《有机化学》第三章-不饱和烃-烯烃和炔烃(96P)课件.ppt
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1、第三章第三章 不饱和烃不饱和烃烯烃和炔烃烯烃和炔烃3.1 烯和炔烃的结构烯和炔烃的结构3.1.1 碳碳双键的组成碳碳双键的组成3.1.2 碳碳三键的组成碳碳三键的组成3.2烯烯,炔烃的同分异构炔烃的同分异构3.3烯烃和炔烃的命名烯烃和炔烃的命名3.3.1 烯基与炔基烯基与炔基 3.3.2 烯烃和炔烃的命名烯烃和炔烃的命名3.3.3 顺反异构体的命名顺反异构体的命名3.3.4 烯炔的命名烯炔的命名3.4 烯炔烃的物理性质烯炔烃的物理性质目目 录录3.5 烯烃和炔烃的化学性质烯烃和炔烃的化学性质3.5.1 加氢加氢3.5.2 亲电加成亲电加成与卤素的加成与卤素的加成(2)与卤化氢加成与卤化氢加成
2、Markovnikov 规则规则(3)与硫酸加成与硫酸加成(4)与次卤酸加成与次卤酸加成(5)与水加成与水加成(6)硼氢化反应硼氢化反应3.5.3 亲核加成亲核加成3.5.4 氧化反应氧化反应(1)环氧化反应环氧化反应(2)高锰酸钾氧化高锰酸钾氧化(3)臭氧化臭氧化(4)催化氧化催化氧化3.5.5 聚合反应聚合反应3.5.6氢原子的反应氢原子的反应(1)卤化反应卤化反应(2)氧化反应氧化反应(3)3.5.7 炔烃的活泼氢炔烃的活泼氢反应反应(4)炔氢的酸性炔氢的酸性(2)金属炔化物的生成应用金属炔化物的生成应用(3)炔烃的鉴定炔烃的鉴定3.6 烯、炔的制法烯、炔的制法3.6.1 低级烯烃的工业
3、来源低级烯烃的工业来源3.6.2 乙炔的工业生产乙炔的工业生产3.6.3 烯烃的制法烯烃的制法(1)醇脱水醇脱水(2)卤代烷脱卤化氢卤代烷脱卤化氢3.6.4 炔烃的制法炔烃的制法(1)二卤代烷脱卤化氢二卤代烷脱卤化氢(2)端位炔烃的烷基化端位炔烃的烷基化乙烯乙烯 环己烯环己烯 乙炔乙炔 烯烃的通式:烯烃的通式:CnH2n炔烃的通式:炔烃的通式:CnH2n-2官能团官能团3.1 烯烃和炔烃的结构烯烃和炔烃的结构 3.1.1 碳碳双键的组成碳碳双键的组成2p2s1s基态基态 1s2p2s激发激发态态2p1ssp2sp2 杂化杂化态态电子跃迁电子跃迁杂化杂化1/3 s 轨道成分轨道成分,2/3 p
4、轨道成分。轨道成分。一个一个sp2杂化轨道杂化轨道sp2杂化的碳原子的几何构型为平面三角形。杂化的碳原子的几何构型为平面三角形。3.1 烯烃和炔烃的结构烯烃和炔烃的结构 p轨道垂直于三个轨道垂直于三个sp2杂化轨杂化轨道所在的平面。道所在的平面。CH键的形成键的形成:sp2sp2 重叠重叠 CC键的形成键的形成:sp2-1s 重叠重叠乙烯分子的结构乙烯分子的结构CC键的形成:垂直于分子平面且相键的形成:垂直于分子平面且相 互平行的互平行的2个个p 轨道轨道“肩并肩肩并肩”重叠。重叠。3.1 烯烃和炔烃的结构烯烃和炔烃的结构 共共5个个键键键的特点键的特点因因p轨道是侧面重叠的,不如轨道是侧面重
5、叠的,不如键牢固,易断键牢固,易断键键化学性质活泼化学性质活泼。电子云沿键轴上下分布,电子云沿键轴上下分布,电子云蓬松,受碳电子云蓬松,受碳核吸引力小,易和缺电子试剂结合核吸引力小,易和缺电子试剂结合亲电加亲电加成反应。成反应。键的刚性,限制了双键的自由旋转键的刚性,限制了双键的自由旋转有有顺顺反异构。反异构。3.1.2 碳碳三键的组成碳碳三键的组成sp 杂化态杂化态sp2p1s激发态激发态 1s2p2s基态基态 2p2s1s电子跃迁电子跃迁杂化杂化 的的 s 成分,成分,的的 p 成分。成分。两个两个 sp 杂化轨道对称轴间的夹角为杂化轨道对称轴间的夹角为180,碳上的另两个碳上的另两个 p
6、 轨道相互垂直,轨道相互垂直,碳的碳的2个个sp 杂化轨道杂化轨道在乙炔分子中:在乙炔分子中:CC键的形成键的形成:spsp 交盖交盖 CH键的形成键的形成:sps 交盖交盖 共共3个个C键键乙炔是直线型分子:乙炔是直线型分子:在乙炔分子中,在乙炔分子中,电子云分布在电子云分布在C 键的四周,呈圆柱形。键的四周,呈圆柱形。炔烃(炔烃(键)的特性键)的特性sp杂化碳的电负性大于杂化碳的电负性大于sp2碳,炔氢比烯氢碳,炔氢比烯氢活泼,易发生反应。活泼,易发生反应。Csp电负性高于电负性高于Csp2,碳碳叁键的碳给,碳碳叁键的碳给电子的能力降低电子的能力降低亲电反应活性比烯亲电反应活性比烯烃的小。
7、烃的小。3.2 烯烃和炔烃的同分异构烯烃和炔烃的同分异构C5H8:1戊炔戊炔3 甲基甲基1丁炔丁炔 2戊炔戊炔 1丁烯丁烯 2甲基丙烯甲基丙烯2丁烯丁烯 当双键上碳原子各连有两个不同的原子或基当双键上碳原子各连有两个不同的原子或基 团时有此异构。团时有此异构。烯烃的顺反异构烯烃的顺反异构 顺顺2丁烯丁烯 反反2丁烯丁烯 2丁烯丁烯 3.2 烯烃和炔烃的同分异构烯烃和炔烃的同分异构立体结构:分子中原子在空间的排布立体结构:分子中原子在空间的排布 如:构象,顺、反式如:构象,顺、反式构造:分子中原子连接的顺序和连接构造:分子中原子连接的顺序和连接的方式的方式结构结构3.3 烯烃和炔烃的命名烯烃和炔
8、烃的命名异丙烯基异丙烯基乙炔基乙炔基3.3.1 烯基与炔基烯基与炔基烯烯丙基丙基丙丙烯烯基基炔丙基炔丙基 丙炔基丙炔基乙烯基乙烯基3.3.2 烯烃和炔烃的命名烯烃和炔烃的命名(1)衍生物命名法衍生物命名法 以乙烯和乙炔为母体;将其它烯烃分别看作以乙烯和乙炔为母体;将其它烯烃分别看作乙烯和乙炔的烷基衍生物。乙烯和乙炔的烷基衍生物。不对称二甲基乙烯不对称二甲基乙烯异丙基乙炔异丙基乙炔甲基乙烯甲基乙烯甲基乙基乙炔甲基乙基乙炔乙烯基烯丙基乙炔?乙烯基烯丙基乙炔?(2)系统命名法系统命名法 要点:选择含双键(或叁键)尽可能多的最长要点:选择含双键(或叁键)尽可能多的最长碳链为主碳链,从靠近不饱和键的一端
9、开始编号碳链为主碳链,从靠近不饱和键的一端开始编号(使碳碳重键的编号最小)。(使碳碳重键的编号最小)。3-甲基甲基-2-乙基乙基-1-己烯己烯(CH3)2CHCH2CH34,4 二甲基二甲基2戊烯戊烯4 甲基甲基3乙基乙基-1-环庚环庚烯烯2 甲基甲基3己己炔炔(3)烯炔的命名)烯炔的命名 3戊戊烯烯1炔炔1戊戊烯烯4炔炔编号时尽可能使重键的位次低。编号时尽可能使重键的位次低。当双键和三键处于相同的位次时,优先当双键和三键处于相同的位次时,优先给予双键较低的位次。给予双键较低的位次。3.3.3 烯烃顺反异构体的命名烯烃顺反异构体的命名(1)顺顺,反反标记法标记法 相同的原子相同的原子或基团或基
10、团同侧同侧 异侧异侧双键双键顺顺前缀前缀反反 顺顺3甲基甲基2己烯己烯反反3甲基甲基2己烯己烯 (2)Z,E标记法标记法次序规则次序规则:原子序数大者优先,同位素质量大者优先原子序数大者优先,同位素质量大者优先如:如:I Br Cl S P F O N C D H较较“优先优先”基团在双键的同侧基团在双键的同侧,标记为标记为Z;较较“优先优先”在在异侧异侧,标记为标记为E。(E)-1-氯氯-1-溴丁烯溴丁烯(Z)-1-氯氯-1-溴丁烯溴丁烯德文德文 Zusammen,“同一侧同一侧”。Entgegen ,“在反侧在反侧”。按照原子序数比较与双键直接相连原子的大小。按照原子序数比较与双键直接相连
11、原子的大小。基团的第一个原子相同时,比较与其相连的下一个基团的第一个原子相同时,比较与其相连的下一个 原子。原子。-CH3-CH(CH3)2 -CH2CH(CH3)2例:例:(Z)-3-甲基甲基-2-戊戊烯烯(E)-2-溴溴-1-氯丙烯氯丙烯(Z)-2,2,5-三甲基三甲基-3-己己烯烯Z或或E式与顺或反式没有相关性式与顺或反式没有相关性反反3甲基甲基2己烯己烯思考:顺反异构产生的原因和条件思考:顺反异构产生的原因和条件CH2=CBrCl有否顺反异构?有否顺反异构?蚕蛾醇立体异构体的生物活性蚕蛾醇立体异构体的生物活性 异构体异构体 性诱惑单位性诱惑单位(g/ml)10-反式反式-12-顺式顺式
12、 10-12 10-顺式顺式-12-反式反式 10-3 10-顺式顺式-12-顺式顺式 1 10-反式反式-12-反式反式 10性信息素性信息素练习:练习:(1)E-3,4-二甲基二甲基-5-氯氯-1,3-戊二烯戊二烯(2)Z-3-溴甲基溴甲基-2-己烯己烯3.4 烯烃和炔烃的物理性质(自看)烯烃和炔烃的物理性质(自看)反应部位:反应部位:炔氢的反应炔氢的反应氢的反应氢的反应加成反应加成反应氧化反应氧化反应3.5 烯烃和炔烃的化学性质烯烃和炔烃的化学性质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加成加成自由基加成自由基加成催化加氢催化加氢(异裂)(异裂)(均裂)(均裂)重点重
13、点3.5.1 加氢加氢烯、炔烃在催化剂存在下,与氢气反应,生成烷烃,烯、炔烃在催化剂存在下,与氢气反应,生成烷烃,称为催化氢化反应或异相催化反应。称为催化氢化反应或异相催化反应。催化剂:催化剂:Pt,Pd,Ni应用:应用:a.除去汽油中的烯烃,提高油品质量。除去汽油中的烯烃,提高油品质量。b.不饱和脂肪酸酯氢化制备人造黄油。不饱和脂肪酸酯氢化制备人造黄油。氢化反应的几个特点:氢化反应的几个特点:烯烃和炔烃的相对反应活性烯烃和炔烃的相对反应活性 炔烃比烯烃容易进行催化加氢,当分子炔烃比烯烃容易进行催化加氢,当分子 中同时存在中同时存在 和和 时,催化时,催化 氢化首先发生在三键上。氢化首先发生在
14、三键上。催化氢化反应机理催化氢化反应机理:H2HHH HHH+氢吸附固体氢吸附固体表面上表面上烯烃与催化剂烯烃与催化剂形成的络合物形成的络合物催化剂催化剂 由此可知,炔对催化剂表面的吸附力比烯由此可知,炔对催化剂表面的吸附力比烯大,炔烃比烯烃容易进行加氢反应。大,炔烃比烯烃容易进行加氢反应。立体选择性立体选择性顺式加成顺式加成(78%)Lindlar 催化剂催化剂:Pd-CaCO3 Pb(Ac)2或喹啉或喹啉P2 催化剂催化剂:炔烃的选择性催化加氢生成顺式烯烃。炔烃的选择性催化加氢生成顺式烯烃。生成反式烯烃生成反式烯烃金属金属Na或或Li在液氨中还原炔烃,如下:在液氨中还原炔烃,如下:上属氧化
15、还原反应:上属氧化还原反应:Na提供电子,氨提供提供电子,氨提供H+3.5 烯烃和炔烃的化学性质烯烃和炔烃的化学性质练习:练习:3.5.2 亲电加成亲电加成电子离核远,蓬松、裸露、电子离核远,蓬松、裸露、电子源、易受亲电试剂的进攻。电子源、易受亲电试剂的进攻。亲电试剂亲电试剂(electrophiles):缺电子的试剂,如缺电子的试剂,如H+等。等。亲电加成反应:由亲电试剂进攻引起亲电加成反应:由亲电试剂进攻引起键异裂,经键异裂,经碳正离子中间体,结果是加成的反应。碳正离子中间体,结果是加成的反应。裸露的裸露的电子云电子云 键键 后缀后缀philes:love之意之意1.不饱和烃的亲电加成反应
16、不饱和烃的亲电加成反应亲电试剂亲电试剂卤代烷卤代烷硫酸氢酯硫酸氢酯醇醇邻二卤代烷邻二卤代烷邻卤代醇邻卤代醇与卤素的加成与卤素的加成C=C或或的的鉴定鉴定0试剂试剂:Cl2,Br2卤素反应活性:卤素反应活性:F2 Cl2 Br2 I2在有机分析中的应用:在有机分析中的应用:三键的活性小于双键的活性三键的活性小于双键的活性3.5.2 亲电加成亲电加成.与卤化氢加成与卤化氢加成 炔烃加过量炔烃加过量HX,生成,生成同碳二卤代烷同碳二卤代烷,也可以控制在加也可以控制在加 1 mol 卤化氢阶段上。卤化氢阶段上。(X Cl,Br,I;活性:活性:HI HBr HCl)3.5.2 亲电加成亲电加成与与 H
17、-OSO3H(硫酸)的加成(硫酸)的加成合成上应用合成上应用水解制备醇。水解制备醇。乙烯生成伯醇,其它烯烃生成仲、叔醇。乙烯生成伯醇,其它烯烃生成仲、叔醇。用冷的浓硫酸洗涤烷烃和烯烃的混合物,可除去用冷的浓硫酸洗涤烷烃和烯烃的混合物,可除去烷烃中少量的烯烃。(什么道理?)烷烃中少量的烯烃。(什么道理?)硫酸氢酯硫酸氢酯(ROSO3H)(乙醇和异丙醇的工业制法乙醇和异丙醇的工业制法)3.5.2 亲电加成亲电加成与与 HOX(或或X2/H2O)的反应的反应or卤代醇卤代醇卤素与水生成卤素与水生成HOX,在次卤酸分子中氧原子的电负性较强,使之极化成在次卤酸分子中氧原子的电负性较强,使之极化成 HO-
18、X+,Cl+或或Br+是是亲电试剂亲电试剂。3.5.2 亲电加成亲电加成炔烃的水合反应需硫酸汞炔烃的水合反应需硫酸汞硫酸溶液催化。硫酸溶液催化。炔烃的水合反应最终生成醛或酮。炔烃的水合反应最终生成醛或酮。与水加成与水加成催化剂催化剂催化剂:催化剂:H2SO4,H3PO4等等 酮式酮式烯醇式互变异构烯醇式互变异构2己酮己酮3.5.2 亲电加成亲电加成(6)硼氢化反应(硼烷对硼氢化反应(硼烷对 键的加成)键的加成)3.5.2 亲电加成亲电加成 以上两步反应合起来成为以上两步反应合起来成为硼氢化硼氢化 氧化反应:氧化反应:硼总是从空间位阻小的方向进攻,末端烯烃经此硼总是从空间位阻小的方向进攻,末端烯
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- 有机化学 第三 不饱和 烯烃 96 课件
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