第四章炔烃和二烯烃 (2)优秀PPT.ppt
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1、第四章炔烃和二烯烃第一页,本课件共有91页本章基本要求本章基本要求1、掌握掌握炔烃的同分异构现象、炔烃的同分异构现象、CCS命名法、烯炔的命名、二烯烃和多烯烃的顺命名法、烯炔的命名、二烯烃和多烯烃的顺反异构命名,了解反异构命名,了解IUPAC命名特点。命名特点。2、掌握掌握炔烃的结构特点、炔烃的结构特点、SP杂化和三键特点杂化和三键特点3、理解炔烃的物理性质、理解炔烃的物理性质4、掌握掌握炔烃的化学性质(亲电加成、水化、氧化、炔烃的酸性、催化氢化、选择炔烃的化学性质(亲电加成、水化、氧化、炔烃的酸性、催化氢化、选择性还原)性还原)5、掌握掌握炔烃的鉴定反应和制备反应炔烃的鉴定反应和制备反应6、
2、掌握掌握二烯烃的结构特点和典型性质二烯烃的结构特点和典型性质7、掌握掌握共轭效应的概念、特征、相对强度及能初步运用于解释活泼中间体的共轭效应的概念、特征、相对强度及能初步运用于解释活泼中间体的稳定性等。稳定性等。8、理解共轭二烯烃加成反应的速率控制和平衡控制、理解共轭二烯烃加成反应的速率控制和平衡控制第二页,本课件共有91页第一节 炔 烃Alkynes第三页,本课件共有91页一、炔烃的结构一、炔烃的结构乙炔的分子式是乙炔的分子式是C2H2,构造式,构造式碳原子为碳原子为sp杂化。杂化。两个两个sp杂化轨道向碳原子核的两边伸展,它们的对称轴在一条直线上,杂化轨道向碳原子核的两边伸展,它们的对称轴
3、在一条直线上,互成互成180。第四页,本课件共有91页在乙炔分子中,两个碳原子各以一个在乙炔分子中,两个碳原子各以一个sp轨道互相重叠,形成一个轨道互相重叠,形成一个C-C键,每个碳原子又各以一个键,每个碳原子又各以一个sp轨道分别与一个氢原子的轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成轨道重叠形成C-H键。键。此外,每个碳原子还有两个互相垂直的未杂化的此外,每个碳原子还有两个互相垂直的未杂化的p轨道(轨道(px,py),它们与另一碳它们与另一碳的两个的两个p轨道两两相互侧面重叠形成两个互相垂直的轨道两两相互侧面重叠形成两个互相垂直的键。键。两个正交两个正交p轨道的总和轨道的总和,其电子云呈环形的
4、面圈。其电子云呈环形的面圈。第五页,本课件共有91页二、炔烃的命名二、炔烃的命名1、简单的炔烃可作为乙炔的衍生物命名:、简单的炔烃可作为乙炔的衍生物命名:练习:写出烯丙基乙炔和丙烯基乙炔构造式练习:写出烯丙基乙炔和丙烯基乙炔构造式第六页,本课件共有91页2、复杂的炔烃用系统命名法命名、复杂的炔烃用系统命名法命名(1)炔烃的命名法和烯烃相似,只将)炔烃的命名法和烯烃相似,只将“烯烯”字改为字改为“炔炔”。如:如:(2)若若同时含有叁键和双键同时含有叁键和双键,这类化合物,这类化合物称为烯炔称为烯炔。它的命名首先选取含它的命名首先选取含双键和叁键最长的碳链为主链双键和叁键最长的碳链为主链。位次的编
5、号按。位次的编号按“最低系列最低系列”原则,使双键或三键位次最小;双键、叁键编号相同时通常原则,使双键或三键位次最小;双键、叁键编号相同时通常使双键具有最小使双键具有最小的位次的位次,书写时,书写时先烯后炔先烯后炔。第七页,本课件共有91页第八页,本课件共有91页(3)当烯烃有顺反异构时需注明其构型,如:)当烯烃有顺反异构时需注明其构型,如:(Z)-5-异丙基异丙基-5-庚烯庚烯-1-炔炔3、炔基:去掉炔烃中叁键碳原子上的氢原子,即得炔基。、炔基:去掉炔烃中叁键碳原子上的氢原子,即得炔基。有时,炔基作为词首,如有时,炔基作为词首,如第九页,本课件共有91页三、炔烃的物理性质三、炔烃的物理性质炔
6、烃的沸点和熔点比对应的烯烃高炔烃的沸点和熔点比对应的烯烃高10-20C,相对密度比对,相对密度比对应的烯烃稍大,在水里的溶解度也比烷和烯烃稍大些。应的烯烃稍大,在水里的溶解度也比烷和烯烃稍大些。原因原因:炔烃分子较短小、细长,在液态和固态中,分子可以:炔烃分子较短小、细长,在液态和固态中,分子可以彼此很靠近,分子间的范德华力强。炔烃分子极性略比烯强。彼此很靠近,分子间的范德华力强。炔烃分子极性略比烯强。第十页,本课件共有91页四、炔烃的化学性质四、炔烃的化学性质三键与双键和单键的比较三键与双键和单键的比较(1)乙炔分子中两个碳原子的)乙炔分子中两个碳原子的sp轨道,有轨道,有S性质,性质,S轨
7、道中的电子较接轨道中的电子较接进核。因此被约束得较牢,进核。因此被约束得较牢,sp轨道比轨道比sp2轨道要小,因此轨道要小,因此sp杂化的碳所形成杂化的碳所形成的键比的键比sp2杂化的碳形成的键要短,它的杂化的碳形成的键要短,它的p p电子云有较多的重叠,电子云有较多的重叠,碳碳三碳碳三键难极化键难极化,因此,因此三键中三键中p p键的强度比双键的键的强度比双键的p p键强度要大键强度要大。(2)不饱和碳上氢原子的活性)不饱和碳上氢原子的活性由于电负性是由于电负性是CspCsp2,所以所以CspH的极性大于的极性大于Csp2H,因此,因此,炔烃易异裂,解离出氢离子。炔烃易异裂,解离出氢离子。第
8、十一页,本课件共有91页1.亲电加成:亲电加成:(1)与卤素:主产物为反式加成产物)与卤素:主产物为反式加成产物第十二页,本课件共有91页第十三页,本课件共有91页(2)与)与HX遵循马氏规则遵循马氏规则第十四页,本课件共有91页(双烯优先与(双烯优先与Br反应反应)注意:炔烃与亲电试剂的加成较烯烃难进行。注意:炔烃与亲电试剂的加成较烯烃难进行。第十五页,本课件共有91页为什么炔烃的亲电加成难于烯烃?为什么炔烃的亲电加成难于烯烃?三键的三键的p p 键比双键的键比双键的p p 键难以极化,不易给出电子与亲电试剂结键难以极化,不易给出电子与亲电试剂结合:炔烃中合:炔烃中p p电子与电子与CSP的
9、结合比烯烃中的结合比烯烃中p p电子与电子与CSP2的结合强。的结合强。从碳正离子的稳定性考虑从碳正离子的稳定性考虑烯基碳正离子中,烯基碳正离子中,C+与与Csp2相连,相连,sp2的电负性大,不利于正电荷的电负性大,不利于正电荷的分散。的分散。第十六页,本课件共有91页2.水化水化(1)在酸性溶液中水化在酸性溶液中水化烯醇:羟基直接与碳碳双键相连烯醇:羟基直接与碳碳双键相连第十七页,本课件共有91页互变异构互变异构:某些化合物中的一个官能团改变其结构成为另一种某些化合物中的一个官能团改变其结构成为另一种官能团异构体,并且迅速互相转换,成为两种异构体处在动态官能团异构体,并且迅速互相转换,成为
10、两种异构体处在动态平衡中的混合物,这种现象称为互变异构现象,这两种异构体,平衡中的混合物,这种现象称为互变异构现象,这两种异构体,称为互变异构体。称为互变异构体。第十八页,本课件共有91页烯醇酮式结构的转变机理:烯醇酮式结构的转变机理:第十九页,本课件共有91页(2)库切洛夫反应库切洛夫反应:炔烃在含硫酸汞的稀硫酸溶液中水化炔烃在含硫酸汞的稀硫酸溶液中水化机理:第二十页,本课件共有91页炔烃水化产物讨论:炔烃水化产物讨论:炔烃与水的加成遵从马氏规则;炔烃与水的加成遵从马氏规则;乙炔的水化产物为乙醛,取代乙炔的水化产物为酮;乙炔的水化产物为乙醛,取代乙炔的水化产物为酮;一元取代的乙炔与水的加成物
11、为甲基酮(一元取代的乙炔与水的加成物为甲基酮(RCOCH3)二元取代乙炔二元取代乙炔(RCCR)的加成物为两种可能产物的混合物。如的加成物为两种可能产物的混合物。如果果R为一级取代,为一级取代,R为二级或三级取代基,则加水产物的羰基与为二级或三级取代基,则加水产物的羰基与R相邻。相邻。第二十一页,本课件共有91页第二十二页,本课件共有91页3.氧化氧化KMnO4:第二十三页,本课件共有91页O3叁键比双键难于氧化,双键和叁键同时存在时,双键首先被氧化。叁键比双键难于氧化,双键和叁键同时存在时,双键首先被氧化。第二十四页,本课件共有91页与硝酸银的氨溶液和氯化亚铜的氨溶液的作用与硝酸银的氨溶液和
12、氯化亚铜的氨溶液的作用干燥的银或亚铜的炔化物受热或震动时易发生爆炸生成金属和碳。所以,干燥的银或亚铜的炔化物受热或震动时易发生爆炸生成金属和碳。所以,试验完毕后,应立即加稀硝酸把炔化物分解,以免发生危险。试验完毕后,应立即加稀硝酸把炔化物分解,以免发生危险。通常含有端基叁键通常含有端基叁键的的1-炔烃都能发生这些反应。炔烃都能发生这些反应。4、炔化物的生成、炔化物的生成第二十五页,本课件共有91页乙炔钠的生成乙炔钠的生成乙炔在乙炔在110C时能和熔化的金属钠作用,生成乙炔钠并放出氢气。高温时能和熔化的金属钠作用,生成乙炔钠并放出氢气。高温时(时(190-220C)更能生成乙炔二钠。)更能生成乙
13、炔二钠。第二十六页,本课件共有91页炔化钠的应用:合成炔烃同系物炔化钠的应用:合成炔烃同系物碳负离子碳负离子:四价碳原子以三价与其它原子或基团结合,还有一对未共:四价碳原子以三价与其它原子或基团结合,还有一对未共用电子对的活泼物种称为碳负离子。用电子对的活泼物种称为碳负离子。第二十七页,本课件共有91页5、还原、还原(1)催化氢化)催化氢化完全氢化完全氢化键键(均裂)均裂)部分氢化部分氢化选择一定的催化剂,能使炔烃氢化停留在烯烃阶段,并还可控选择一定的催化剂,能使炔烃氢化停留在烯烃阶段,并还可控制产物的构型。制产物的构型。Lindlar催化剂催化氢化,主要生成顺式烯烃。催化剂催化氢化,主要生成
14、顺式烯烃。第二十八页,本课件共有91页Lindlar催化剂:催化剂:Pd/CaCO3催化剂中加入抑制剂醋酸铅和喹林使其部分毒化而催化剂中加入抑制剂醋酸铅和喹林使其部分毒化而降低催化能力。降低催化能力。催化加氢的顺式加成产物。催化加氢的顺式加成产物。第二十九页,本课件共有91页(2)用钠或锂在液氨中还原,生成反式烯烃。)用钠或锂在液氨中还原,生成反式烯烃。机理:机理:第三十页,本课件共有91页第三十一页,本课件共有91页炔烃部分氢化时,叁键首先氢化成烯烃炔烃部分氢化时,叁键首先氢化成烯烃总结:第三十二页,本课件共有91页五、乙炔五、乙炔1.制法:工业制法主要有两种制法:工业制法主要有两种(1)电
15、石法)电石法(2)由烃类裂解)由烃类裂解2.性质:性质:(1)物理性质)物理性质易溶于丙酮。为了运输和使用的安全,通常把乙炔在易溶于丙酮。为了运输和使用的安全,通常把乙炔在1.2MPa下压入盛满丙下压入盛满丙酮浸润饱和的多孔性物质(如硅藻土、软木屑、或石棉)的钢筒中。乙炔是易爆酮浸润饱和的多孔性物质(如硅藻土、软木屑、或石棉)的钢筒中。乙炔是易爆炸的物质,高压的乙炔、液态或固态的乙炔受到敲打或碰击时容易爆炸,乙炔的炸的物质,高压的乙炔、液态或固态的乙炔受到敲打或碰击时容易爆炸,乙炔的丙酮溶液是安全的,故把它溶于丙酮中可避免爆炸的危险。丙酮溶液是安全的,故把它溶于丙酮中可避免爆炸的危险。第三十三
16、页,本课件共有91页(2)化学性质:)化学性质:聚合反应和加成反应聚合反应和加成反应炔烃能起聚合反应,它一般不聚合成高聚物,在不同的催化剂作用下,炔烃能起聚合反应,它一般不聚合成高聚物,在不同的催化剂作用下,发生不同的低聚反应,二聚、三聚、四聚。发生不同的低聚反应,二聚、三聚、四聚。第三十四页,本课件共有91页与与HCN、EtOH、CH3COOH等的反应等的反应:(亲核加成)第三十五页,本课件共有91页3.用途用途有多种用途,如:合成氯丁橡胶有多种用途,如:合成氯丁橡胶第三十六页,本课件共有91页六、炔烃的制备六、炔烃的制备1.由二元卤代烷脱卤化氢由二元卤代烷脱卤化氢邻二卤代烷的脱卤化氢邻二卤
17、代烷的脱卤化氢卤代烷脱去第一分子卤化氢是比较容易的,脱去第二分子卤化氢较困难,需使卤代烷脱去第一分子卤化氢是比较容易的,脱去第二分子卤化氢较困难,需使用较激烈的条件用热的用较激烈的条件用热的KOH或或NaOH(醇)溶液,或使较强的碱用醇)溶液,或使较强的碱用NaNH2才能形成才能形成炔烃。炔烃。第三十七页,本课件共有91页对于相对分子质量较大一些的炔烃,以上试剂可均使叁对于相对分子质量较大一些的炔烃,以上试剂可均使叁键发生位移,键发生位移,氢氧化钾(氢氧化钠)的醇溶液常使末端炔键向氢氧化钾(氢氧化钠)的醇溶液常使末端炔键向链中位移,而氨基钠使叁键移向末端。链中位移,而氨基钠使叁键移向末端。第三
18、十八页,本课件共有91页偕二卤代烷脱卤化氢偕二卤代烷脱卤化氢 可通过相应二卤代烷合成叁键不能转移的炔烃可通过相应二卤代烷合成叁键不能转移的炔烃第三十九页,本课件共有91页2、由炔化物制备第四十页,本课件共有91页(RX:2、3主要起消除反应主要起消除反应,使使RX变为烯变为烯)3.四卤代烷的脱卤四卤代烷的脱卤第四十一页,本课件共有91页问题解答:问题解答:问题问题4-3:利用共价键的键能进行计算,证明乙醛比乙烯醇稳定利用共价键的键能进行计算,证明乙醛比乙烯醇稳定解:利用异构化过程发生变化的价键键能计算:解:利用异构化过程发生变化的价键键能计算:H0,说明乙醛变为乙烯醇需吸热,即乙醛比乙烯醇稳定
19、。说明乙醛变为乙烯醇需吸热,即乙醛比乙烯醇稳定。第四十二页,本课件共有91页问题问题4-4用化学方法区别下列各组化合物用化学方法区别下列各组化合物第四十三页,本课件共有91页问题问题4-7:第四十四页,本课件共有91页第四十五页,本课件共有91页 第二节第二节 二二 烯烯 烃烃第四十六页,本课件共有91页一、二烯烃的分类及命名一、二烯烃的分类及命名(一)根据两个双键的相对位置可把二烯烃分为三类:(一)根据两个双键的相对位置可把二烯烃分为三类:1.累积二烯烃累积二烯烃(cumulativediene)即含有即含有体系的二烯烃。如,丙二烯体系的二烯烃。如,丙二烯CH2=C=CH2,两个双键积,两个
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