单烯烃(alkenes).ppt
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1、单烯烃(单烯烃(alkenesalkenes)学习要求学习要求学习内容学习内容本章本章小结小结思考题思考题单单烯烯烃烃:是是指指分分子子中中含含有有一一个个碳碳碳碳双双键键的的不不饱饱和和开链烃。开链烃。官能团:官能团:C=CC=C(键)键)通式:通式:C Cn nH H2n 2n 烯烃(烯烃(alkenes)学习要求学习要求:1掌握掌握sp2杂化的特点,形成杂化的特点,形成键的条件以及键的条件以及键键的特性。的特性。2掌握烯烃的命名方法,次序规则的要点及掌握烯烃的命名方法,次序规则的要点及Z/E命名法。命名法。3掌握烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、掌握烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、
2、-H的反应)。的反应)。4了解烯烃的亲电加成反应历程了解烯烃的亲电加成反应历程5.5.掌握马氏规则和过氧化物效应。掌握马氏规则和过氧化物效应。重点与难点重点与难点:重点重点:烯烃的结构,烯烃的结构,键的特征,烯烃的化学性质及应用,键的特征,烯烃的化学性质及应用,亲电加成反应的历程,马氏规则的应用。亲电加成反应的历程,马氏规则的应用。难点是难点是:烯烃的结构,:烯烃的结构,键的特征,亲电加成反应的历键的特征,亲电加成反应的历程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。烯烃的结构烯烃的结构 烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名 烯烃的物理性质烯烃
3、的物理性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的亲电加成反应历程烯烃的亲电加成反应历程 烯烃的制备烯烃的制备 重要的烯烃重要的烯烃烯烃的结构烯烃的结构 官能团:官能团:C=C(键);键);=Csp2;五个五个键在同一个键在同一个 平面上;平面上;电子云分布在平电子云分布在平 面的上下方。面的上下方。不如不如键牢固(因键牢固(因p轨道是侧面重叠的)轨道是侧面重叠的)不能自由旋转(不能自由旋转(键没有轨道轴的重叠)键没有轨道轴的重叠)电子云沿键轴上下分布,不集中,易极化,发生反应。电子云沿键轴上下分布,不集中,易极化,发生反应。不能独立存在不能独立存在 键:使键:使C-CC-C键旋转受阻键旋转受阻。
4、与双键碳相连的基团或原子。与双键碳相连的基团或原子在空间有固定的排列。在空间有固定的排列。顺反异构。顺反异构。键的特点:键的特点:烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名一、烯烃的同分异构现象一、烯烃的同分异构现象1 1、构造异构、构造异构碳架异构碳架异构位置异构:位置异构:双键的位置不同引起的位置异构双键的位置不同引起的位置异构 官能团异构(与环烷烃)官能团异构(与环烷烃)2 2、构型异构、构型异构 顺反异构顺反异构:双键两侧的基团在空间的位置不同引起的异构双键两侧的基团在空间的位置不同引起的异构 abab且且 产生顺反异构体的产生顺反异构体的必要条件必要条件:构成双键的构成双键的任何一个碳
5、原子上任何一个碳原子上所连的所连的两个基团两个基团要要不同不同。顺反异构体的物理性质不同,因而分离它们并不很难。顺反异构体的物理性质不同,因而分离它们并不很难。二、二、烯烃的命名烯烃的命名 1 1、烯烃系统命名法、烯烃系统命名法烯烃系统命名法,基本和烷烃的相似。烯烃系统命名法,基本和烷烃的相似。1、选择含碳碳双键的最长碳链为主链,称为、选择含碳碳双键的最长碳链为主链,称为某烯某烯。2、从最靠近双键(从最靠近双键(官能团官能团)的一端开始,将主链碳原)的一端开始,将主链碳原子依次编号。子依次编号。3、将双键的位置标明在烯烃(将双键的位置标明在烯烃(母体母体)名称的前面(只)名称的前面(只写出双键
6、碳原子中写出双键碳原子中位次较小的一个位次较小的一个)。)。4、其它同烷烃的命名。其它同烷烃的命名。要点:要点:2-乙基乙基-1-戊烯戊烯2,5-二甲基二甲基-2-己烯己烯 2 2、几个重要的烯基、几个重要的烯基 烯基烯基:烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团。IUPAC允许沿用的俗名允许沿用的俗名 CH2=CH-乙烯基CH3CH=CH-丙烯基(1-丙烯基)CH2=CH-CH2-烯丙基(2-丙烯基)CH2=C异丙烯基CH33 3、顺反异构体的命名、顺反异构体的命名 顺式:双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键同侧。顺式:双键碳原子上两个相同的原
7、子或基团处于双键同侧。反式:双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键反侧。反式:双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键反侧。1)顺反命名法:顺反命名法:既在系统名称前加一既在系统名称前加一“顺顺”或或“反反”字。字。C3顺反命名法有顺反命名法有局限性局限性,即在两个双键碳上所连接的两个基团彼即在两个双键碳上所连接的两个基团彼此此应有一个是相同应有一个是相同的,彼此无相同基团时,则无法命名其顺反。的,彼此无相同基团时,则无法命名其顺反。2)Z、E命名法(顺序规则法)命名法(顺序规则法)一个化合物的构型是一个化合物的构型是Z型还是型还是E型,要由型,要由“顺序规则顺序规则”来决定来决定。分别分别
8、比较两个双键碳原子上的取代基团比较两个双键碳原子上的取代基团按按“顺序规则顺序规则”排出的先后顺序,如果两个双键碳上排列顺序在前的基排出的先后顺序,如果两个双键碳上排列顺序在前的基团位于双键的团位于双键的同侧同侧,则为,则为Z构型,反之为构型,反之为E构型。构型。Z是德文是德文Zusammen的字头,是同一侧的意思。的字头,是同一侧的意思。E是德文是德文Entgegen的字头,是相反的意思。的字头,是相反的意思。(Z)-3-甲基甲基-2-戊烯戊烯(E)-3-甲基甲基-4-异丙基异丙基-3-庚庚烯烯 确定确定“较优基团较优基团”的依据的依据次序规则:次序规则:(1)(1)取代基或官能团的第一个原
9、子,其原子序数大的为取代基或官能团的第一个原子,其原子序数大的为“较较优基团优基团”;对于同位素,质量数大的为;对于同位素,质量数大的为“较优基团较优基团”。(2)(2)第一个原子相同,则比较与之相连的第二个原子,依此类第一个原子相同,则比较与之相连的第二个原子,依此类推。推。(3)(3)取代基为不饱和基团,可分解为连有两个或三个相同取代基为不饱和基团,可分解为连有两个或三个相同的原子。的原子。Z、E命名法举例如下:命名法举例如下:(Z)-3-甲基-4-异丙基庚烷1、2、3、烯烃的物理性质烯烃的物理性质 顺反异构体:顺反异构体:b.p b.p 顺式(顺式(3.53.5)反式(反式(0.90.9
10、)顺式异构体具有较弱的极性,分子间偶极顺式异构体具有较弱的极性,分子间偶极-偶极作用力偶极作用力。m.p m.p 反式反式(-105.5)(-105.5)顺式顺式(-139.3)(-139.3)反式异构体的对称性好,在晶格中的排列较紧密。反式异构体的对称性好,在晶格中的排列较紧密。烯烃的化学性质烯烃的化学性质反应发生在、反应发生在、-H H上上 一、一、加成反应加成反应在反应中在反应中键断开键断开,双键上两个碳原子和其它原子团结合,双键上两个碳原子和其它原子团结合,形成两个形成两个-键键的反应称为加成反应。的反应称为加成反应。一)一)催化加氢催化加氢+435)-828=-129kJmol-1
11、催化加氢是一个催化加氢是一个放热反应。放热反应。1 1、反应能否自动进行?、反应能否自动进行?注意:注意:2、催化加氢的反应机理:、催化加氢的反应机理:一般认为是通过催化剂表面上进行的,又称表面催化。一般认为是通过催化剂表面上进行的,又称表面催化。其反应历程可表示如下:其反应历程可表示如下:常用催化剂:常用催化剂:Pt、Pd、Ni等。等。不饱和烃的不饱和烃的氢化热氢化热,说明说明原不饱和烃分子的原不饱和烃分子的内能内能,该不饱和烃的该不饱和烃的相对稳定性相对稳定性。3 3、催化加氢的反应活性:、催化加氢的反应活性:氢化热与烯烃的稳定性:氢化热与烯烃的稳定性:1mol不饱和烃催化加氢所放出的热量
12、不饱和烃催化加氢所放出的热量称为氢化热称为氢化热。(1)烯烃顺反异构体的稳定性是:烯烃顺反异构体的稳定性是:反式反式顺式顺式(二者(二者能差为能差为4.2kJ.mol-1)。)。(2)双键碳原子双键碳原子连有烷基数目连有烷基数目,氢化热氢化热,稳定性稳定性。因此,烯烃的稳定性次序为:因此,烯烃的稳定性次序为:显然,烯烃催化加氢的相对活性应该是:显然,烯烃催化加氢的相对活性应该是:乙烯乙烯 一取代乙烯一取代乙烯 二取代乙烯二取代乙烯 三取代乙烯三取代乙烯 四取代乙烯四取代乙烯 4 4、催化加氢的立体化学:、催化加氢的立体化学:烯烃的催化加氢大多为烯烃的催化加氢大多为顺式加氢顺式加氢。但催化剂、溶
13、剂和压力会对顺式。但催化剂、溶剂和压力会对顺式加氢和反式加氢产物的比例产生影响。加氢和反式加氢产物的比例产生影响。顺式加成,定量完成;从位阻小的一面进行。顺式加成,定量完成;从位阻小的一面进行。特征:收率接近特征:收率接近100%;产物易分离;确定分子中产物易分离;确定分子中C=C的数目;制备的数目;制备RH。二)二)亲电加成亲电加成 在烯烃分子中,由于在烯烃分子中,由于电子具流动性电子具流动性,易被极化易被极化,因,因而烯烃具有供电子性能,而烯烃具有供电子性能,易受到易受到缺电子试剂(缺电子试剂(亲电试剂亲电试剂)的进攻而发生反应的进攻而发生反应.这种这种由亲电试剂的作用由亲电试剂的作用而引
14、起的而引起的加成反应加成反应称为称为亲电加亲电加成反应。成反应。1、与酸的加成与酸的加成 酸中的酸中的H+是最简单的亲电试剂,能与烯烃起加成反应。是最简单的亲电试剂,能与烯烃起加成反应。其反应通式如下:其反应通式如下:1)与与HX的加成的加成CH2=CH2+HXCH3CH2-X 1 HXHX的反应活性的反应活性HIHBrHClHF(HF的加成无实用价值。)的加成无实用价值。)2不对称烯烃的加成产物遵守不对称烯烃的加成产物遵守马氏规则马氏规则(有一定的取向,(有一定的取向,即即区位选择性区位选择性)马氏规则马氏规则 不对称烯烃与卤化氢等极性试剂进行加成不对称烯烃与卤化氢等极性试剂进行加成时,试剂
15、中时,试剂中带正电荷的部分带正电荷的部分E+总是总是加到含氢较多加到含氢较多的双键的双键碳原子上碳原子上,试剂中试剂中带负电荷的部分(带负电荷的部分(Nu)总是加到总是加到含氢含氢较少较少的双键碳原子上。的双键碳原子上。3 3 过氧化物效应过氧化物效应 当有当有过氧化物过氧化物(如(如 H H2 2O O2 2,R-O-O-R,R-O-O-R等)存在时,等)存在时,不不对称烯烃与对称烯烃与HBr的加成产物的加成产物不不符合符合马氏规则(马氏规则(反马氏取反马氏取向向)的现象称为过氧化物效应。)的现象称为过氧化物效应。2)与)与H2SO4的加成的加成 硫酸氢乙酯水解生成乙醇,加热则分解成乙烯。硫
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