第四章炔和二烯烃精选文档.ppt
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1、第四章炔和二烯烃第四章炔和二烯烃本讲稿第一页,共六十五页一、炔烃的异构与命名一、炔烃的异构与命名1、异构现象、异构现象位置异构位置异构碳碳链链异构异构本讲稿第二页,共六十五页2、系统命名法、系统命名法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”。以以包包含含叁叁键键在在内内的的最最长长碳碳链链为为主主链链,按按主主链链的的碳碳原原子子数数命命名名为为某某炔炔,代代表表叁叁键键位位置置的的阿阿拉拉伯伯数数字字以以取取最最小小的的为为原原则则而而置置于于名名词词之之前前,侧侧链链基基团团则则作作为为主主链链上上的的取取代代基基来来命命名。名。4-甲基(甲基(
2、-1-)戊炔)戊炔CH3CHCH2C CHCH3CH3CHCCCHCH3CH3CH32,5-二甲基二甲基-3-己炔己炔本讲稿第三页,共六十五页 1)含有双键的炔烃命名时,)含有双键的炔烃命名时,先烯后炔先烯后炔。2)编号:表示双键与叁键位置的)编号:表示双键与叁键位置的两个数字之和取最小两个数字之和取最小。注意:注意:CH3-CH=CH-C CH3-戊烯戊烯-1-炔炔(不叫不叫2-戊烯戊烯-4-炔炔)CH3C CCHCH2CHC2H5CH27 6 5 4 3 2 14-乙基乙基-1-庚烯庚烯-5-炔炔本讲稿第四页,共六十五页3、衍生命名法、衍生命名法命名规则:看作是乙炔的衍生物命名规则:看作是
3、乙炔的衍生物 CH3CH2C CCH3 CH2=CH-C CH 系统法系统法:2-戊炔戊炔 1-丁烯丁烯-3-炔炔衍生物法衍生物法:甲基乙基乙炔甲基乙基乙炔 乙烯基乙炔乙烯基乙炔本讲稿第五页,共六十五页乙炔分子是一个线形分子,四个原子都排布在同一条直线上.乙炔的两个碳原子共用了三对电子乙炔的两个碳原子共用了三对电子.二、二、炔烃的结构炔烃的结构1、乙炔的结构、乙炔的结构本讲稿第六页,共六十五页sp杂化杂化三键三键本讲稿第七页,共六十五页 由由炔炔烃烃叁叁键键一一个个碳碳原原子子上上的的两两个个spsp杂杂化化轨轨道道所所组组成成的的键则是在同一直线上方向相反的两个键键则是在同一直线上方向相反的
4、两个键.在在乙乙炔炔中中,每每个个碳碳原原子子各各形形成成了了两两个个具具有有圆圆柱柱形形轴轴对对称称的的 键.它们是Csp-Cspsp和Csp-H-Hs s.2、乙炔分子中的乙炔分子中的 键键本讲稿第八页,共六十五页 C:2s C:2s22p2p2 2 2s12px x12py y1 12p2pz1 乙炔的每个碳原子还各有两个相互 垂直的未参加杂化的垂直的未参加杂化的p轨道轨道,不同碳不同碳 原子的原子的p轨道又是相互平行的.一个碳原子的两个一个碳原子的两个p p轨道和另一个碳原子对应的两 个p轨道,在侧面交盖形成两个两个碳碳碳碳 键键.3、乙炔的乙炔的 键键本讲稿第九页,共六十五页 杂化轨
5、道理论:两两个个成成键键轨轨道道(1 1,2 2),),两两个个反反键键轨轨道道(1 1*,2*)两个互相垂直的 键键中中电电子子云云的的分分布布位位于于 键轴的上下和前后部位,当轨道重叠后,其电子云形成以C-C 键为对称轴的圆筒形状。键为对称轴的圆筒形状。4、乙炔分子的圆筒形乙炔分子的圆筒形 电子云电子云本讲稿第十页,共六十五页5、总结总结 杂化杂化 键角键角 结构结构 碳碳键长碳碳键长 碳氢键长碳氢键长 键能键能烷烃碳烷烃碳:sp3 109。5 正四面体正四面体 0.154 0.110 347烯烃碳烯烃碳:sp2 120 平面三角形平面三角形 0.133 0.108 611炔烃碳炔烃碳:s
6、p 180 直线型直线型 0.120 0.106 837本讲稿第十一页,共六十五页三、炔烃的物理性质三、炔烃的物理性质(1)(1)炔烃的物理性质和烷烃炔烃的物理性质和烷烃,烯烃基本相似烯烃基本相似;(2)(2)(2)(2)低级的炔烃在常温下是气体低级的炔烃在常温下是气体低级的炔烃在常温下是气体低级的炔烃在常温下是气体,但沸点比相同碳原子的烯烃但沸点比相同碳原子的烯烃但沸点比相同碳原子的烯烃但沸点比相同碳原子的烯烃略高略高略高略高;(3)(3)随着碳原子数的增加随着碳原子数的增加,沸点升高沸点升高.(4)(4)(4)(4)叁键位于碳链末端的炔烃叁键位于碳链末端的炔烃叁键位于碳链末端的炔烃叁键位于
7、碳链末端的炔烃(又称末端炔烃又称末端炔烃又称末端炔烃又称末端炔烃)的沸点低于叁的沸点低于叁的沸点低于叁的沸点低于叁键位于碳链中间的异构体。键位于碳链中间的异构体。键位于碳链中间的异构体。键位于碳链中间的异构体。(5)(5)炔烃不溶于水炔烃不溶于水,但易溶于极性小的有机溶剂但易溶于极性小的有机溶剂,如石油如石油醚醚,苯苯,乙醚乙醚,四氯化碳等四氯化碳等.本讲稿第十二页,共六十五页四、炔烃的化学性质四、炔烃的化学性质连在电负性较强的连在电负性较强的原子上的氢原子上的氢酸酸性性碳碳碳碳键(电子云键(电子云密度大,易发生密度大,易发生亲电加成亲电加成)核较为暴露的核较为暴露的sp杂杂化的碳,易发生化的
8、碳,易发生亲核加成亲核加成本讲稿第十三页,共六十五页1 1、炔氢的活泼性、炔氢的活泼性、炔氢的活泼性、炔氢的活泼性1 1)炔氢的弱酸性)炔氢的弱酸性)炔氢的弱酸性)炔氢的弱酸性碳原子的杂化状态碳原子的杂化状态 sp sp2 sp3s成分成分/%50 33 25电负性电负性 3.29 2.73 2.48 H2O HC CH NH3 CH2=C H2 CH3C H3pKa 15.7 25 34 36.5 42本讲稿第十四页,共六十五页2 2)炔化物的生成)炔化物的生成)炔化物的生成)炔化物的生成乙炔钠乙炔钠有机合成中有机合成中增长碳链增长碳链本讲稿第十六页,共六十五页炔化银与炔化亚铜炔化银与炔化亚
9、铜用途:用途:a a、末端炔烃末端炔烃的定性的定性检验检验bb、分离,提纯分离,提纯末端炔末端炔(白色)(白色)(棕红色)(棕红色)CH3CH2C CHCH3CH2C CAg+2 Ag(NH3)2NO3CHCH+2 Cu(NH3)2ClC CuCCu+2 NH4Cl +2NH3C CuCCu+2 HClHC CH+2 CuCl易爆!易爆!危险危险本讲稿第十七页,共六十五页2 2、加成反应、加成反应、加成反应、加成反应1)催化加氢)催化加氢催化剂:催化剂:Pt、Pd、Ni等等(难控制难控制)HC CH+H2 H2C=CH2 氢化热氢化热=175kJ/mol H2C=CH2 +H2 H3C-CH3
10、 氢化热氢化热=137kJ/mol所以所以,乙炔加氢更容易乙炔加氢更容易.本讲稿第十八页,共六十五页注意注意注意注意:控制加氢条件,可得到烯烃:控制加氢条件,可得到烯烃RCCRCCRHHRCCRHRHNa/NH3(液液)H2lindlar 催催化化剂剂反反式式加加成成顺顺式式加加成成lindlar 催催化化剂剂=P Pd d/B Ba aS SO O4 4+喹喹啉啉或或 P Pd d/C Ca aC CO O3 3+P Pb bO O本讲稿第十九页,共六十五页2)亲电加成(与烯烃相似)亲电加成(与烯烃相似)(1)与)与卤素卤素的加成:的加成:活性:烯烃活性:烯烃炔烃炔烃HCCHCHCHCHCl
11、2CHCl2Cl2ClClCl2HCCHCHCHBrBr稀稀溴溴水水CH2CH2CCHCHCH2CH2CCHCHBr2(1mol)BrBr90%本讲稿第二十页,共六十五页 烷烷烷烷基基基基碳碳碳碳正正正正离离离离子子子子(中中中中间间间间体体体体)正正正正碳碳碳碳原原原原子子子子是是是是spsp2 2杂杂杂杂化化化化状状状状态态态态,它它它它的的的的正正正正电电电电荷荷荷荷易易易易分分分分散散散散到烷基上到烷基上到烷基上到烷基上.烯烯烯烯基基基基碳碳碳碳正正正正离离离离子子子子(中中中中间间间间体体体体)spsp杂杂杂杂化化化化状状状状态态态态,正正正正电电电电荷荷荷荷不不不不易易易易分分分分
12、散散散散.所所所所以以以以能能能能量量量量高高高高,不稳定不稳定不稳定不稳定.形成时需要更高的活化能形成时需要更高的活化能形成时需要更高的活化能形成时需要更高的活化能,不易生成不易生成不易生成不易生成.乙烯和乙炔的电离势能乙烯和乙炔的电离势能(1015和和1088kJ/mol)也说明了这点也说明了这点.*为什么炔烃的亲电加成不如烯烃活泼为什么炔烃的亲电加成不如烯烃活泼?烯基碳正离子的结构烯基碳正离子的结构sp2杂化杂化sp杂化杂化+2个个p轨道轨道本讲稿第二十一页,共六十五页(2)与)与HX的加成:的加成:符合马氏规则符合马氏规则.X=Cl、Br、I比烯烃加成要难。比烯烃加成要难。不对称炔烃的
13、加成反应不对称炔烃的加成反应符合马尔科夫尼科夫规律符合马尔科夫尼科夫规律。本讲稿第二十二页,共六十五页*和和和和烯烯烯烯烃烃烃烃情情情情况况况况相相相相似似似似,在在光光或或过过氧氧化化物物存存在在下下,炔炔烃烃和和HBrHBr的的加加成成也也是是自自自自由由由由基基基基加加加加成成成成反反反反应应应应,得得到到是是反反马马尔尔科科夫夫尼尼科科夫夫规律规律的产物的产物.CH CH3C CH+HBr Br CHCH3 3 C=C C=C H H H H 光光-60 炔烃与炔烃与HBr也有也有过氧过氧化物效应化物效应!本讲稿第二十三页,共六十五页(3)与)与H2O的加成:的加成:符合马氏规则。符合
14、马氏规则。CHHCCH+H2OHgSO4H2SO4CH2OHCH3COHCCHRCH3CROH3OHgCCH2ROH2注意区分烯烃水合反注意区分烯烃水合反应的条件!应的条件!烯醇式化合物烯醇式化合物 酮酮重排反应:重排反应:一个分子或离子在反应过程中发生了基一个分子或离子在反应过程中发生了基团的转移和电子云密度的重新分布而最后生成比较团的转移和电子云密度的重新分布而最后生成比较稳定的分子的反应。稳定的分子的反应。烯醇式烯醇式 酮式酮式本讲稿第二十四页,共六十五页 乙乙 醛醛 的的总总 键键 能能2741kJ/molkJ/mol比比 乙乙 烯烯 醇醇 的的 总总 键键 能能2678kJ/mol2
15、678kJ/mol大大,即乙醛比乙烯醇稳定即乙醛比乙烯醇稳定.由由于于两两者者能能量量差差别别不不大大(63(63kJ/molkJ/mol),在酸存在下,它们中间相互变化的活化能很小,两者容易很快的相互转变。为什么?本讲稿第二十五页,共六十五页3 3)亲核加成)亲核加成概念:由亲核试剂进攻而引起的加成反应概念:由亲核试剂进攻而引起的加成反应(1 1)与醇的加成)与醇的加成HCCH+CH3OHH2C=CHOCH3KOHT,P甲基乙烯基醚甲基乙烯基醚常用的亲核试剂有:常用的亲核试剂有:ROH(RO-)、)、HCN(-CN)、)、RCOOH(RCOO-)聚合,催化剂聚合,催化剂粘合剂粘合剂本讲稿第二
16、十六页,共六十五页反应历程反应历程:本讲稿第二十七页,共六十五页(2)与)与HCN的加成的加成(3)与)与CH3COOH的加成的加成CH CH+HCNCH2=CH-CNCuCl2 H2O,70oC聚合,催化剂聚合,催化剂人造羊毛人造羊毛CH CH+CH3COOHZn(OAc)2,150-180oCCH2=CH-OCOCH3聚合,催化剂聚合,催化剂H2O乳胶粘合剂乳胶粘合剂现代胶水现代胶水 CH2-CH n CH2-CH nOCOCH3 CH2-CH nO H本讲稿第二十八页,共六十五页3 3、氧化、氧化、氧化、氧化用途:用途:1)检验检验叁键的叁键的存在存在2)确定确定叁键的叁键的位置位置3)
17、产率较低,)产率较低,不适宜作为羧酸或二酮的不适宜作为羧酸或二酮的制备方法。制备方法。RC CRKMnO4(冷,稀,(冷,稀,H2O,pH7.5)KMnO4(H2O,100oC)KMnO4(H+,25oC)RCOOH+RCOOHRCOOH+RCOOH本讲稿第二十九页,共六十五页 只生成几个分子的聚合物只生成几个分子的聚合物 CH CHCH+CHCH+CHCH CHCH CH2 2=CH-C=CH-CCHCH 乙烯基乙炔乙烯基乙炔 CH2 2=CH-C=CH-CCH CHCH CH2=CH-C=CH-CC-CH=CH2 二乙烯基乙炔二乙烯基乙炔 3 CH 3 CH CH CH 4 CH 4 CH
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