有机化学四章 炔烃 二烯烃精.ppt

《有机化学四章 炔烃 二烯烃精.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化学四章 炔烃 二烯烃精.ppt（77页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、有机化学四章 炔烃 二烯烃2022/12/1第1页，本讲稿共77页第四章第四章 炔烃炔烃 二烯烃二烯烃 教学要求教学要求1掌握炔烃、二烯烃的命名掌握炔烃、二烯烃的命名(含烯炔的命名含烯炔的命名)。2掌握炔烃、共扼二烯烃的化学性质。掌握炔烃、共扼二烯烃的化学性质。3了解共扼二烯烃的结构特征及共扼效应。了解共扼二烯烃的结构特征及共扼效应。4.掌握炔烃的制备。掌握炔烃的制备。4-1 炔烃的定义、通式、同分异构和命名炔烃的定义、通式、同分异构和命名1、定义、定义2022/12/1第2页，本讲稿共77页 分子中含有碳碳叁键的不饱和烃叫做炔烃。其中，分子中含有碳碳叁键的不饱和烃叫做炔烃。其中，碳碳叁键是炔

2、烃的官能团。碳碳叁键是炔烃的官能团。二、通式二、通式 开链单炔烃的通式为：开链单炔烃的通式为：CnH2n-2 n2，与开链二，与开链二烯烃的通式相同，二者互为同分异构。但不是同系烯烃的通式相同，二者互为同分异构。但不是同系物。物。三、同分异构三、同分异构 炔烃的同分异构主要是构造异构体，它包括炔烃的同分异构主要是构造异构体，它包括碳胳异构和官能团位置异构。例如：碳胳异构和官能团位置异构。例如：2022/12/1第3页，本讲稿共77页丁炔丁炔戊炔戊炔四、命名四、命名 1、炔烃的命名、炔烃的命名 炔烃的命名只介绍系统命名法炔烃的命名只介绍系统命名法（CCS)。其原则和烯烃的命名相似：。其原则和烯烃

3、的命名相似：（1）选择主链，确定母体）选择主链，确定母体：选择含有叁键的最长碳：选择含有叁键的最长碳链为主链，并根据主链的碳原子数目确定为链为主链，并根据主链的碳原子数目确定为“某炔某炔”2022/12/1第4页，本讲稿共77页 （2）编号：从靠近叁键最近的一端开始编号。）编号：从靠近叁键最近的一端开始编号。（3）书写名称：将取代基的位次、数目、名称和）书写名称：将取代基的位次、数目、名称和叁键的位次写在炔烃名称前面。叁键的位次写在炔烃名称前面。4-4-甲基甲基-2-2-戊炔戊炔 2 2、烯炔的命名、烯炔的命名 当分子中同时含有双键、叁键时，即烯炔化合物。当分子中同时含有双键、叁键时，即烯炔化

4、合物。在命名时应把炔烃作为母体，其命名原则为：在命名时应把炔烃作为母体，其命名原则为：（1）选择主链：选择同时含有双键、叁键的最）选择主链：选择同时含有双键、叁键的最长碳链为主链。长碳链为主链。例题例题2022/12/1第5页，本讲稿共77页 （2）编号：主链的编号从官能团（双键、叁键）编号：主链的编号从官能团（双键、叁键）最近的一端编号；若双键、叁键的位次相同，则从双最近的一端编号；若双键、叁键的位次相同，则从双键一端开始编号。键一端开始编号。（3）书写名称：与烯烃或炔烃相同。例如）书写名称：与烯烃或炔烃相同。例如 4-甲基甲基-1-庚烯庚烯-5-炔炔 1-丁烯丁烯-3-炔炔 3-戊烯戊烯-

5、1-炔炔(不叫不叫2-戊烯戊烯-4-炔炔)2022/12/1第6页，本讲稿共77页 4-4-乙基乙基-1-1-庚烯庚烯-5-5-炔炔5-5-乙烯基乙烯基-2-2-辛烯辛烯-6-6-炔炔2022/12/1第7页，本讲稿共77页4-2 4-2 炔烃的分子结构炔烃的分子结构 以乙炔为例以乙炔为例2022/12/1第8页，本讲稿共77页一、实验测定结果、实验测定结果 经现代物理实验方法测定乙炔的结构结果为：经现代物理实验方法测定乙炔的结构结果为：A、乙炔的两个碳原子、两个、乙炔的两个碳原子、两个H原子位于同一条直线原子位于同一条直线上，即键角为上，即键角为180。B、碳碳叁键的键长为、碳碳叁键的键长为

6、0.120nm，碳碳双键键长，碳碳双键键长0.134nm。C、碳碳叁键的键能、碳碳叁键的键能835KJ/mol，碳碳双键键，碳碳双键键610KJ/mol。二二SP杂化理论解释杂化理论解释 2022/12/1第9页，本讲稿共77页 SP杂化的结果：杂化的结果：（1）形成）形成2个个SP杂化轨道，杂化轨道，S、P成分各占成分各占1/2。（2）两个碳原子未杂化的）两个碳原子未杂化的Py、Pz轨道相互垂直轨道相互垂直各自形成一个各自形成一个键。因此炔烃的叁键由一个键。因此炔烃的叁键由一个键、键、2个个键组成。键组成。2022/12/1第10页，本讲稿共77页叁键的形成过程叁键的形成过程2022/12/

7、1第11页，本讲稿共77页4-3 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 由于炔烃分子中有碳碳叁键，因此，炔烃的性质由于炔烃分子中有碳碳叁键，因此，炔烃的性质与烯烃相似，主要发生加成反应、氧化反应、聚合反与烯烃相似，主要发生加成反应、氧化反应、聚合反应、炔化物等。应、炔化物等。2022/12/1第12页，本讲稿共77页一、加成反应、加成反应 炔烃分子中有炔烃分子中有2个个键，因此，炔烃在加成时键，因此，炔烃在加成时2个个键是分两步加成。键是分两步加成。C-H 键中，键中，C 使用的杂化轨道使用的杂化轨道S 轨道成分越多，轨道成分越多，H的酸性越强。的酸性越强。2022/12/1第13页，本讲稿共77页1

8、 1、催化氢化、催化氢化注意：注意：A、催化氢化常用的催化剂为、催化氢化常用的催化剂为 Pt,Pd,Ni;反反应机理：吸附机理。应机理：吸附机理。B、炔烃的催化氢化比烯烃的催化氢化容易，因、炔烃的催化氢化比烯烃的催化氢化容易，因此，当分子中同时有烯、炔时，叁键首先被催化氢化。此，当分子中同时有烯、炔时，叁键首先被催化氢化。C、加氢的控制：为了控制炔烃只还原到烯烃，必、加氢的控制：为了控制炔烃只还原到烯烃，必须降低催化氢化催化剂的活性，可采取以下措施：须降低催化氢化催化剂的活性，可采取以下措施：2022/12/1第14页，本讲稿共77页A）Pd-Pb(OOCCH3)2/H2 顺式烯烃顺式烯烃B）

9、Pd-BaSO4(Lindlar 林德拉林德拉)顺式烯烃顺式烯烃2022/12/1第15页，本讲稿共77页C、NH3(l)+Na（液氨钠法）（液氨钠法）反式烯烃反式烯烃 Lindlar催化剂的几种表示方法：催化剂的几种表示方法：2022/12/1第16页，本讲稿共77页2、与、与X2加成加成 炔烃与炔烃与X2加成，反应速度比烯烃的加成速度加成，反应速度比烯烃的加成速度慢，炔烃与慢，炔烃与X2加成可以得到二卤代物、四卤代物。加成可以得到二卤代物、四卤代物。例如：例如：2022/12/1第17页，本讲稿共77页 注意：注意：A、当分子中有双键、叁键时，卤素首、当分子中有双键、叁键时，卤素首先加到双

10、键上。先加到双键上。思考题思考题:为什么亲电加成的活性：炔烃为什么亲电加成的活性：炔烃 HBrHCl B、不对称炔烃与、不对称炔烃与HX 加成遵循马氏规则，加成遵循马氏规则，HBr与炔烃加成时有过氧化物效应。如与炔烃加成时有过氧化物效应。如2022/12/1第20页，本讲稿共77页C、炔烃与、炔烃与HX加成是反式加成，例如加成是反式加成，例如 4、与、与H2O加成加成 炔烃与炔烃与H2O加成需在催化剂加成需在催化剂HgSO4/H2SO4作作用下进行，且遵循马氏规则。例如：用下进行，且遵循马氏规则。例如：2022/12/1第21页，本讲稿共77页注意：注意：A、在炔烃加水的反应中，先生成一个很不

11、稳定、在炔烃加水的反应中，先生成一个很不稳定的醇烯，烯醇很快转变为稳定的羰基化合物（酮式结构）的醇烯，烯醇很快转变为稳定的羰基化合物（酮式结构）。这种异构现象称为酮醇互变异构。这种异构现象称为酮醇互变异构。2022/12/1第22页，本讲稿共77页 该反应是库切洛夫在该反应是库切洛夫在1881年发现的，故称为库切年发现的，故称为库切洛夫反应。其他炔烃水化时，则变成酮洛夫反应。其他炔烃水化时，则变成酮。B、乙炔的水化得到乙醛，这是工业上生产乙醛、乙炔的水化得到乙醛，这是工业上生产乙醛的方法之一的方法之一。2022/12/1第23页，本讲稿共77页 C、汞盐的毒性大，环境污染严重。、汞盐的毒性大，

12、环境污染严重。5、与、与HCN加成加成 乙炔在乙炔在Cu2Cl2-NH4Cl的酸性溶液中与的酸性溶液中与HCN加成加成 二、氧化反应二、氧化反应炔烃的氧化反应发生在碳碳叁键。炔烃的氧化反应发生在碳碳叁键。2022/12/1第24页，本讲稿共77页1、KMnO4氧化：氧化：KMnO4氧化炔烃，其产物为羧氧化炔烃，其产物为羧酸和二氧碳等。例如酸和二氧碳等。例如注意：注意：A、当分子中有双键、叁键时，叁键比双键难、当分子中有双键、叁键时，叁键比双键难氧化，双键优先被氧化。氧化，双键优先被氧化。B、根据、根据KMnO4褪色的现象，可以定性地检褪色的现象，可以定性地检验炔烃。验炔烃。2022/12/1第

13、25页，本讲稿共77页 C、根据氧化产物的结构，可以推测分子中、根据氧化产物的结构，可以推测分子中叁键的位置，即相应地确定炔烃的结构。叁键的位置，即相应地确定炔烃的结构。叁键比双键难于加成，也难于氧化，炔烃的氧叁键比双键难于加成，也难于氧化，炔烃的氧化速率比烯烃的慢，如在一化合物中，双键和叁键化速率比烯烃的慢，如在一化合物中，双键和叁键同时存在时，氧化首先发生的双键上同时存在时，氧化首先发生的双键上 2、臭氧氧化：炔烃用臭氧氧化，可在碳碳叁键、臭氧氧化：炔烃用臭氧氧化，可在碳碳叁键断裂生成羧酸。例如断裂生成羧酸。例如2022/12/1第26页，本讲稿共77页三、聚合反应三、聚合反应 乙炔在氯化

14、亚铜乙炔在氯化亚铜-氯化铵的强酸中，可发生二聚、三氯化铵的强酸中，可发生二聚、三聚：聚：2022/12/1第27页，本讲稿共77页四、炔化物的生成四、炔化物的生成 由于炔烃由于炔烃SP杂化，其叁键碳原子的电负性大于杂化，其叁键碳原子的电负性大于SP2、SP3的电负性，因此，碳碳叁键碳原子所连接的的电负性，因此，碳碳叁键碳原子所连接的H原原子具有弱酸性（子具有弱酸性（pKa=25），可被金属取代，生成炔，可被金属取代，生成炔化物。化物。1、与活泼金属钠、钾反应、与活泼金属钠、钾反应2022/12/1第28页，本讲稿共77页 注意：注意：A、只有乙炔、末端炔烃能与活泼金、只有乙炔、末端炔烃能与活泼

15、金属作用，其它炔烃不反应。属作用，其它炔烃不反应。2022/12/1第29页，本讲稿共77页 B、反应生成的炔钠化合物是碳负离子，碳负离子、反应生成的炔钠化合物是碳负离子，碳负离子是重要的活性中间体，主要用于碳链增长的反应。利用是重要的活性中间体，主要用于碳链增长的反应。利用伯卤代烃与炔钠作用，在炔烃分子中引入烷基，使碳链伯卤代烃与炔钠作用，在炔烃分子中引入烷基，使碳链增加。例如增加。例如 若在分子中引入甲基、乙基，不能用卤代烷，需若在分子中引入甲基、乙基，不能用卤代烷，需要用要用(CH3)2SO4、(C2H5)2SO4。2022/12/1第30页，本讲稿共77页 C、注意区别、注意区别NH3

16、(l)+Na 与与NaNH2：前者是强：前者是强还原剂，后者是强碱；前者是混合物，后者是纯净还原剂，后者是强碱；前者是混合物，后者是纯净物。物。2、与重金属离子、与重金属离子Ag+、Cu+作用作用 乙炔或末端炔烃，与重金属离子乙炔或末端炔烃，与重金属离子Ag+、Cu+作用作用生成不溶于水的沉淀：生成不溶于水的沉淀：2022/12/1第31页，本讲稿共77页 注意：注意：A、该反应用于乙炔、末端炔烃的定性、该反应用于乙炔、末端炔烃的定性检验。生成炔银、炔铜的反应很灵敏，现象明显，检验。生成炔银、炔铜的反应很灵敏，现象明显，可用来鉴定乙炔和端基炔烃。可用来鉴定乙炔和端基炔烃。2022/12/1第3

17、2页，本讲稿共77页 C、干燥的炔银或炔铜受热或震动时易发生爆炸、干燥的炔银或炔铜受热或震动时易发生爆炸生成金属和碳，因此实验完毕必须加硝酸、盐酸处理生成金属和碳，因此实验完毕必须加硝酸、盐酸处理金属炔化物。金属炔化物。B、用于乙炔、末端炔烃的分离。因为生成的金属、用于乙炔、末端炔烃的分离。因为生成的金属炔化物遇到硝酸、盐酸可以分解生成原来的炔烃。炔化物遇到硝酸、盐酸可以分解生成原来的炔烃。Ag-CC-Ag 2Ag+2C +364KJ/mol Ag-CC-Ag+2HCl H-CC-H +2AgCl 2022/12/1第33页，本讲稿共77页4-4 炔烃的制备炔烃的制备一、乙炔的制备、乙炔的制备

18、1 1、碳化钙水解制备乙炔：、碳化钙水解制备乙炔：特点：得到乙炔的纯度特点：得到乙炔的纯度99%，但耗电量大。，但耗电量大。其主要杂质为其主要杂质为H2S、H3P，可用饱和硫酸铜溶液除，可用饱和硫酸铜溶液除去。去。2、甲烷裂解、甲烷裂解特点：高温特点：高温(1500度度)、停留时间短、停留时间短（0.01秒）秒）.2022/12/1第34页，本讲稿共77页二、其它炔烃的制备二、其它炔烃的制备 1、邻二卤代物脱卤化氢：条件为强碱、邻二卤代物脱卤化氢：条件为强碱 2、偕二卤代物脱卤化氢：条件为强碱、偕二卤代物脱卤化氢：条件为强碱3 3、炔化物法、炔化物法4、四卤代物脱卤素、四卤代物脱卤素2022/

19、12/1第35页，本讲稿共77页2022/12/1第36页，本讲稿共77页4-5 二烯烃二烯烃一、一、二烯烃的分类和命名二烯烃的分类和命名 1、分类、分类：二烯烃是指在分子中有两个碳碳双键的不饱和烃。二烯烃是指在分子中有两个碳碳双键的不饱和烃。开链二烯烃的通式为开链二烯烃的通式为CnH2n-2。按照分子中两个碳碳双。按照分子中两个碳碳双键的相对位置，将二烯烃分为三类：键的相对位置，将二烯烃分为三类：A、累积二烯烃：两个双键连在同一个碳原子上。、累积二烯烃：两个双键连在同一个碳原子上。例如，丙二烯。例如，丙二烯。-C=C=C-2022/12/1第37页，本讲稿共77页 B、共轭二烯烃：两个双键被

20、一个单键隔开。例如，、共轭二烯烃：两个双键被一个单键隔开。例如，1,3-丁二烯。丁二烯。-C=CH-CH=CH-C、孤立二烯烃：两个双键被两个或两个以上单、孤立二烯烃：两个双键被两个或两个以上单键隔开。键隔开。-C=CH(CH2)n CH=C-n 1 孤立二烯烃的性质和单烯烃相似，孤立二烯烃的性质和单烯烃相似，累积二烯烃的数量少且实际应用的也不多。累积二烯烃的数量少且实际应用的也不多。共轭二烯烃有不同于孤立二烯烃的一些特性，在共轭二烯烃有不同于孤立二烯烃的一些特性，在理论和实际应用上都很重要。理论和实际应用上都很重要。2022/12/1第38页，本讲稿共77页2、命名、命名 二烯烃的命名与单烯

21、烃的命名相似，双键的位二烯烃的命名与单烯烃的命名相似，双键的位次用阿拉伯数字表明。并在烯字前加次用阿拉伯数字表明。并在烯字前加“二二”字。字。2-甲基甲基-1,3-丁二烯丁二烯 2-2-甲基甲基-1,3-1,3-戊二烯戊二烯 2022/12/1第39页，本讲稿共77页 二烯烃有顺反异构，其命名更为复杂。在二烯烃二烯烃有顺反异构，其命名更为复杂。在二烯烃名称前面分别用名称前面分别用Z、E标明每一个双键的构型，用阿拉标明每一个双键的构型，用阿拉伯数字表明双键位次。例如伯数字表明双键位次。例如 2,4-己二烯有三种不同的己二烯有三种不同的顺反异构体顺反异构体(2Z,4Z)-2,4-己二烯己二烯 (2

22、E,4Z)-2,4-己二烯己二烯 (2E,4E)-2,4-己二烯己二烯 2022/12/1第40页，本讲稿共77页2022/12/1第41页，本讲稿共77页二、共轭二烯的结构二、共轭二烯的结构1 1、实验测定结果：、实验测定结果：从键长的变化看，从键长的变化看，1,3-丁二烯中双键和单键键丁二烯中双键和单键键长趋于平均化。长趋于平均化。用现代物理方法测定，用现代物理方法测定，1,3-丁二烯分子结构有丁二烯分子结构有如下特征：如下特征：2022/12/1第42页，本讲稿共77页分子中分子中4个碳原子、个碳原子、6个个H原子都处于同一平面。原子都处于同一平面。2022/12/1第43页，本讲稿共7

23、7页 A、1,3-丁二烯分子中碳原子都以丁二烯分子中碳原子都以SP2杂化轨道相互杂化轨道相互重叠或与氢的轨道重叠，形成重叠或与氢的轨道重叠，形成3个个C-C 键和键和6个个C-H键，所有的原子都在同一平面上，键角都接近于键，所有的原子都在同一平面上，键角都接近于120。B、每个碳原子上未参与杂化的轨道均垂直于上述、每个碳原子上未参与杂化的轨道均垂直于上述平面，四个轨道的对称轴互相平行侧面重叠，形成了平面，四个轨道的对称轴互相平行侧面重叠，形成了包含四个碳原子的四电子共轭体系。包含四个碳原子的四电子共轭体系。其结果是：不仅其结果是：不仅C1与与C2之间、之间、C3与与C4之间形成之间形成键，键，

24、而且而且C2与与C3之间也具有部分双键的性质，构成了一个离之间也具有部分双键的性质，构成了一个离域的域的键。键。2022/12/1第44页，本讲稿共77页 象象1,3 丁二烯分子中，四个丁二烯分子中，四个电子不是分别固定在电子不是分别固定在两个双键碳原子之间，而是扩展到四个碳原子之间两个双键碳原子之间，而是扩展到四个碳原子之间的这种现象，称为电子的离域。的这种现象，称为电子的离域。电子的离域体现了分子内原子间相互影响的电电子的离域体现了分子内原子间相互影响的电子效应，称为共轭效应。子效应，称为共轭效应。(1)键长的平均化，表现在键长的平均化，表现在CC单键的缩短。单键的缩短。(2)体系能量降低

25、，表现在氢化热上体系能量降低，表现在氢化热上2022/12/1第45页，本讲稿共77页这个能量上的差值通称这个能量上的差值通称为离域能或共轭能，它为离域能或共轭能，它是由于是由于电子的离域引起电子的离域引起的，是共轭效应的表现，的，是共轭效应的表现，其离域能越大，体系能量其离域能越大，体系能量越低，化合物则越稳定。越低，化合物则越稳定。2022/12/1第46页，本讲稿共77页三、共轭二烯的化学性质三、共轭二烯的化学性质 共轭二烯烃具有烯烃的通性，但由于是共轭体系，共轭二烯烃具有烯烃的通性，但由于是共轭体系，故又具有共轭二烯烃的特有性质。故又具有共轭二烯烃的特有性质。(3)共轭体系在外电场的影

26、响下，将发生正、负电共轭体系在外电场的影响下，将发生正、负电荷交替传递的现象，并可沿碳链一直传递下去，它不因荷交替传递的现象，并可沿碳链一直传递下去，它不因碳链的增长而减弱。碳链的增长而减弱。2022/12/1第47页，本讲稿共77页 1、加成反应：共轭二烯中有两个双键，它既可以、加成反应：共轭二烯中有两个双键，它既可以与与1分子试剂加成，也可以与分子试剂加成，也可以与2分子试剂加成；它既可分子试剂加成；它既可以以1,2-加成加成,又可以又可以1,4-加成。所用的试剂有加成。所用的试剂有H2、HX、X2等。等。2022/12/1第48页，本讲稿共77页 注意：注意：A、共轭二烯烃进行加成时，既

27、可、共轭二烯烃进行加成时，既可1，2加成，也可加成，也可1，4加成。加成。(1)(1)为什么共轭二烯烃会有两种加成方式？为什么共轭二烯烃会有两种加成方式？烯丙型碳正离子烯丙型碳正离子2022/12/1第49页，本讲稿共77页 1,4 加成产物加成产物 1,2 加成产物加成产物 (2)在第一步反应中在第一步反应中 H+为什么不进攻带有部分负电为什么不进攻带有部分负电荷的荷的 C3 呢？呢？2022/12/1第50页，本讲稿共77页 烯丙型碳正离子烯丙型碳正离子 烯丙型碳正离子烯丙型碳正离子 p,-共轭共轭 ,p-超共轭超共轭2022/12/1第51页，本讲稿共77页 注意：注意：B、不对称共轭二

28、烯烃进行加成时，要注意、不对称共轭二烯烃进行加成时，要注意加成的部位。加成的部位。C、共轭二烯烃的亲电加成究竟是以、共轭二烯烃的亲电加成究竟是以1,2-加成为加成为主还是以主还是以1,4-加成为主，与其结构和反应条件有关。加成为主，与其结构和反应条件有关。总的说来，有如下规律：总的说来，有如下规律：2022/12/1第52页，本讲稿共77页2022/12/1第53页，本讲稿共77页 极性溶剂或较高温度有利于极性溶剂或较高温度有利于1，4-加成；加成；非极性溶非极性溶剂或较低温度，有利于剂或较低温度，有利于1，2-加成。加成。A.为什么低温有利于为什么低温有利于1,2-加成，而高温有利于加成，而

29、高温有利于1,4-加成加成?2022/12/1第54页，本讲稿共77页 低温时生成产物的比例取决于反应所需的活化能，低温时生成产物的比例取决于反应所需的活化能，反应所需的活化能越小，则越容易克服能垒，反应速度反应所需的活化能越小，则越容易克服能垒，反应速度越快，即低温时反应是受越快，即低温时反应是受动力学控制或速度控制的动力学控制或速度控制的，故低温时以故低温时以1,2 加成为主。加成为主。2022/12/1第55页，本讲稿共77页 1,4-加成反应的活化能较高，但逆反应的活化能加成反应的活化能较高，但逆反应的活化能更高，一但生成，不易逆转，故在高温时为平衡控更高，一但生成，不易逆转，故在高温

30、时为平衡控制（热力学控制）的产物，主要生成制（热力学控制）的产物，主要生成1,4-加成产物。加成产物。见位能曲线图。见位能曲线图。B.为什么溶剂或试剂的极性增强有利于为什么溶剂或试剂的极性增强有利于1,4-加成加成?试剂的极性增强，使试剂的离子化趋势较大试剂的极性增强，使试剂的离子化趋势较大;溶溶剂的极性增强，也有利于试剂的极化。剂的极性增强，也有利于试剂的极化。2022/12/1第56页，本讲稿共77页2、双烯合成（狄尔斯、双烯合成（狄尔斯-阿德尔）反应阿德尔）反应 在加热下，共轭二烯与具有碳碳双键、叁键的化在加热下，共轭二烯与具有碳碳双键、叁键的化合物进行合物进行1,4加成，生成环状化合物

31、，这类反应叫双加成，生成环状化合物，这类反应叫双烯合成（烯合成（Diels-Alder反应）。例如反应）。例如双烯体双烯体 亲双烯体亲双烯体2022/12/1第57页，本讲稿共77页 A、当双烯体连有供电子基团、当双烯体连有供电子基团(如烷基），而亲如烷基），而亲双烯体连有吸电子基团双烯体连有吸电子基团(如：如：-CHO、-COR、-CN、-NO2等等)时，将有利于反应的进行。时，将有利于反应的进行。2022/12/1第58页，本讲稿共77页 B、双烯体是以顺式构象进行反应的，反应条、双烯体是以顺式构象进行反应的，反应条件为光照或加热。件为光照或加热。2022/12/1第59页，本讲稿共77页

32、 C、双烯体（共轭二烯）可是连状，也可是环状。、双烯体（共轭二烯）可是连状，也可是环状。如环戊二烯，环己二烯等如环戊二烯，环己二烯等 D、常见的亲双烯体有：、常见的亲双烯体有：CH2=CH-CHO、CH2=CH-COOH、CH2=CH-COCH3、CH2=CH-CN、CH2=CH-COOCH3、CH2=CH-CH2Cl 2022/12/1第60页，本讲稿共77页 E、双烯合成是可逆反应，生成的环状六员环化、双烯合成是可逆反应，生成的环状六员环化合物在高温下，可以分解为原来的烯烃，因此，可以合物在高温下，可以分解为原来的烯烃，因此，可以用于分离二烯烃、鉴别二烯烃。用于分离二烯烃、鉴别二烯烃。F、

33、反应机理、反应机理 经环状过渡态，一步完成，即旧键断裂与新键经环状过渡态，一步完成，即旧键断裂与新键形成同步。形成同步。反应条件：加热或光照。无催化剂。反应定反应条件：加热或光照。无催化剂。反应定量完成。量完成。2022/12/1第61页，本讲稿共77页（1）反应立体专一、顺式加成）反应立体专一、顺式加成 （2）反应具有很强的区域选择性）反应具有很强的区域选择性,产物以邻、对产物以邻、对位占优势位占优势2022/12/1第62页，本讲稿共77页3、氧化反应、氧化反应 共轭二烯的氧化与单烯烃的氧化相似，它可以被高共轭二烯的氧化与单烯烃的氧化相似，它可以被高锰酸钾、臭氧氧化，其氧化结果可以用于推断

34、结构。例锰酸钾、臭氧氧化，其氧化结果可以用于推断结构。例如如2022/12/1第63页，本讲稿共77页4-6 共轭效应共轭效应一、共轭效应的定义、共轭效应的定义1、共轭体系的涵义、共轭体系的涵义 在分子结构中，含有三个或三个以上相邻且共在分子结构中，含有三个或三个以上相邻且共平面的原子时，这些原子中相互平行的轨道之间相平面的原子时，这些原子中相互平行的轨道之间相互交盖连在一起，从而形成离域键（大键）体系称互交盖连在一起，从而形成离域键（大键）体系称为共轭体系。为共轭体系。2 2、共轭效应、共轭效应 在共轭体系中，各原子在共轭体系中，各原子P轨道之间的相互交盖、轨道之间的相互交盖、相互作用、相互

35、影响的效应共轭效应。共轭效应是相互作用、相互影响的效应共轭效应。共轭效应是电子效应中的一种效应。用电子效应中的一种效应。用C来表示，它分为来表示，它分为+C、-C效应。效应。2022/12/1第64页，本讲稿共77页二、共轭效应的类型：二、共轭效应的类型：1、-共轭效应：由单键、双重键交替排列的共轭共轭效应：由单键、双重键交替排列的共轭体系中，两个体系中，两个键的电子间的相互作用叫做键的电子间的相互作用叫做-共轭效应。共轭效应。CH2=CHCH=CH2。-共轭效应一般为吸电子效应，共轭效应一般为吸电子效应，即即-C效应。效应。,-共轭体系的结构特征是：双键、单键、共轭体系的结构特征是：双键、单

36、键、双键交替连接。组成该体系的不饱和键可以是双双键交替连接。组成该体系的不饱和键可以是双键，也可以是三键；组成该体系的原子可以是碳、键，也可以是三键；组成该体系的原子可以是碳、氧、氮等其它原子。氧、氮等其它原子。2022/12/1第65页，本讲稿共77页 2、P-共轭效应：由共轭效应：由键和相邻原子的键和相邻原子的P轨道所构成轨道所构成的的P-共轭体系中各原子间的相互作用叫做共轭体系中各原子间的相互作用叫做P-共轭效应。共轭效应。P-共轭效应一般为供电子效应，即共轭效应一般为供电子效应，即+C效应。效应。能形成能形成 p,-共轭体系的有未共用电子对的中性共轭体系的有未共用电子对的中性分子，正、

37、负离子或自由基。分子，正、负离子或自由基。2022/12/1第66页，本讲稿共77页3、超共轭效应：、超共轭效应：-共轭效应，共轭效应，-P共轭效应共轭效应 -电子的离域，电子的离域，轨道与轨道与P轨道或轨道或轨道部分侧面轨道部分侧面交盖重叠交盖重叠2022/12/1第67页，本讲稿共77页 2、键长趋于平均化：由于、键长趋于平均化：由于电子离域的结果，使电子离域的结果，使得共轭体系中的单、双键趋于平均化，即双键变长、得共轭体系中的单、双键趋于平均化，即双键变长、单键变短。单键变短。3、共轭体系的能量降低，分子较稳定，分子、共轭体系的能量降低，分子较稳定，分子折射率增大。折射率增大。三、具有共

38、轭效应的分子的特点三、具有共轭效应的分子的特点 1 1、共平面性：产生共轭效应的条件：组成共轭、共平面性：产生共轭效应的条件：组成共轭体系的各体系的各SPSP2 2杂化碳原子必须在同一平面。杂化碳原子必须在同一平面。在共轭体系中各种共轭效应的对分子影响的在共轭体系中各种共轭效应的对分子影响的相对强度是：相对强度是：,-共轭共轭 p,-共轭共轭,-超共超共轭轭,p-超共轭超共轭2022/12/1第68页，本讲稿共77页四、共轭效应的相对强度四、共轭效应的相对强度 共轭效应分为静态共轭效应和动态共轭效应。静态共轭效应分为静态共轭效应和动态共轭效应。静态共轭效应对共轭效应起决定作用。共轭效应的相对强

39、度共轭效应对共轭效应起决定作用。共轭效应的相对强度与组成共轭体系的原子的性质有关，并有如下规律：与组成共轭体系的原子的性质有关，并有如下规律：1、同族元素组成的取代基，它们与碳原子形、同族元素组成的取代基，它们与碳原子形成成P-共轭体系时，随原子序数增加，轨道间的共轭体系时，随原子序数增加，轨道间的相互重叠程度小。所以对于同一族元素而言，随相互重叠程度小。所以对于同一族元素而言，随原子序数增加，它们的原子序数增加，它们的+C效应减小。例如效应减小。例如 FClBrI 、ORSR.2022/12/1第69页，本讲稿共77页 2、同一周期元素与碳原子形成、同一周期元素与碳原子形成-共轭体系共轭体系

40、时，随原子序数的增大电负性增加，时，随原子序数的增大电负性增加，-C效应增强。效应增强。例如：例如：C=O C=N C=C；同一周期元素与碳原子形成同一周期元素与碳原子形成P-共轭体系时，共轭体系时，原子序数越大，给电子能力越弱，原子序数越大，给电子能力越弱，+C效应越小，例效应越小，例如：如：NR2ORF。3、若取代基上带有电荷，则正电核加强、若取代基上带有电荷，则正电核加强-C效应，效应，如如C=N+R2 C=NR；负电荷加强；负电荷加强+C效应，如效应，如-O-OR-OR+2。2022/12/1第70页，本讲稿共77页 诱导效应和共轭效应经常同时存在于同一分子中。诱导效应和共轭效应经常同

41、时存在于同一分子中。它们之间有时相互加强，有时相互减弱。根据大量事实，它们之间有时相互加强，有时相互减弱。根据大量事实，可得出下列常见取代基可得出下列常见取代基C效应的顺序：效应的顺序：+C效应：效应：-O-NH2-NHR-NR2-OH-OCH3-NHCOCH3-OCOR-C6H5 -C效应：效应：-N+(CH3)3-NO2-CN-COOH-SO3H-CHO-COR。2022/12/1第71页，本讲稿共77页五、诱导效应和共轭效应的比较五、诱导效应和共轭效应的比较 1、相同点：诱导效应和共轭效应都是电子效应。、相同点：诱导效应和共轭效应都是电子效应。2、不同点：诱导效应沿着原子链向电负性大的、

42、不同点：诱导效应沿着原子链向电负性大的方向传递，并随着碳链增长迅速减弱，一般以方向传递，并随着碳链增长迅速减弱，一般以3碳以碳以内。内。诱导效应是通过共轭体系传递，并贯穿于整个诱导效应是通过共轭体系传递，并贯穿于整个共轭体系。一般不随碳链的增长而减弱，而且电子共轭体系。一般不随碳链的增长而减弱，而且电子云密度的分布是交替排列。云密度的分布是交替排列。2022/12/1第72页，本讲稿共77页2022/12/1第73页，本讲稿共77页4-7 速度控制和平衡控制速度控制和平衡控制 在共轭体系的加成反应中，在共轭体系的加成反应中，1,2-加成和加成和1,4-加加成是两个竞争反应。由于有机化学的反应较

43、慢，成是两个竞争反应。由于有机化学的反应较慢，因此，一般只从反应速度的角度考虑反应产物。因此，一般只从反应速度的角度考虑反应产物。但对于某些比较容易达到平衡的反应，如共轭但对于某些比较容易达到平衡的反应，如共轭二烯的加成产物，必须考虑反应速度和化学平衡两二烯的加成产物，必须考虑反应速度和化学平衡两个因素。个因素。一、速度控制和平衡控制的概念、速度控制和平衡控制的概念2022/12/1第74页，本讲稿共77页 1 1、速度控制：一种反应可以有几种产物时，在、速度控制：一种反应可以有几种产物时，在反应未达到平衡之前，利用反应速度的大小来控制反应未达到平衡之前，利用反应速度的大小来控制产物的组成比例

44、的反应叫速度控制反应或动力学控产物的组成比例的反应叫速度控制反应或动力学控制。如共轭二烯的制。如共轭二烯的1,2-1,2-加成。加成。2、平衡控制：一种反应可以有几种产物时，如果让、平衡控制：一种反应可以有几种产物时，如果让反应达到平衡后，利用产物的稳定性来控制产物的组成反应达到平衡后，利用产物的稳定性来控制产物的组成比例的反应叫平衡控制反应或热力学控制。如共轭二烯比例的反应叫平衡控制反应或热力学控制。如共轭二烯的的1.4-加成。加成。2022/12/1第75页，本讲稿共77页二、速度控制和平衡控制的特点二、速度控制和平衡控制的特点 1、速度控制受反应的活化能控制，它与反应、速度控制受反应的活

45、化能控制，它与反应的活化能有关，活化能越小，反应易进行；的活化能有关，活化能越小，反应易进行；平衡控制受产物的稳定性控制，产物越稳定，在平衡控制受产物的稳定性控制，产物越稳定，在达到平衡时其比例越高。达到平衡时其比例越高。2、速度控制一般通过缩短反应时间或降低反应温、速度控制一般通过缩短反应时间或降低反应温度达到；平衡控制一般是通过延长反应时间或提高反度达到；平衡控制一般是通过延长反应时间或提高反应温度达到。例如：应温度达到。例如：2022/12/1第76页，本讲稿共77页 1,3-丁二烯与氢溴酸加成，在低温下丁二烯与氢溴酸加成，在低温下1,2-加成为主。加成为主。如果把反应温度从如果把反应温度从-80度得到的混合物，再升到度得到的混合物，再升到40度且度且长时间加热，长时间加热，1,2-加成产物转化为加成产物转化为1,4-加成产物，最后得加成产物，最后得到到1,4-加成产物为主的产物。加成产物为主的产物。2022/12/1第77页，本讲稿共77页