烯烃炔烃二烯烃.ppt
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1、 第四章第四章 烯烃、炔烃和二烯烃烯烃、炔烃和二烯烃一、烯烃的结构特征:一、烯烃的结构特征:1 双键碳是双键碳是sp2杂化。杂化。2 键是由键是由p轨道侧面重叠形成。轨道侧面重叠形成。3 由于室温下双键不能自由由于室温下双键不能自由 旋转,旋转,所以有所以有Z,E异构体。异构体。第一节第一节 烯烃的结构和同分异构烯烃的结构和同分异构烯烃的结构及双键概念烯烃的结构及双键概念烯烃的结构及双键概念烯烃的结构及双键概念 乙烯分子的形成乙烯分子的形成乙烯分子的形成乙烯分子的形成 乙烯分子中的乙烯分子中的乙烯分子中的乙烯分子中的键键键键乙烯分子中的乙烯分子中的乙烯分子中的乙烯分子中的键键键键 官能团:官能
2、团:C=C(键);键);=Csp2;五个五个键在同一个平面上;键在同一个平面上;电子云分布在电子云分布在平面的上下方。平面的上下方。(一)构造异构(一)构造异构 1-丁烯丁烯(1-butene)2-丁烯丁烯(2-butene)2-甲基丙烯甲基丙烯(2-methylpropene)二、同分异构现象二、同分异构现象烯烃的异构烯烃的异构碳链异构碳链异构碳链异构碳链异构位置异构位置异构位置异构位置异构顺反异构顺反异构顺反异构顺反异构官能团异构官能团异构-CH3环丁烷环丁烷甲基环丙烷甲基环丙烷(二)顺反异构体(二)顺反异构体(cis-trans isomer)二者不能相互转换,是可以分离的两个不同的二者
3、不能相互转换,是可以分离的两个不同的化合物。化合物。顺反异构又称为几何异构顺反异构又称为几何异构(geometrical isomer)几何异构体之间在物理性质和化学性质上都可几何异构体之间在物理性质和化学性质上都可以有较大的差别,因而容易分离。以有较大的差别,因而容易分离。1 1)产生顺反异构的原因和条件)产生顺反异构的原因和条件碳碳双键中的碳碳双键中的键的存在,限制了双键碳键的存在,限制了双键碳 的自由转动。的自由转动。每个双键碳原子上所连的两个原子或基团不同。每个双键碳原子上所连的两个原子或基团不同。a=ba=b,d=ed=e,无顺反异构,无顺反异构 abab ,d=e d=e 或或 a
4、=ba=b,dede,无顺反异构无顺反异构 abab,dede 有顺反异构有顺反异构CH2=CHCH2CH3CH3CH=CHCH3C=Cabde无无无无有有有有 1.IUPAC命名法命名法 1)选择含双键最长的碳链为主链;)选择含双键最长的碳链为主链;2)近双键端开始编号:)近双键端开始编号:3)将双键位号写在母体名称之前。)将双键位号写在母体名称之前。3-乙基乙基-1-己烯己烯4-乙基环己烯乙基环己烯第二节烯烃的命名和物理性质第二节烯烃的命名和物理性质几个重要的烯烃基:几个重要的烯烃基:CH3CH=CH丙烯基丙烯基propenylCH=CHCH2烯丙基烯丙基allylCH2=C异丙烯基异丙烯
5、基isopropenylCH2=CH乙烯基乙烯基Vinyl亚基亚基:H2C=CH3CH=亚甲基亚甲基 亚乙基亚乙基 Methylidene ethylidene有两个自由价的基称为亚基。有两个自由价的基称为亚基。2.顺反异构体的命名和顺反异构体的命名和 Z、E标记法标记法 顺式:顺式:双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键同侧双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键同侧 反式:反式:双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键反侧双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键反侧顺反命名法:顺反命名法:rCHBCHBrrCHBCBr H顺顺-1,2-二溴乙烯二溴乙烯 反反-1,2-二溴乙烯二溴乙烯 H
6、CClCHCH3HCClCH3CH顺顺-1-氯丙烯氯丙烯 反反-1-氯丙烯氯丙烯 顺,顺顺,顺-2,4-庚二烯庚二烯反,反反,反-2,4-庚二烯庚二烯顺,反顺,反-2,4-庚二烯庚二烯 反,顺反,顺-2,4-庚二烯庚二烯 顺顺-2-己烯己烯反反-2-己烯己烯 在含有多个双键的化合物中,主链的编号有在含有多个双键的化合物中,主链的编号有选择时,则编号应从顺型双键的一端开始。选择时,则编号应从顺型双键的一端开始。顺,反顺,反-2,5-庚二烯庚二烯2)Z/E 命名法:命名法:若若a b 且且d e,Z型(优先基团型(优先基团a和和d同侧)同侧)E型(优先基团型(优先基团a和和d异侧)异侧)Z式:式:
7、双键碳原子上两个较优基团或原子处于双键同侧。双键碳原子上两个较优基团或原子处于双键同侧。E式:式:双键碳原子上两个较优基团或原子处于双键异侧。双键碳原子上两个较优基团或原子处于双键异侧。原子或基团原子或基团“顺序规则顺序规则”决定:决定:原子序数较大的原子较优先。原子序数较大的原子较优先。与双键碳直接相连的原子不同时,原子序数大者为优先。对同位素,与双键碳直接相连的原子不同时,原子序数大者为优先。对同位素,相对原子质量大者为优先。相对原子质量大者为优先。-I-Br-Cl-SH-OH-NH2-CH3-D-H若取代基中与双键碳直接相连的原子相同时,则比较与该原子后面直若取代基中与双键碳直接相连的原
8、子相同时,则比较与该原子后面直接相连的原子,直到比出大小为止。接相连的原子,直到比出大小为止。若第一个原子以双键或三键与其它原子相连时,则把它看作与两个或若第一个原子以双键或三键与其它原子相连时,则把它看作与两个或 三个其它原子以单键相连三个其它原子以单键相连.正碳离子正碳离子六、碳正离子的重排六、碳正离子的重排(CH3)3CCH=CH2 (CH3)3CCHClCH3 +(CH3)2CCl-CH(CH3)2 HCl17%83%(CH3)2CHCH=CH2 (CH3)2CHCHBrCH3 +(CH3)2CBr-CH2CH3HBr主要产物主要产物次要产物次要产物(CH3)3CCHCH3+(CH3)
9、2CHCHCH3+(CH3)2C-CH2CH3氢迁移氢迁移(CH3)2C-CH(CH3)2甲基迁移甲基迁移 七、烯烃的反应活性七、烯烃的反应活性 烯烃和卤化氢加成的反应活性烯烃和卤化氢加成的反应活性:(CH3)2C=CH2 CH3CH=CHCH3 CH3CH2CH=CH2 CH3CH=CH2 CH2=CH2 CH2=CHCl 双键碳原子上连烃基越多的烯烃越容易和卤化氢加成双键碳原子上连烃基越多的烯烃越容易和卤化氢加成八、加硫酸八、加硫酸九、与水加成:九、与水加成:CH3CH=CH2+H2O CH3CH(OH)CH3 H+(CH3)3CCH=CH2 +H2O (CH3)2COH-CH(CH3)2
10、 H+符合马氏规则符合马氏规则:羟基加在含氢最少的烯碳上羟基加在含氢最少的烯碳上.C+.C+可重排,而生成其他加成产物可重排,而生成其他加成产物反应历程:反应历程:反应活性:反应活性:F2 Cl2 Br2 I2 应用:鉴别烯烃应用:鉴别烯烃十、十、与卤素的加成与卤素的加成 反反 应应 式式(CH3)3CCH=CH2 +Cl2 (CH3)3CCHClCH2ClCCl450oC(CH3)2CHCH=CHCH3 +Br2 (CH3)2CHCHBrCHBrCH3CCl40oC 反反 应应 机机 理理A、反应分两步进行反应分两步进行 B、第一步是速度控制步骤第一步是速度控制步骤 C、反式加成反式加成CH
11、3CH=CH2 +Br2 CH3CHCH2 +CH3CHCH2 Br Br Cl Br Br+1 2 Br-Br Br Br Br HHHH进攻进攻C1进攻进攻C2 Br2 CCl4一一对对对对映映体体立体选择性反应立体选择性反应外消旋体外消旋体 没有顺式产物没有顺式产物 符合事实的机理:符合事实的机理:反式加成(反式加成(antiaddition)顺顺-2-丁烯丁烯反式反式-2-戊烯的加成产物则为内消旋体戊烯的加成产物则为内消旋体反反-2-丁烯丁烯加氯与加溴反应机制的比较加氯与加溴反应机制的比较C6H5CH=CHCH3Br2C6H5CH=CHCH3Cl2碳正离子碳正离子环正离子环正离子 一般
12、情况,加溴通过一般情况,加溴通过环正离子环正离子中间体进行。中间体进行。加氯通过加氯通过碳正离子碳正离子中间体进行。中间体进行。十一、十一、与次卤酸的加成与次卤酸的加成+H2O +X2(HO-X+)1.符合马氏规则符合马氏规则 2.反式加成反式加成烯烃与溴或氯的水溶液(烯烃与溴或氯的水溶液(X2/H2O)反应,生成反应,生成-卤代醇。卤代醇。反应机理反应机理机理机理1:+X2-X+-H+丙丙烯烯与与卤卤素素及及水水作作用用时时,遵遵循循马马氏氏规规则则,卤原子主要加到丙烯末端的碳原子上。卤原子主要加到丙烯末端的碳原子上。CH3OH OCH3(一)(一)催化氢化催化氢化反反 应应 条条 件:件:
13、加温加压加温加压产产 率:率:几乎定量几乎定量常用催化剂:常用催化剂:Pt Pd Ni*1 顺式为主顺式为主*2 空阻小的双键优先空阻小的双键优先*3 空阻小的一侧优先空阻小的一侧优先反反 应应 的的 立立 体体 化化 学学第四节第四节 烯烃的其它反应烯烃的其它反应稳定性增加稳定性增加 双键碳上连有烷基多的烯烃是内能较低的、双键碳上连有烷基多的烯烃是内能较低的、稳定的烯烃。稳定的烯烃。二、二、自由基加成反应自由基加成反应 烯烃受自由基进攻而发生的加成反应称为自由烯烃受自由基进攻而发生的加成反应称为自由基加成反应。基加成反应。CH3CH=CH2 +HBr CH3CH2CH2Br过氧化物过氧化物
14、或或 光照光照2、反应式反应式1、定义定义过氧化物效应过氧化物效应3 反应机理反应机理链增长链增长 CH3CH=CH2 +Br CH3CHCH2Br CH3CHCH2Br +HBr CH3CH2CH2Br +Br 链终止:链终止:(略)(略)4 反应规则反应规则-过氧化效应(卡拉施效应)过氧化效应(卡拉施效应)HBr在过氧化物作用下或光照下与烯烃发生在过氧化物作用下或光照下与烯烃发生反马氏的加成反应称为过氧化效应反马氏的加成反应称为过氧化效应.5 自由基加成的适用范围自由基加成的适用范围(1)HCl,HI不能发生类似的反应不能发生类似的反应(2)多卤代烃)多卤代烃 BrCCl3,CCl4,IC
15、F3等能发生自由基加成反应。等能发生自由基加成反应。(3)HBr在没有过氧化物存在时仍是按马氏规则加成。在没有过氧化物存在时仍是按马氏规则加成。符合马氏规则符合马氏规则 自由基加成表面上的自由基加成表面上的“反马氏反马氏”规则,实际上也是遵守规则,实际上也是遵守一个我们早已熟悉的规律:一个我们早已熟悉的规律:越是稳定的中间体就越容易生成。越是稳定的中间体就越容易生成。2自由基,较稳定,自由基,较稳定,易生成。易生成。1自由基,较不稳定,自由基,较不稳定,不易生成。不易生成。由较稳定的自由基生成的产物就是主要产物。由较稳定的自由基生成的产物就是主要产物。三、三、烯烃的硼氢化氧化反应烯烃的硼氢化氧
16、化反应1.甲硼烷、乙硼烷的介绍甲硼烷、乙硼烷的介绍BH3B2H6 2 BH3 =B2H6 B2H6 能自燃,无色,有剧毒,能自燃,无色,有剧毒,保存在醚溶液中。保存在醚溶液中。2.硼氢化硼氢化-氧化反应氧化反应(CH3 CH2CH2)3BTHFH2O2,HO-,H2ORCOOH3 CH3 CH2CH2OHCH3 CH2CH3烷基硼烷基硼1231*硼氢化反硼氢化反应:烯烃与甲应:烯烃与甲硼烷作用生成硼烷作用生成烷基硼的反应烷基硼的反应2*烷基硼的氧化反应:烷基烷基硼的氧化反应:烷基硼在碱性条件下与过氧化氢硼在碱性条件下与过氧化氢作用,生成醇的反应。作用,生成醇的反应。3*烷基硼的还原反应:烷基硼
17、的还原反应:烷基硼和羧酸作用生烷基硼和羧酸作用生成烷烃的反应。成烷烃的反应。CH3CH=CH2+BH3CH3CH=CH2 +H-BH2B2H6亲电加成亲电加成CH3CHCH2 HBH2 -+CH3CHCH2 H BH2CH3CH2CH2BH2硼接近空阻小、硼接近空阻小、电荷密度高电荷密度高的双键碳,并接纳的双键碳,并接纳 电子。电子。负氢与正负氢与正碳互相吸碳互相吸引。引。四中心过渡态四中心过渡态缺电子的硼是亲电试剂缺电子的硼是亲电试剂硼氢化反应的特点硼氢化反应的特点*1 立体化学:顺式加成(烯烃构型不会改变)立体化学:顺式加成(烯烃构型不会改变)*2 区域选择性区域选择性反马氏规则。反马氏规
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