引起起的的分子极化效应分子极化效应,是电子效应的一种是电子效应的一种,用用I表示表示。X是一电负性大于是一电负性大于H的基团,称为的基团,称为吸电子基团吸电子基团;Y为电负性小于为电负性小于H的基团,称为的基团,称为斥斥(供供)电子基团电子基团.马氏规则的解释马氏规则的解释I诱导效应诱导效应(Induction Effects)29当当X或或Y取代取代H以后以后,使使键的极性键的极性发生变化发生变化,整整个分子的个分子
14、的电子云密度分布电子云密度分布也相应发生一定程度也相应发生一定程度的改变的改变,这种改变在靠近这种改变在靠近X或或Y的地方表现最的地方表现最强烈强烈,通过通过静电诱导作用静电诱导作用沿着分子链由近及远沿着分子链由近及远地传递下去地传递下去,并逐渐并逐渐减弱减弱,一般在三个碳原子一般在三个碳原子以后基本消失。这种原子间的相互影响叫做以后基本消失。这种原子间的相互影响叫做。马氏规则的解释马氏规则的解释I诱导效应诱导效应l吸电子诱导效应(吸电子诱导效应(-I效应)效应)吸电子基团引起的诱导效应吸电子基团引起的诱导效应l供供(斥斥)电子诱导效应(电子诱导效应(+I效应)效应)供供(斥斥)电子基团引起的
15、诱导效应电子基团引起的诱导效应30在在spn杂化方式中,杂化方式中,n越小越小,spn杂化轨道中含杂化轨道中含s成份越多,离核越近,因而电子越不易失去,成份越多,离核越近,因而电子越不易失去,电负性也就越大电负性也就越大。s sp sp2 sp3 p马氏规则的解释马氏规则的解释I诱导效应诱导效应31异丁烯与异丁烯与HCl加成加成马氏规则的解释马氏规则的解释I诱导效应诱导效应32马氏规则的解释马氏规则的解释II碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性丙烯与丙烯与HCl加成加成伯碳正离子伯碳正离子(1R+)仲碳正离子仲碳正离子(2R+)33反应进程与活化能反应进程与活化能34碳正离子稳定性与带正电荷的碳原
16、子上所连烷基碳正离子稳定性与带正电荷的碳原子上所连烷基的数目有关:的数目有关:所连烷基越多所连烷基越多,该碳正离子越稳定该碳正离子越稳定.解释:解释:烷基的供电性使碳正离子上的正电荷得到烷基的供电性使碳正离子上的正电荷得到分散,从而降低了势能,就稳定。分散,从而降低了势能,就稳定。马氏规则的解释马氏规则的解释II碳正离子稳定性次序碳正离子稳定性次序35+(主)(主)例例 预测下列烯烃与预测下列烯烃与HBr进行加成反应的可能主进行加成反应的可能主要产物要产物(主)(主)马氏规则的解释马氏规则的解释II碳正离子稳定性次序碳正离子稳定性次序36 HI HBr HCl HFHX反应活性反应活性烯烃的亲
17、电加成反应烯烃的亲电加成反应与与HX加成加成37不对称烯烃与不对称烯烃与H2SO4加成时,也符合马氏规则加成时,也符合马氏规则.工业上制备醇,多为工业上制备醇,多为仲醇或叔醇仲醇或叔醇,只有乙烯,只有乙烯才能得到伯醇;才能得到伯醇;分离烯烃和烷烃混合物。分离烯烃和烷烃混合物。间接水合间接水合亲亲 电电加成反应加成反应l与硫酸的加成与硫酸的加成应用应用38烯烃双键上连有的烯烃双键上连有的烷基越多烷基越多,反应,反应越容易越容易,反,反应所需浓硫酸的浓度越低。应所需浓硫酸的浓度越低。烯烯 烃烃硫酸浓度硫酸浓度乙乙 烯烯98%丙丙 烯烯80%异丁烯异丁烯63%与硫酸加成与硫酸加成与硫酸的反应活性与硫
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