《炔烃有机化学》PPT课件.ppt

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1、第四章第四章 炔烃炔烃含有一个碳碳三键含有一个碳碳三键 的烃称为炔烃的烃称为炔烃通式：通式：CnH2n-2 4.1 炔烃的命名炔烃的命名o炔基炔基o炔烃的命名炔烃的命名n衍生物命名衍生物命名：以乙炔为母体以乙炔为母体乙炔基乙炔基炔丙基炔丙基丙炔基丙炔基HCHCCCHCCH2 2CHCH3 3CHCH3 3C CCCHCCH3 3乙基乙炔乙基乙炔二甲基乙炔二甲基乙炔n系统命名系统命名 IUPAC1 1）选择含三键）选择含三键最长最长的碳链为主链的碳链为主链;2 2）从从最靠近最靠近三键的一端起，把主链碳原子依次编号三键的一端起，把主链碳原子依次编号;3 3）三）三键的位次必须标明出来，只写键的位

2、次必须标明出来，只写三三键两个碳原子中键两个碳原子中位次位次较小较小的一个，放在炔烃名称的前面。的一个，放在炔烃名称的前面。1-1-丁炔丁炔丁炔丁炔 5-5-甲基甲基甲基甲基-3-3-庚炔庚炔庚炔庚炔4.2 乙炔的直线型结构乙炔的直线型结构sp杂化轨道杂化轨道o结构通式结构通式n炔烃：炔烃：CnH2n-2o乙炔的结构乙炔的结构nsp杂化杂化C CC CC CC CH HH H120 pm120 pm106 pm106 pm106 pm106 pm2 2p p 2 2spsp一个一个一个一个 2s 2s 轨道和一个轨道和一个轨道和一个轨道和一个2p 2p 轨道发生杂化轨道发生杂化轨道发生杂化轨道

3、发生杂化2 2p p2 2s s每个碳原子都有两个半充满的每个碳原子都有两个半充满的每个碳原子都有两个半充满的每个碳原子都有两个半充满的 spsp 轨道可以用来形成轨道可以用来形成轨道可以用来形成轨道可以用来形成 s s s s 键键键键.sp 杂化杂化n碳碳三键的形成碳碳三键的形成每个碳原子分别以每个碳原子分别以每个碳原子分别以每个碳原子分别以s s s s 键与氢原子结合键与氢原子结合键与氢原子结合键与氢原子结合.两个碳原子之间以一个两个碳原子之间以一个两个碳原子之间以一个两个碳原子之间以一个s s s s 键键键键 结合，结合，结合，结合，从而形成直线型分子从而形成直线型分子从而形成直线

4、型分子从而形成直线型分子.剩余的两个剩余的两个p轨道两两垂直，轨道两两垂直，从侧面交盖形成从侧面交盖形成键，键，电子云以电子云以CC键为轴对称分布键为轴对称分布.原原因因：SP杂杂化化，轨轨道道中中S成成份份大大，因因此此轨轨道道较较短短，碳碳原原子子间的吸引力也较强，的键能为间的吸引力也较强，的键能为835KJ/mol。o乙炔的工业制法乙炔的工业制法n 电石法电石法.有机化学有机化学or实验实验乙炔制取乙炔制取.swfn 天然气部分氧化法天然气部分氧化法CaO+3CCaO+3CCaCCaC2 2+CO+CO2200230022002300HCHCCHCH+Ca(OH)+Ca(OH)2 2Ca

5、CCaC2 2+2H+2H2 2OOHCHCCHCH+3H+3H2 22CH2CH4 415001600150016000.010.001S0.010.001S4.3 炔烃的来源及制备炔烃的来源及制备o其他炔烃的制法其他炔烃的制法n二卤代烷脱卤化氢二卤代烷脱卤化氢偕二卤代烷偕二卤代烷偕二卤代烷偕二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷邻二卤代烷X XC CC CX XH HH HX XX XC CC CH HH H(CH(CH3 3)3 3CCCCH H2 2CHCHClCl2 21)3NaNH1)3NaNH2 2,NH,NH3 32)H2)H2 2OO(56-60%)(56-60%)(CH(C

6、H3 3)3 3CCCCCHCH二卤代烷脱卤化氢二卤代烷脱卤化氢CHCH3 3(CH(CH2 2)7 7C CH HCHCH2 2BrBrBrBr1.3NaNH1.3NaNH2 2,NH,NH3 32.H2.H2 2OO(54%)(54%)CHCH3 3(CH(CH2 2)7 7C CCHCH二卤代烷脱卤化氢二卤代烷脱卤化氢n 炔烃的烷基化炔烃的烷基化NaNHNaNH2 2NHNH3 3CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2BrBr(70-77%)(70-77%)HCHCCHCHHCHCC CNaNaHCHCC CCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3NaN

7、HNaNH2 2,NH,NH3 3CHCH3 3BrBrC CH H(CH(CH3 3)2 2CHCHCHCH2 2C CC CNaNa(CH(CH3 3)2 2CHCHCHCH2 2C C(81%)(81%)CCCHCH3 3(CH(CH3 3)2 2CHCHCHCH2 2C C炔烃的烷基化炔烃的烷基化1.NaNH1.NaNH2 2,NH,NH3 32.2.CHCH3 3CHCH2 2BrBr(81%)(81%)HC HC CHCH1.NaNH1.NaNH2 2,NH,NH3 32.2.CHCH3 3BrBrCHCHCHCH3 3CHCH2 2CCCCCHCH3 3CHCH3 3CHCH2

8、2CC炔烃的烷基化炔烃的烷基化应用范围o 仅限于伯卤代烷仅限于伯卤代烷o 仲卤代烷和叔卤代烷容易发生消除反应仲卤代烷和叔卤代烷容易发生消除反应4.4 炔烃的物理性质炔烃的物理性质o熔点、沸点变化规律与烷烃相似熔点、沸点变化规律与烷烃相似o熔点、沸点比同碳原子的烷烃、烯烃高；熔点、沸点比同碳原子的烷烃、烯烃高；密度也稍大一些密度也稍大一些。4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质1加成反应加成反应加氢反应加氢反应亲电加成亲电加成亲核加成亲核加成聚合反应聚合反应2氧化反应氧化反应3炔烃活泼氢的反应炔烃活泼氢的反应o加氢反应加氢反应n催化加氢：催化加氢：n选择性加氢选择性加氢 Lindler 催化剂，催

9、化剂，P-2催化剂：催化剂：顺式顺式金属金属Na或金属或金属Li在液氨中还原：在液氨中还原：反式反式o 亲电加成亲电加成活性：炔烃活性：炔烃 烯烃烯烃n与卤素加成与卤素加成可以控制条件使反应停留在第一步，得反式加成产物，即可以控制条件使反应停留在第一步，得反式加成产物，即两个卤原子在双键的两侧。两个卤原子在双键的两侧。BrBr2 2CHCH3 3CHCH2 2C CCCHCCH2 2CHCH3 3CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3BrBrBrBr(90%)(90%)C CC C+2+2 ClCl2 2ClClClCl(63%)(63%)C CClCl2 2CHCHCHCH

10、3 3HCHCCCHCCH3 3特点及应用特点及应用分子中同时存在双键和三键时，卤素首先加成到分子中同时存在双键和三键时，卤素首先加成到双键上双键上n与卤化氢加成与卤化氢加成 炔烃和烯烃一样，也能和卤化氢、卤素等起炔烃和烯烃一样，也能和卤化氢、卤素等起亲电加成反应，但炔的加成速度比烯慢亲电加成反应，但炔的加成速度比烯慢。HXHXRCRCCHCHX XRCRCCHCH2 2符合马氏加成符合马氏加成HBrHBrBrBr(60%)(60%)CHCH3 3(CH(CH2 2)3 3C CCHCHCHCH3 3(CH(CH2 2)3 3C CCHCH2 2(76%)(76%)CHCH3 3CHCH2 2

11、C CCCHCCH2 2CHCH3 32 H2 HF FF FF FC CC CH HH HCHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3n与水加成与水加成催化剂：催化剂：HgSO4,H2SO4符合马氏规则符合马氏规则+分子内重排分子内重排乙醛乙醛烯醇式烯醇式酮式酮式o亲核加成亲核加成(烯烃不发生此反应烯烃不发生此反应)o聚合反应聚合反应顺聚乙炔顺聚乙炔反聚乙炔反聚乙炔o氧化反应：氧化反应：比双键要难比双键要难+o活泼氢的反应活泼氢的反应n酸性酸性HCHCCHCH26化合物化合物pKaHF3.2H2O16 NH336 45CH460H H2 2C CCHCH2 2NaCNaCCHCH

12、n金属炔化物金属炔化物NHNH3 3NaNaNHNH2 2+HCHCCHCHNaNaC CCHCH+H H2 2N N.:H HC CCHCHH H.+C CCHCH:较强酸较强酸较强酸较强酸p pK Ka a=26=26较弱酸较弱酸较弱酸较弱酸p pK Ka a=36=36H H2 2N NH H2 2NaNa+HCHCCHCHNaCNaCCHCH+NH+NH4 4NONO3 3+NH+NH3 3Ag(NHAg(NH3 3)2 2NONO3 3+HCHCCHCHAgAgC CC CAgAg+NH+NH4 4Cl+NHCl+NH3 3Cu(NHCu(NH3 3)2 2ClCl+HCHCCHCH

13、CuCuC CC CCuCu可用来鉴定端位炔烃可用来鉴定端位炔烃白色白色棕红色棕红色4.6 质子酸碱和路易斯酸碱质子酸碱和路易斯酸碱o传统的酸碱理论（传统的酸碱理论（Arrlennius，1848年年提出）提出）n在水中电离出氢离子的为酸在水中电离出氢离子的为酸n在水中电离出氢氧根离子的为碱在水中电离出氢氧根离子的为碱o布朗斯特酸碱质子理论布朗斯特酸碱质子理论o路易斯酸碱电子理论路易斯酸碱电子理论质子酸碱理论（）质子酸碱理论（）o凡是能凡是能给出质子给出质子的分子或离子都是的分子或离子都是酸酸；o凡是能凡是能与质子结合与质子结合的分子或离子都是的分子或离子都是碱碱。o酸失去质子，剩余的基团就是

14、它的共轭碱；酸失去质子，剩余的基团就是它的共轭碱；o碱得到质子生成的物质就是它的共轭酸碱得到质子生成的物质就是它的共轭酸酸酸碱碱共轭碱共轭碱共轭酸共轭酸o共轭酸碱中，一种酸的酸性愈强，其共轭碱的共轭酸碱中，一种酸的酸性愈强，其共轭碱的碱性就愈弱，因此，酸碱的概念是相对的，某碱性就愈弱，因此，酸碱的概念是相对的，某一物质在一个反应中是酸，而在另一反应中可一物质在一个反应中是酸，而在另一反应中可以是碱。以是碱。酸酸碱碱共轭碱共轭碱共轭酸共轭酸酸酸碱碱共轭碱共轭碱共轭酸共轭酸质子酸碱理论（）质子酸碱理论（）（较强碱）（较强碱）（较强酸）（较强酸）（较弱酸）（较弱酸）（较弱碱）（较弱碱）o在酸碱反应中

15、，总是较强的酸把质子传递给较在酸碱反应中，总是较强的酸把质子传递给较强的碱。强的碱。质子酸碱理论（）质子酸碱理论（）1923年，路易斯提出酸碱电子理论，酸和碱的反年，路易斯提出酸碱电子理论，酸和碱的反应可用下式表示：应可用下式表示：oA为酸，凡是能为酸，凡是能接受电子对接受电子对的分子或离子为酸的分子或离子为酸oB为碱，凡是能为碱，凡是能给出电子对给出电子对的分子或离子为碱的分子或离子为碱电子酸碱理论（电子酸碱理论（Lewis）电子酸碱理论（电子酸碱理论（Lewis）o常见的路易斯酸：常见的路易斯酸：BF3，AlCl3，SnCl2，ZnCl2，FeCl3；Li+，Ag+，Cu2+；R+，RCO

16、+，Br+，NO2+，H+等等o常见的路易斯碱：常见的路易斯碱：H2O，NH3，RNH2，ROH，ROR，RSH；X-，OH-，RO-，SH-，R-；烯或芳香化合物；烯或芳香化合物o路易斯酸在有机反应中常称为亲电试剂；路易斯碱在有路易斯酸在有机反应中常称为亲电试剂；路易斯碱在有机反应中常称为亲核试剂。机反应中常称为亲核试剂。o酸和碱反应生成的酸和碱反应生成的AB叫做酸碱加合（络合）物。叫做酸碱加合（络合）物。o路易斯碱与布朗斯特碱两者没有多大区别，但路易斯碱与布朗斯特碱两者没有多大区别，但路易斯酸要比布朗斯特酸概念广泛得多。路易斯酸要比布朗斯特酸概念广泛得多。电子酸碱理论（电子酸碱理论（Lew

17、is）AlCl3是路易斯酸，是路易斯酸，Cl是路易斯碱，是路易斯碱，AlCl4 是酸碱加合物。是酸碱加合物。电子酸碱理论（电子酸碱理论（Lewis）o对对有机物来有机物来说说，也可以看成是酸碱加合物。，也可以看成是酸碱加合物。o例如：例如：n甲甲烷烷 CH4 可以看成酸可以看成酸 H+和碱和碱 CH3 的加合物；的加合物；n乙醇乙醇 CH3CH2OH 可以看成酸可以看成酸 H+和碱和碱 CH3CH2O的的加合物加合物。o大部分无机反大部分无机反应应和有机反和有机反应应，都可以，都可以设设想想为为一一种路易斯酸碱反种路易斯酸碱反应应。本章小结本章小结o炔烃的命名及结构炔烃的命名及结构o炔烃的物理、化学性质炔烃的物理、化学性质n加氢反应加氢反应n亲电加成亲电加成n亲核加成亲核加成n氧化反应氧化反应n活泼活泼H 的反应的反应o制备方法制备方法o有机酸碱理论有机酸碱理论