《炔烃和二烯烃》PPT课件.ppt
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1、第四章第四章 炔烃和二烯烃炔烃和二烯烃1内内 容容 要要 点点.炔烃:炔烃:一、炔烃的异构和命名一、炔烃的异构和命名二、炔烃的结构二、炔烃的结构三、炔烃性质三、炔烃性质 1 三键碳上氢原子的活泼性三键碳上氢原子的活泼性 2 加成反应加成反应 3 氧化反应氧化反应 4 聚合反应聚合反应.二烯烃:二烯烃:一、二烯烃的分类和命名一、二烯烃的分类和命名二、共轭二烯烃的结构二、共轭二烯烃的结构 1 分子轨道法的描述分子轨道法的描述 2 共振论的描述共振论的描述三、共轭二烯的性质三、共轭二烯的性质 1 1,2加成和加成和1,4加成加成 2 双烯合成双烯合成D-A反应反应 3 聚合反应聚合反应 2重点:重点
2、:炔烃的加成反应(包括亲电加成、加氢)炔烃的加成反应(包括亲电加成、加氢)炔烃的氧化与聚合、炔氢的酸性及金属炔化物的生成。炔烃的氧化与聚合、炔氢的酸性及金属炔化物的生成。二烯烃的二烯烃的1,4加成及加成及1,2加成(烯丙基碳正离子的稳定性)加成(烯丙基碳正离子的稳定性)难点:难点:速率控制和平衡控制速率控制和平衡控制34.1.1炔烃的结构炔烃的结构乙炔的分子式乙炔的分子式C2H2,构造式构造式CHCH,碳原子为碳原子为sp杂化。杂化。4.1 4.1 炔烃炔烃炔烃炔烃炔烃(炔烃(acetylene):):分子中含碳碳叁键的烃。通式为分子中含碳碳叁键的烃。通式为CnH2n-2 4 随随S成分增加成
3、分增加,碳碳键长缩短;碳碳键长缩短;随随S成分增加成分增加,碳原子电负性增大。碳原子电负性增大。5 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”。以含炔的最长碳链为母体,炔处于最小位次。以含炔的最长碳链为母体,炔处于最小位次。4.1.2 4.1.2 炔烃的命名炔烃的命名炔烃的命名炔烃的命名当分子中同时含有烯和炔时,使编号总和为最小;如位置相同时,当分子中同时含有烯和炔时,使编号总和为最小;如位置相同时,烯为最小位次。烯为最小位次。练习:练习:6 炔烃的沸点比对应的烯烃高炔烃的沸点比对应的烯烃高10-20 10-20 0 0C C,比重比对应的烯烃稍比重比
4、对应的烯烃稍大,在水里的溶解度也比烷和烯烃大些。大,在水里的溶解度也比烷和烯烃大些。一、一、炔氢的反应(弱酸性)炔氢的反应(弱酸性)4.1.4 4.1.4 炔烃的化学性质炔烃的化学性质炔烃的化学性质炔烃的化学性质4.1.3 炔烃的物理性质炔烃的物理性质 炔的化学性质与烯类似,可进行一系列加成及氧化反应。炔的化学性质与烯类似,可进行一系列加成及氧化反应。炔烃分子中,和叁键碳原子直接相连的氢原子的性质比较活泼,容炔烃分子中,和叁键碳原子直接相连的氢原子的性质比较活泼,容易被某些金属原子取代,生成金属炔化物(简称炔化物)易被某些金属原子取代,生成金属炔化物(简称炔化物)71.1.末端炔和强碱末端炔和
5、强碱末端炔和强碱末端炔和强碱(NaNa或或或或NaNHNaNH2 2)形成炔化物形成炔化物形成炔化物形成炔化物 酸性:酸性:用途:与一级卤代烃偶联,合成烃。用途:与一级卤代烃偶联,合成烃。8R-C CHR-C CCuR-C C AgR-C C CuR-C CH+Ag(CN)-2+HO-R-C C AgR-C CH+AgNO3R-C CH+Cu2Cl2Ag(NH3)+2NO3Cu(NH3)+2ClHNO3浓浓HCl-CN+H2O纯化炔烃的方法纯化炔烃的方法鉴鉴别别2.2.末端炔与一价铜,银盐形成炔化物,用于炔烃的鉴别末端炔与一价铜,银盐形成炔化物,用于炔烃的鉴别末端炔与一价铜,银盐形成炔化物,用
6、于炔烃的鉴别末端炔与一价铜,银盐形成炔化物,用于炔烃的鉴别 93.与正丁基锂和格式试剂作用与正丁基锂和格式试剂作用 用途:与一级卤代烃偶联,合成烃。用途:与一级卤代烃偶联,合成烃。104.4.4.4.氧化偶联氧化偶联氧化偶联氧化偶联 5.5.移位反应移位反应 11二、二、二、二、加成反应加成反应加成反应加成反应1.催化加氢催化加氢 Lindlar Lindlar 催化剂和催化剂和催化剂和催化剂和P-2P-2催化剂催化氢化(只还原炔不还原烯),主要催化剂催化氢化(只还原炔不还原烯),主要催化剂催化氢化(只还原炔不还原烯),主要催化剂催化氢化(只还原炔不还原烯),主要生成生成生成生成顺式烯烃顺式烯
7、烃顺式烯烃顺式烯烃。Lindlar Lindlar 催化剂:催化剂:催化剂:催化剂:PdPd在在在在CaCOCaCO3 3上沉积后用上沉积后用上沉积后用上沉积后用Pb(OAc)Pb(OAc)2 2处理,降低处理,降低处理,降低处理,降低PdPd催催催催化活性。化活性。化活性。化活性。或或Pd在在BaSO4上沉积加喹啉处理,效果同上。上沉积加喹啉处理,效果同上。12 炔炔催化加氢得顺式加成产物。催化加氢得顺式加成产物。P-2 催化剂催化剂:13机理:机理:(2 2)用钠或锂在液氨中还原炔,生成反式烯烃。)用钠或锂在液氨中还原炔,生成反式烯烃。)用钠或锂在液氨中还原炔,生成反式烯烃。)用钠或锂在液
8、氨中还原炔,生成反式烯烃。14(1 1 1 1)加卤素)加卤素)加卤素)加卤素 2.亲电加成亲电加成 控制反应条件可停止在一分子加成产物上:控制反应条件可停止在一分子加成产物上:双键与三键并存,双键首先加成双键与三键并存,双键首先加成(溴褪色速度溴褪色速度)选择性加成选择性加成 sp碳电负性比碳电负性比sp2碳大,对电子的束缚强,因而其亲电加成速度较碳大,对电子的束缚强,因而其亲电加成速度较烯烃慢。烯烃慢。15(2 2)加)加)加)加HXHX(符合马氏规则)(符合马氏规则)(符合马氏规则)(符合马氏规则)(3)硼氢化(反)硼氢化(反马氏规则马氏规则)互变异构互变异构:两个:两个构造异构体构造异
9、构体迅速互变现象。迅速互变现象。互变异构体互变异构体顺式加成顺式加成16(4 4)催化加)催化加)催化加)催化加 H H2 2OO(符合马氏规则)(符合马氏规则)(符合马氏规则)(符合马氏规则)173.3.亲核加成亲核加成亲核加成亲核加成由亲核试剂首先进攻炔烃的反应称炔烃的亲核加成反应。由亲核试剂首先进攻炔烃的反应称炔烃的亲核加成反应。18 乙炔与乙炔与HCN、EtOH、CH3COOH等试剂亲核加成,能得到一些重等试剂亲核加成,能得到一些重要的高分子单体。要的高分子单体。19三、三、三、三、氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应在比较缓和的氧化条件下,二取代炔烃的氧化可停止在二酮阶段。在比较缓和的氧
10、化条件下,二取代炔烃的氧化可停止在二酮阶段。可以利用炔烃的氧化反应,检验分子中是否存在叁键,及确定叁键可以利用炔烃的氧化反应,检验分子中是否存在叁键,及确定叁键在炔烃分子中的位置。在炔烃分子中的位置。1.KMnO4氧化,得羧酸或氧化,得羧酸或 CO2 例如例如:20 炔烃和臭氧作用生成臭氧化合物,遇水很快为水分解生成酸。可炔烃和臭氧作用生成臭氧化合物,遇水很快为水分解生成酸。可由产物推测炔的结构。由产物推测炔的结构。叁键比双键难于氧化,双键和叁键同时存在时,叁键比双键难于氧化,双键和叁键同时存在时,双键首先被氧化双键首先被氧化。2.臭氧臭氧(O3)氧化,得到羧酸氧化,得到羧酸21四、四、四、四
11、、聚合聚合聚合聚合221.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邻二卤代烷的脱卤偕二卤代烷脱卤化氢偕二卤代烷脱卤化氢 4.1.5 4.1.5 炔烃的制备炔烃的制备炔烃的制备炔烃的制备232.由炔化物制备由炔化物制备3.四卤代烷的脱卤四卤代烷的脱卤24一、二烯烃的分类(根据一、二烯烃的分类(根据C=CC=C的相对位置)的相对位置)(1 1)孤立二烯烃()孤立二烯烃(isolated dieneisolated diene):):CH2=CH-(CH2)n-CH=CH2(2)累积(聚焦)二烯烃)累积(聚焦)二烯烃(allenes):CH2=C=CH2 ,其结构为:其结构为:(3
12、3)共轭二烯烃)共轭二烯烃(conjugated diene):):CH2=CH-CH=CH24.2 4.2 二烯烃二烯烃4.2.1 共轭二烯烃的结构共轭二烯烃的结构25二、二、二、二、1,3-1,3-1,3-1,3-丁二烯的结构:丁二烯的结构:丁二烯的结构:丁二烯的结构:26特点:特点:*键长平均化。键长平均化。*体系能量降低,稳定性增加。体系能量降低,稳定性增加。*4*4个碳原子均为个碳原子均为spsp2 2杂化,余下的杂化,余下的 4 4个个p p电子形成大电子形成大 键,键,其电子是离域的,流动性更大,体系一端受到试剂进攻时,其电子是离域的,流动性更大,体系一端受到试剂进攻时,会出现交
13、替极化现象。会出现交替极化现象。27一、一、加成反应加成反应1.1.加卤化氢加卤化氢 4.2.4.2.2 2 共轭二烯烃的化学性质共轭二烯烃的化学性质共轭二烯烃的化学性质共轭二烯烃的化学性质2.2.加卤素加卤素 6028更长的共轭烯烃,也以头尾加成为主更长的共轭烯烃,也以头尾加成为主 这一类型的加成称为共轭加成,特点是电子效应随共轭链传递到链这一类型的加成称为共轭加成,特点是电子效应随共轭链传递到链末端。末端。29 烯丙型碳正离子烯丙型碳正离子3.为什么共轭二烯烃会有两种加成方式?为什么共轭二烯烃会有两种加成方式?HBr与不饱和键的加成为亲电加成反应,按反应历程,第一步将生与不饱和键的加成为亲
14、电加成反应,按反应历程,第一步将生成下面碳正离子中间体成下面碳正离子中间体30 1,4 加成产物加成产物 1,2 加成产物加成产物 第二步反应:溴负离子可以进攻第二步反应:溴负离子可以进攻C2,也可以进攻,也可以进攻C4。按按 b按按 a?314.影响加成方式的因素影响加成方式的因素 共轭二烯烃的亲电加成究竟是以共轭二烯烃的亲电加成究竟是以1,2 加成为还是以加成为还是以1,4 加成为加成为主,与其结构和反应条件有关。总的说来,有如下规律:主,与其结构和反应条件有关。总的说来,有如下规律:32A.为什么低温有利于为什么低温有利于1,2 加成,而高温有利于加成,而高温有利于1,4 加成加成?33
15、 低温,产物比例取低温,产物比例取决于反应所需的活化决于反应所需的活化能;能;反应活化能越小,反应活化能越小,越容易克服能垒,反越容易克服能垒,反应速度越快;应速度越快;低温低温,碳正离子与,碳正离子与溴负离溴负离子的加成是不子的加成是不可逆的,可逆的,反应是受动反应是受动力学控制或速度控制力学控制或速度控制的,故低温时以的,故低温时以1,2 1,2 加成为主加成为主。1,2-加成与加成与1,4 加成势能图加成势能图34 对于两个相互竞争对于两个相互竞争的可逆反应,达到平的可逆反应,达到平衡时,各产物的多寡,衡时,各产物的多寡,取决于产物的稳定性。取决于产物的稳定性。1,4 加成产物的加成产物
16、的超共轭效应超共轭效应比比1,2 加成产物的强,故以加成产物的强,故以1,4 加成产物为主加成产物为主.高温,反应受热力高温,反应受热力学控制或平衡控制,学控制或平衡控制,1,4 1,4 加成产物为加成产物为主。主。温度升高,反应物粒子动能增大,活化能垒已不足以阻碍反应的进程,此温度升高,反应物粒子动能增大,活化能垒已不足以阻碍反应的进程,此时决定最终产物的主要因素是化学平衡。时决定最终产物的主要因素是化学平衡。35B.为什么溶剂或试剂的极性增强有利于为什么溶剂或试剂的极性增强有利于1,4 加成加成?试剂的极性增强,使试剂的离子化趋势较大,试剂的极性增强,使试剂的离子化趋势较大,溶剂的极性增强
17、,也溶剂的极性增强,也有利于试剂的极化。如:有利于试剂的极化。如:36C.反应物结构的影响可从产物的稳定性来考虑。反应物结构的影响可从产物的稳定性来考虑。,-共共轭轭37Y=Y=吸电子基团如吸电子基团如:二、二、二、二、狄尔斯狄尔斯狄尔斯狄尔斯阿德尔反应(阿德尔反应(阿德尔反应(阿德尔反应(DielsDielsAlderAlder反应反应反应反应 )DA反应是共轭双烯和不饱和键的反应是共轭双烯和不饱和键的1,4加成,形成环状化合物加成,形成环状化合物 38 反应特点:反应特点:反应特点:反应特点:共轭二烯烃中共轭二烯烃中反型二烯环反型二烯环不易发生不易发生DADA反应。反应。开链共轭二烯存在以
18、下的平衡开链共轭二烯存在以下的平衡 而环状二烯由于不能单键内旋转,反型二烯不能进行而环状二烯由于不能单键内旋转,反型二烯不能进行D DA A反应,如:反应,如:1,4位上四取代双烯不反应:位上四取代双烯不反应:共轭双烯两端多取代后,空间位阻共轭双烯两端多取代后,空间位阻增大,影响单烯烃的靠近,无法进行增大,影响单烯烃的靠近,无法进行DA反应反应。39 带给电子取代基的二烯烃和带吸电子基的亲二烯体对反应有利。带给电子取代基的二烯烃和带吸电子基的亲二烯体对反应有利。该反应具有很强的区域选择性。当二烯烃和亲二烯体上均有取代基该反应具有很强的区域选择性。当二烯烃和亲二烯体上均有取代基时,实验证明:当两
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