炔烃和二烯烃 (3)精选课件.ppt
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1、关于炔烃和二烯烃(3)第一页,本课件共有81页定义定义:分子中含有碳碳叁键的烃叫做炔烃分子中含有碳碳叁键的烃叫做炔烃,它的通式它的通式:CnH2n-2官能团官能团:-C C-第五章第五章 炔烃炔烃 二烯烃二烯烃(一一)炔烃炔烃第二页,本课件共有81页(1)异构体异构体碳链不同和叁键位置不同所引起的碳链不同和叁键位置不同所引起的.炔烃不存在顺反异构现象炔烃不存在顺反异构现象.5 5.1.1 炔烃炔烃的异构和命名的异构和命名第三页,本课件共有81页 的构造异构体的构造异构体:CH3CH2CH2C CH CH3CHC CH 1-戊炔戊炔 CH3CH3CH2C CCH3 2-戊炔戊炔3-甲基甲基-1-
2、丁炔丁炔戊炔戊炔第四页,本课件共有81页炔烃的系统命名法与烯烃相似:炔烃的系统命名法与烯烃相似:主链主链编号编号写全称写全称(2)炔烃的命名炔烃的命名 系统命名系统命名:第五页,本课件共有81页含有双键的炔烃在命名时含有双键的炔烃在命名时,碳碳链链编编号号以以表表示示双双键键与与叁叁键键位位置置的的两两个个数字数字之和最小之和最小为原则为原则.例如例如:CH3-CH=CH-C CH 3-戊戊烯烯-1-炔炔 (不不叫叫2-戊戊烯烯-4-炔炔)先命名先命名烯烯再命名再命名炔炔第六页,本课件共有81页乙炔是一个线形分子乙炔是一个线形分子,四个原子在同一条直线上四个原子在同一条直线上.乙炔的两个碳原子
3、共用了三对电子乙炔的两个碳原子共用了三对电子.烷烃碳烷烃碳:sp3杂化杂化烯烃碳烯烃碳:sp2杂化杂化炔烃碳炔烃碳:sp杂化杂化 5.2 5.2 炔烃的结构炔烃的结构(1)乙炔的结构乙炔的结构第七页,本课件共有81页炔烃叁键碳原子:炔烃叁键碳原子:sp杂化杂化.乙炔中的乙炔中的 键键(2)乙炔分子中的乙炔分子中的 键键第八页,本课件共有81页乙炔中的乙炔中的两个两个碳碳碳碳 键键.第九页,本课件共有81页乙炔分子的圆筒形乙炔分子的圆筒形 电子云电子云解释乙炔分子的结构解释乙炔分子的结构第十页,本课件共有81页碳碳叁键是由一个碳碳叁键是由一个 键和两个键和两个 键键 组成组成.键能键能乙炔的碳碳
4、叁键的键能是乙炔的碳碳叁键的键能是:837 kJ/mol;乙烯的碳碳双键键能是乙烯的碳碳双键键能是:611 kJ/mol;乙烷的碳碳单键键能是乙烷的碳碳单键键能是:347 kJ/mol.(5)总结总结第十一页,本课件共有81页C-H键键长长和和p轨轨道道比比较较,s轨轨道道上上的的电电子子云云更更接接近近原原 子子核核.一一个个杂杂化化轨轨道道的的s成成分分越越多多,则则在在此此杂杂化化轨轨道道上上的的电电子子也也越越接接近近原原子子核核.由由sp杂杂化化轨轨道道参参加加组组成成 共共价价键键,所所以以乙乙炔炔的的C-H键键的的键键长长(0.106 nm)比比乙乙烯烯(0.108 nm)和和乙
5、乙烷烷(0.110nm)的的C-H键的键长要短键的键长要短.第十二页,本课件共有81页(1)(1)炔烃的物理性质和烷烃炔烃的物理性质和烷烃,烯烃基本相似烯烃基本相似;(2)(2)(2)(2)低低级级的的炔炔烃烃在在常常温温下下是是气气体体,但但沸沸点点比比相同碳原子的烯烃略高相同碳原子的烯烃略高;(3)(3)随着碳原子数的增加随着碳原子数的增加,沸点升高沸点升高.5.3 5.3 炔烃的物理性质炔烃的物理性质 第十三页,本课件共有81页(4)叁叁键键位位于于碳碳链链末末端端的的炔炔烃烃(又又称称末末端端炔炔烃烃)的的沸沸点点低低于于叁叁键键位位于于碳碳链链中中间间的的异异构体构体.(5)炔炔烃烃
6、不不溶溶于于水水,但但易易溶溶于于极极性性小小的的有有机机溶溶剂剂,如如石石油油醚醚,苯苯,乙乙醚醚,四四氯氯化化碳碳等等.第十四页,本课件共有81页5.4 5.4 炔烃的化学性质炔烃的化学性质5.4.1 5.4.1 叁键碳上氢原子的活泼性叁键碳上氢原子的活泼性 (弱酸性弱酸性)第十五页,本课件共有81页甲基甲基,乙烯基和乙炔基负离子的碱性和稳定性乙烯基和乙炔基负离子的碱性和稳定性CH3-甲基负离子甲基负离子CH2=CH-乙烯基负离子乙烯基负离子CHC-乙炔基负离子乙炔基负离子稳定性稳定性碱性碱性(酸性?)(酸性?)第十六页,本课件共有81页CH CNa +C2H5Br CH C-C2H5与金
7、属钠作用与金属钠作用 CH CH CH CNa NaC CNa与与氨基钠作用氨基钠作用 RC CH+NaNH2 RC CNa+NH3 烷基烷基化反应化反应 -炔化合物是重要的有机合成炔化合物是重要的有机合成中间体中间体.NaNa液氨液氨液氨液氨 得到得到碳链增长的炔烃碳链增长的炔烃(1)生成炔化钠和烷基化反应生成炔化钠和烷基化反应第十七页,本课件共有81页 与硝酸银的液氨溶液作用与硝酸银的液氨溶液作用-炔炔化银化银 CH CH+2Ag(NH3)2NO3 AgC CAg 乙炔乙炔银银(白色沉淀白色沉淀)+2NH4NO3+2NH3 RC CH+Ag(NH3)2NO3 RC CAg +NH4NO3+
8、NH3 (2)生成炔化银和炔化亚铜的反应生成炔化银和炔化亚铜的反应 -炔烃的定性检验炔烃的定性检验(白色沉淀白色沉淀)第十八页,本课件共有81页与与氯化亚铜的液氨溶液作用氯化亚铜的液氨溶液作用-炔炔化亚铜化亚铜CH CH+2Cu(NH3)2Cl CuC CCu 乙炔乙炔亚铜亚铜(红色沉淀红色沉淀)+2NH4Cl+2NH3 RC CH+Cu(NH3)2Cl RC CCu +NH4NO3+NH3(红棕色沉淀红棕色沉淀)第十九页,本课件共有81页 R-C C-R R-CH=CH-R R-CH2-CH2-R在在 H2 过量的情况下过量的情况下,不易停止在烯烃阶段不易停止在烯烃阶段.Pt,Pd或或NiH
9、2Pt,Pd或或NiH25.4.2 5.4.2 加成反应加成反应(1)催化加氢催化加氢第二十页,本课件共有81页Ll催催化化剂剂附附在在碳碳酸酸钙钙(或或BaSO4)上上的的钯钯并并用用醋醋酸酸铅铅处处理理.铅盐降低钯的催化活性铅盐降低钯的催化活性.C2H5 C2H5 C2H5-C C-C2H5 +H2 C=C H H (顺顺-3-己烯己烯)乙乙炔炔比比乙乙烯烯容容易易发发生生加加氢氢反反应应,工工业业上上控控制制 H2 用用量量,使使乙乙烯中的微量乙炔加氢转化为乙烯烯中的微量乙炔加氢转化为乙烯.Lindlar催化剂催化剂Pd-BaSO4林德拉林德拉(Lindlar)催化反应催化反应生成生成顺
10、式烯烃顺式烯烃.第二十一页,本课件共有81页例例1.炔烃与氯炔烃与氯,溴加成溴加成:HC CH+Cl2 ClCH=CHCl+Cl2 HCCl2-CHCl2 R-C C-R+X2 RXC=CXR+X2 R-CX2-CX2-R与与氯氯,溴溴加加成成,控控制制条条件件可可停停止止在在一一分分子子加加成成产产物物上上.(2)亲电加成亲电加成(A)和卤素的加成和卤素的加成第二十二页,本课件共有81页*-碘与乙炔的加成碘与乙炔的加成-主要为一分子加成产物主要为一分子加成产物 HC CH+I2 ICH=CHI (1,2-二碘乙烯二碘乙烯)例例2.选择性加成选择性加成:CH2=HC-CH2-C CH+Br2
11、CH2BrCHBrCH2C CH 在低温下在低温下,缓慢地加入溴缓慢地加入溴,叁键不参加反应叁键不参加反应:第二十三页,本课件共有81页烷烷基基碳碳正正离离子子(中中间间体体)正正碳碳原原子子是是sp2杂杂化化状状态态,它它的的正正电电荷荷易易分分散散到烷基上到烷基上.烯烯基基碳碳正正离离子子(中中间间体体)sp杂杂化化状状态态,正正电电荷荷不不易易分分散散.所所以以能能量量高高,不稳定不稳定.形成时需要更高的活化能形成时需要更高的活化能,不易生成不易生成.乙烯和乙炔的电离势能乙烯和乙炔的电离势能(1015和和1088kJ/mol)也说明了这点也说明了这点.*为什么炔烃的亲电加成不如烯烃活泼为
12、什么炔烃的亲电加成不如烯烃活泼?烯基碳正离子的结构烯基碳正离子的结构sp2杂化杂化sp杂化杂化+2个个p轨道轨道第二十四页,本课件共有81页 例例1:R-C C-H+HX R-CX=CH2 R-CX2-CH3 X=Cl,Br,I.(B)和氢卤酸的加成和氢卤酸的加成比烯烃加成要难比烯烃加成要难.不对称炔烃的加成不对称炔烃的加成符合马氏规则符合马氏规则.HX第二十五页,本课件共有81页 例例2:HC CH+HCl H2C=CH-Cl 氯氯乙烯乙烯亚亚铜铜盐盐或或高高汞汞盐盐作作催催化化剂剂,可可加加速速反反应应的的进进行行.Cu2Cl2或或HgSO4第二十六页,本课件共有81页*在在光光或或过过氧
13、氧化化物物存存在在下下,炔炔烃烃和和HBr的的加加成成也也是是自自由由基加成反应基加成反应,得到是得到是反反马氏加成马氏加成产物产物.CH3 Br CH3C CH+HBr C=C H H 光光-60 炔烃与炔烃与HBr也有也有过过氧化物效应氧化物效应!第二十七页,本课件共有81页 HO H CH CH+H2O H2C=CH CH3-C=O OH O RC CH+H2O R-C=CH2 R-C-CH3 H2SO4HgSO4分子重排分子重排H2SO4HgSO4分子重排分子重排(3)和水的加成和水的加成烯醇式化合物烯醇式化合物 酮酮乙醛乙醛记住反应条记住反应条件!件!第二十八页,本课件共有81页 C
14、H2=C-OH CH3-C=O H H乙乙醛醛的的总总键键能能2741kJ/mol比比乙乙烯烯醇醇的的总总键键能能2678kJ/mol大大,即乙醛比乙烯醇稳定即乙醛比乙烯醇稳定.为什么发生重排为什么发生重排?第二十九页,本课件共有81页两两者者能能量量差差别别不不大大(63kJ/mol),在在酸酸存存在在下下,相互变化的活化能很小相互变化的活化能很小.第三十页,本课件共有81页互互变变异异构构现现象象,互互变变异异构构体体.酮酮-烯烯醇醇互互变变异异构现象构现象.H -C=C-OH -C-C=O 烯醇式烯醇式 酮式酮式第三十一页,本课件共有81页(4)与乙硼烷的加成)与乙硼烷的加成 炔烃经硼氢
15、化可停留在生成顺式烯基硼烷产物的炔烃经硼氢化可停留在生成顺式烯基硼烷产物的一步,该产物在碱性过氧化氢中氧化成烯醇,再异一步,该产物在碱性过氧化氢中氧化成烯醇,再异构化成醛或酮构化成醛或酮第三十二页,本课件共有81页(4)亲核加成亲核加成炔烃容易进行亲核加成反应。易与含活泼氢的试剂炔烃容易进行亲核加成反应。易与含活泼氢的试剂(HY)反应。反应。甲基乙烯基醚甲基乙烯基醚 乙酸乙烯酯乙酸乙烯酯第三十三页,本课件共有81页反应机理:反应机理:第一步第一步:生成负离子生成负离子 带有负电荷的甲氧负离子进攻三键上的带有负电荷的甲氧负离子进攻三键上的碳原子,生成乙烯基负离子,是慢步骤。碳原子,生成乙烯基负离
16、子,是慢步骤。第二步:碳负离子同质子相结合第二步:碳负离子同质子相结合 由负离子由负离子(或带未共用电子对的中性分子或带未共用电子对的中性分子亲核试剂亲核试剂(HNu)进攻的加成反应称为进攻的加成反应称为亲核加成亲核加成反应。反应。第三十四页,本课件共有81页KMnO4H2O (1)CH CH CO2+H2O RC CR RCOOH+RCOOH(2)缓慢氧化缓慢氧化二酮二酮 O OCH3(CH2)7C C(CH2)7COOH CH3(CH2)7-C-C-(CH2)7COOH pH=7.5 92%96%利用炔烃的氧化反应利用炔烃的氧化反应,检验叁键的存在及位置检验叁键的存在及位置这些反应产率较低
17、这些反应产率较低,不宜制备羧酸或二酮不宜制备羧酸或二酮.KMnO4H2OKMnO4H2O5.4.3 5.4.3 氧化反应氧化反应第三十五页,本课件共有81页生成几个分子的聚合物生成几个分子的聚合物生成高聚合物生成高聚合物 20世世纪纪70年年代代首首次次合合成成聚聚乙乙炔炔薄薄膜膜,掺掺杂杂后后得得导导电电高高聚聚物物,三三位位科科学学家家因因发发现现高高聚聚物物的的金金属属导电性荣获导电性荣获2000年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。5.4.4 5.4.4 聚合反应聚合反应第三十六页,本课件共有81页焦炭和石灰在高温电炉中反应焦炭和石灰在高温电炉中反应 3 C+CaO CaC2+CO CaC2
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