烯烃的亲电加成反应doc资料.ppt
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1、烯烃的亲电加成反应一、烯烃的类型、结构和命名一、烯烃的类型、结构和命名一、烯烃的类型、结构和命名一、烯烃的类型、结构和命名单烯:单烯:单烯:单烯:通式:通式:通式:通式:C Cn nH H2n2n二烯:二烯:二烯:二烯:多烯:多烯:多烯:多烯:烯烯烯烯 烃:含烃:含烃:含烃:含C CC C的碳氢化合物的碳氢化合物的碳氢化合物的碳氢化合物l l 类型类型类型类型:共轭二烯烃共轭二烯烃共轭二烯烃共轭二烯烃孤立二烯烃孤立二烯烃孤立二烯烃孤立二烯烃n n 1 1累积二烯烃累积二烯烃累积二烯烃累积二烯烃维生素维生素维生素维生素A A(1)(1)spsp2 2杂化杂化杂化杂化 2s 2px 2py 2pz
2、 2s 2px 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组 3个个sp2轨道轨道 2pz平面型平面型平面型平面型l l 结构结构结构结构(2)乙烯乙烯(CH2=CH2)的成键示意的成键示意p p 键键 侧面交叠侧面交叠(电子云结合较松散)(电子云结合较松散)双键不能旋转双键不能旋转双键不能旋转双键不能旋转有立体异构有立体异构有立体异构有立体异构 与双键相连的原子在同一平面上与双键相连的原子在同一平面上与双键相连的原子在同一平面上与双键相连的原子在同一平面上s s s s 键键键键(sp(sp2 2-sp-sp2 2)p p p p 键键键键(p-p)(p-p)ciscistranstran
3、sl l 命名命名命名命名 普通命名普通命名普通命名普通命名 系统命名系统命名系统命名系统命名乙烯乙烯乙烯乙烯异异异异丁烯丁烯丁烯丁烯异异异异戊二烯戊二烯戊二烯戊二烯ethylethyleneeneisobutisobuteneeneisoprisopreneene2 2-乙基乙基乙基乙基-1 1-戊烯戊烯戊烯戊烯3 3-甲基环戊烯甲基环戊烯甲基环戊烯甲基环戊烯1 1-甲基环戊烯甲基环戊烯甲基环戊烯甲基环戊烯2 2-十二十二十二十二碳碳碳碳烯烯烯烯3 3-methylcyclopentmethylcyclopent-1 1-eneene2 2-ethylethyl-1 1-pentenepen
4、tenedodecdodec-2 2-eneene选取含双键的最长链为主链,给双键以最小编号选取含双键的最长链为主链,给双键以最小编号 双取代双取代双取代双取代烯烃异构体用烯烃异构体用烯烃异构体用烯烃异构体用“顺顺顺顺”、“反反反反”标标标标记记记记顺顺顺顺-2,2,52,2,5-三甲基三甲基三甲基三甲基-3 3-己烯己烯己烯己烯ciscis-2,2,52,2,5-trimethyltrimethyl-3 3-hexenehexene取代基在双键的同侧取代基在双键的同侧 顺式顺式:双键碳原子上:双键碳原子上两个相同的原子两个相同的原子或基团处于双键或基团处于双键同同侧侧。反式反式:双键碳原子上
5、:双键碳原子上两个相同的原子两个相同的原子或基团处于双键或基团处于双键反侧反侧。顺反异构顺反异构二者不能相互转换,是可以分离的两个不同的化合物。二者不能相互转换,是可以分离的两个不同的化合物。顺反异构又称为几何异构(顺反异构又称为几何异构(geometrical isomer)注意注意:并不是所有含双键的烯烃都有顺反异构现象。:并不是所有含双键的烯烃都有顺反异构现象。条件条件:构成双键的任一碳原子上所连接的两个原子或原子团要不相同。:构成双键的任一碳原子上所连接的两个原子或原子团要不相同。有无无有 多取代多取代多取代多取代烯烃,用烯烃,用烯烃,用烯烃,用 Z Z 或或或或 E E 型标记型标记
6、型标记型标记Z Z 型:两个双键碳上的较优基团(或原子)型:两个双键碳上的较优基团(或原子)型:两个双键碳上的较优基团(或原子)型:两个双键碳上的较优基团(或原子)在同一侧在同一侧在同一侧在同一侧。E E 型:两个双键碳上的较优基团(或原子)型:两个双键碳上的较优基团(或原子)型:两个双键碳上的较优基团(或原子)型:两个双键碳上的较优基团(或原子)不在同一侧不在同一侧不在同一侧不在同一侧。原子原子的优先顺序的优先顺序:I,Br,Cl,S,P,O,N,C,D,H烃基烃基的优先顺序:的优先顺序:(CH3)3C,CH3CH2CH(CH3),(CH3)2CHCH2,CH3(CH2)3,CH3CH2CH
7、2,CH3CH2,CH3例:例:(Z)Z)-3 3-甲基甲基甲基甲基-2 2-戊烯戊烯戊烯戊烯(E)(E)-2 2-溴溴溴溴-1 1-氯丙烯氯丙烯氯丙烯氯丙烯(Z)Z)-3 3-乙基乙基乙基乙基-1,31,3-戊二烯戊二烯戊二烯戊二烯(5R,5R,2E2E)-5 5-甲基甲基甲基甲基-3 3-丙基丙基丙基丙基-2 2-庚烯庚烯庚烯庚烯顺顺顺顺-2,2,52,2,5-三甲基三甲基三甲基三甲基-3 3-己烯己烯己烯己烯(Z)(Z)-2,2,52,2,5-三甲基三甲基三甲基三甲基-3 3-己烯己烯己烯己烯(Z)(Z)-3-methylpent-2-ene-3-methylpent-2-ene(E)(
8、E)-2-bromo-1-2-bromo-1-chloroprop-1-enechloroprop-1-ene(Z)(Z)-3-ethylpenta-1,3-diene-3-ethylpenta-1,3-diene(5R5R,2E),2E)-5-methyl-3-propyl-2-heptene-5-methyl-3-propyl-2-heptene 一些常用的不饱和基团一些常用的不饱和基团一些常用的不饱和基团一些常用的不饱和基团(烯基)(烯基)(烯基)(烯基)乙烯基,乙烯基,乙烯基,乙烯基,vinyl vinyl丙烯基,丙烯基,丙烯基,丙烯基,propenyl propenyl,1-prop
9、enyl 1-propenyl异丙烯基,异丙烯基,异丙烯基,异丙烯基,isopropenylisopropenyl,2-propenyl 2-propenyl 烯丙基,烯丙基,烯丙基,烯丙基,allyl allyl,3-propenyl 3-propenyl甲基甲基甲基甲基乙烯基乙烯基乙烯基乙烯基醚醚醚醚乙烯基乙烯基乙烯基乙烯基氯氯氯氯烯丙基烯丙基烯丙基烯丙基胺胺胺胺例例例例二、烯烃的化学性质二、烯烃的化学性质二、烯烃的化学性质二、烯烃的化学性质(I I)1.1.双键的结构与性质分析双键的结构与性质分析双键的结构与性质分析双键的结构与性质分析键能键能键能键能:s s s s 键键键键 347
10、kJ/mol 347 kJ/molp p p p 键键键键 263 kJ/mol 263 kJ/molp p p p 键活性比键活性比键活性比键活性比 s s s s 键大键大键大键大不饱和,可加成至饱和不饱和,可加成至饱和不饱和,可加成至饱和不饱和,可加成至饱和 p p p p 电子云分布在键轴的电子云分布在键轴的电子云分布在键轴的电子云分布在键轴的上、下两侧上、下两侧上、下两侧上、下两侧,受原子核的受原子核的受原子核的受原子核的作用较小作用较小作用较小作用较小,容易受到亲电容易受到亲电容易受到亲电容易受到亲电试剂的进攻试剂的进攻试剂的进攻试剂的进攻;是电子供体,是电子供体,是电子供体,是电
11、子供体,有亲核性。有亲核性。有亲核性。有亲核性。与亲电试剂结合与亲电试剂结合与亲电试剂结合与亲电试剂结合与氧化剂反应与氧化剂反应与氧化剂反应与氧化剂反应2.2.烯烃加成的三种主要类型烯烃加成的三种主要类型烯烃加成的三种主要类型烯烃加成的三种主要类型亲电加成亲电加成亲电加成亲电加成加加加加 成成成成自由基加成自由基加成自由基加成自由基加成催化加氢催化加氢催化加氢催化加氢(异裂)(异裂)(异裂)(异裂)(均裂)(均裂)(均裂)(均裂)重点重点重点重点3.3.烯烃的亲电加成反应烯烃的亲电加成反应烯烃的亲电加成反应烯烃的亲电加成反应(Electrophilic addition)l l 一些常见一些常
12、见一些常见一些常见的烯烃亲电的烯烃亲电的烯烃亲电的烯烃亲电加成反应加成反应加成反应加成反应亲电试剂亲电试剂亲电试剂亲电试剂卤代烷卤代烷卤代烷卤代烷硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯醇醇醇醇邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷b b b b-卤代醇卤代醇卤代醇卤代醇次卤酸次卤酸次卤酸次卤酸n n 烯烃与烯烃与烯烃与烯烃与 H HX X 的加成的加成的加成的加成(X Cl,Br,I;活性:活性:HI HBr HCl)例:例:例:例:卤代烃消除卤代烃消除卤代烃消除卤代烃消除的逆反应的逆反应的逆反应的逆反应n n 烯烃与烯烃与烯烃与烯烃与 H H-OSOOSO3 3H H(硫酸)的加成(硫酸)的加成
13、(硫酸)的加成(硫酸)的加成 合成上应用合成上应用合成上应用合成上应用水解制备醇水解制备醇水解制备醇水解制备醇 通过与硫酸反应可除去烷烃通过与硫酸反应可除去烷烃通过与硫酸反应可除去烷烃通过与硫酸反应可除去烷烃,卤代烃中的少量烯烃杂质卤代烃中的少量烯烃杂质卤代烃中的少量烯烃杂质卤代烃中的少量烯烃杂质.硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯(ROSO(ROSO3 3H)H)(乙醇和异丙醇的工业制法乙醇和异丙醇的工业制法)n n 烯烃在烯烃在烯烃在烯烃在H H+催化下催化下催化下催化下与与与与H H2 2OO的水合反应的水合反应的水合反应的水合反应催化剂:催化剂:催化剂:催化剂:强酸强酸强酸强酸H H2
14、2SOSO4 4,H H3 3POPO4 4,HBF HBF4 4(氟硼酸),(氟硼酸),(氟硼酸),(氟硼酸),TsOHTsOH(对甲苯磺酸)等(对甲苯磺酸)等(对甲苯磺酸)等(对甲苯磺酸)等类似反应:类似反应:类似反应:类似反应:H H+催化下催化下催化下催化下烯烃与烯烃与烯烃与烯烃与HORHOR或或或或RCOOHRCOOH的加成的加成的加成的加成催化剂催化剂醚醚醚醚酯酯酯酯n n 烯烃与烯烃与烯烃与烯烃与X X2 2的加成的加成的加成的加成 加加加加X X2 2的立体化学:反式加成为主的立体化学:反式加成为主的立体化学:反式加成为主的立体化学:反式加成为主立体有择反应,立体有择反应,立体
15、选择性:立体选择性:Br2 Cl2 在有机分析中的应用:在有机分析中的应用:在有机分析中的应用:在有机分析中的应用:鉴别烯烃鉴别烯烃鉴别烯烃鉴别烯烃 例:烯烃例:烯烃例:烯烃例:烯烃 5 5溴的溴的溴的溴的CClCCl4 4溶液溶液溶液溶液 红棕色褪去红棕色褪去红棕色褪去红棕色褪去n n 烯烃与烯烃与烯烃与烯烃与 XOHXOH(或或或或X X2 2/H/H2 2O or OHO or OH)的反的反的反的反应应应应oror 加加加加X X2 2的立体化学:反式加成为主的立体化学:反式加成为主的立体化学:反式加成为主的立体化学:反式加成为主立体有择反应立体有择反应b b b b-卤代醇卤代醇卤代
16、醇卤代醇主要产物主要产物主要产物主要产物 b b b b-卤代醇的应用卤代醇的应用卤代醇的应用卤代醇的应用制备环氧乙烷衍生物制备环氧乙烷衍生物制备环氧乙烷衍生物制备环氧乙烷衍生物 机理:机理:机理:机理:分子内分子内 SN2(p237-242)OH在在Cl邻位,反应较容易邻位,反应较容易4.4.烯烃亲电加成取向(反应的区域选择性)烯烃亲电加成取向(反应的区域选择性)烯烃亲电加成取向(反应的区域选择性)烯烃亲电加成取向(反应的区域选择性)MarkovnikovMarkovnikov规则(马氏规则)规则(马氏规则)规则(马氏规则)规则(马氏规则)MarkovnikovMarkovnikov规则:规
17、则:规则:规则:氢原子氢原子氢原子氢原子总是加在总是加在总是加在总是加在含氢较多含氢较多含氢较多含氢较多的碳上的碳上的碳上的碳上n n 烯烃亲电加成反应小结烯烃亲电加成反应小结烯烃亲电加成反应小结烯烃亲电加成反应小结卤代烷卤代烷卤代烷卤代烷硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯硫酸氢酯邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷b b b b-卤代醇卤代醇卤代醇卤代醇醇醇醇醇醚醚醚醚酯酯酯酯取代环氧乙烷取代环氧乙烷取代环氧乙烷取代环氧乙烷5.5.亲电加成反应机理亲电加成反应机理亲电加成反应机理亲电加成反应机理(I)(I)经碳正离子的加成机理经碳正离子的加成机理经碳正离子的加成机理经碳正离子的加成机理 与与与与H
18、XHX的加成机理的加成机理的加成机理的加成机理机理:机理:机理:机理:双键为电子供体双键为电子供体(有亲核性或碱性)(有亲核性或碱性)H有亲电性有亲电性碳正离子中间体碳正离子中间体碳正离子中间体碳正离子中间体碳正离子碳正离子 碳正离子碳正离子:含有一个外层只有六个电子的碳原子作为其含有一个外层只有六个电子的碳原子作为其中心碳原子的正离子,中心碳原子的正离子,烷基碳正离于按照正电荷的碳原烷基碳正离于按照正电荷的碳原于的位置,分为一级于的位置,分为一级(伯伯)、二级、二级(仲)、三级仲)、三级(叔叔)三类。三类。碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性原因:原因:p共轭效应共轭效应反应进程图反应进程图反应
19、进程图反应进程图过渡态过渡态过渡态过渡态 I I过渡态过渡态过渡态过渡态 II II中间体中间体中间体中间体反应进程分析反应进程分析反应进程分析反应进程分析产物产物产物产物n n 加成机理对加成机理对加成机理对加成机理对MarkovnikovMarkovnikov规则规则规则规则的解释的解释的解释的解释中间体碳中间体碳正正离离子的稳定性决子的稳定性决定加成的取向定加成的取向例:例:例:例:机理:机理:机理:机理:2 2o o 碳碳碳碳正正正正离子离子离子离子较稳定较稳定较稳定较稳定1 1o o 碳碳碳碳正正正正离子离子离子离子较不稳定较不稳定较不稳定较不稳定 例:下列加成不遵守例:下列加成不遵
20、守例:下列加成不遵守例:下列加成不遵守MarkovnikovMarkovnikov规则,请给出合理的解释规则,请给出合理的解释规则,请给出合理的解释规则,请给出合理的解释强吸电子基团强吸电子基团强吸电子基团强吸电子基团n n 亲电加成中的重排现象及解释亲电加成中的重排现象及解释亲电加成中的重排现象及解释亲电加成中的重排现象及解释重排现象重排现象重排现象重排现象 碳正离子的证据碳正离子的证据碳正离子的证据碳正离子的证据重排产物重排产物重排产物重排产物机理机理机理机理H H迁移迁移迁移迁移n n 亲电加成机理小结亲电加成机理小结亲电加成机理小结亲电加成机理小结亲电试剂亲电试剂亲电试剂亲电试剂亲电加
21、成亲电加成亲电加成亲电加成的一般形式的一般形式的一般形式的一般形式亲电部分:亲电部分:亲电部分:亲电部分:与双键与双键与双键与双键p p p p电子电子电子电子结合结合结合结合亲核部分:亲核部分:亲核部分:亲核部分:与碳正离子与碳正离子与碳正离子与碳正离子结合结合结合结合E Electrophileslectrophiles(亲电试剂)(亲电试剂)(亲电试剂)(亲电试剂)NuNucleophilescleophiles(亲核试剂)(亲核试剂)(亲核试剂)(亲核试剂)亲电型反应(亲电加成,亲电取代):亲电型反应(亲电加成,亲电取代):由亲电试剂参与的反应由亲电试剂参与的反应.亲电试剂亲电试剂:缺
22、电子试剂缺电子试剂,如如H+,Cl+,Br+,BF3,AlCl3(路易斯酸路易斯酸)等等.决速步骤决速步骤决速步骤决速步骤试剂的亲试剂的亲电部分起电部分起关键作用关键作用6.6.亲电加成反应机理亲电加成反应机理亲电加成反应机理亲电加成反应机理(II)(II)烯烃与烯烃与烯烃与烯烃与 X X2 2 的加成机理的加成机理的加成机理的加成机理例例例例立体化学立体化学立体化学立体化学:反式加成反式加成反式加成反式加成n n 一些支持一些支持一些支持一些支持亲电加成机理亲电加成机理亲电加成机理亲电加成机理实验现象实验现象实验现象实验现象 反应在干燥体系中进行较慢,加极性试剂(如反应在干燥体系中进行较慢,
23、加极性试剂(如反应在干燥体系中进行较慢,加极性试剂(如反应在干燥体系中进行较慢,加极性试剂(如H H2 2OO或或或或FeClFeCl3 3)后)后)后)后 速度加快速度加快速度加快速度加快-极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子说明极性分子对说明极性分子对X2可能可能有极化诱导作用有极化诱导作用n n 几个问题几个问题几个问题几个问题 烯烃加烯烃加烯烃加烯烃加X X2 2是否为亲电加成机理?是否为亲电加成机理?是否为亲电加成机理?是否为亲电加成机理?亲电试剂是亲电试剂是亲电试剂是亲电试剂是X X?X X2 2 X X X X (异裂)(异裂)(异裂)(异裂)?如何解
24、释加成的立体化学?如何解释加成的立体化学?如何解释加成的立体化学?如何解释加成的立体化学?为什么加为什么加为什么加为什么加BrBr2 2的立体选择性比加的立体选择性比加的立体选择性比加的立体选择性比加ClCl2 2好?好?好?好?比较下列两个反应比较下列两个反应比较下列两个反应比较下列两个反应BrBr2 2在反应中在反应中在反应中在反应中起决定作用起决定作用起决定作用起决定作用用正碳离子机理解释用正碳离子机理解释用正碳离子机理解释用正碳离子机理解释n n碳正离子机理不能完满解释反应的立体选择性碳正离子机理不能完满解释反应的立体选择性碳正离子机理不能完满解释反应的立体选择性碳正离子机理不能完满解
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