炔烃二烯烃学习.pptx
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1、4.1 炔烃炔烃一、炔烃的结构一、炔烃的结构 乙炔是最简单的炔烃乙炔是最简单的炔烃,为线型分子。为线型分子。0.120nm 0.106nm 炔烃的官能团是碳碳三键炔烃的官能团是碳碳三键,碳原子是碳原子是sp杂化杂化,两个两个sp轨道在同一条直线上。轨道在同一条直线上。第1页/共60页碳碳三键的特点:碳碳三键的特点:炔烃的亲电加成活性不如烯烃。炔烃的亲电加成活性不如烯烃。碳碳三键上的氢碳碳三键上的氢(炔炔-H)有一定的酸性。有一定的酸性。原因:原因:两个碳原子之间电子云密度大两个碳原子之间电子云密度大;C-C键长短键长短,使使键的重叠程度大键的重叠程度大;两个两个键形成的圆柱型电子云不易极化。键
2、形成的圆柱型电子云不易极化。电负性电负性Csp Csp2 Csp3,使使C-H键极性增强。键极性增强。原因:原因:第2页/共60页二、炔烃的异构和命名二、炔烃的异构和命名 炔烃的异构现象炔烃的异构现象,是由是由碳链不同或三键的位置碳链不同或三键的位置不同而引起的不同而引起的;炔烃没有顺反异构。炔烃没有顺反异构。炔烃的命名和烯烃的命名相同炔烃的命名和烯烃的命名相同,将将“某烯某烯”改为改为“某炔某炔”即可。即可。2-戊炔戊炔 3-甲基甲基-1-丁炔丁炔 2,2,5-三甲基三甲基-3-己炔己炔 第3页/共60页当当同时含有双键和三键同时含有双键和三键的烃称为的烃称为某烯炔。某烯炔。命名时命名时:选
3、含有选含有不饱和键最多不饱和键最多的的最长最长碳链为碳链为主链主链,主链主链碳原子编号时碳原子编号时,从离官能团最近的一端开始从离官能团最近的一端开始,在在同等的同等的情况下情况下,要要使双键的位次最小。使双键的位次最小。3-戊烯戊烯-1-炔炔 2-甲基甲基-1-己烯己烯-3,5-二炔二炔 2-甲基甲基-3-乙炔基乙炔基-1,4-戊二烯戊二烯注注:编号时编号时,“谁近谁先谁近谁先,相同烯先相同烯先”CH3C CC=CHCH2CH3CH=CH24-4-乙烯基乙烯基-4-4-庚烯庚烯-2-2-炔炔1 2 3 4 5 6 7注:若有等不饱和键和等碳原子数时,以双键多的链为主链第4页/共60页若有等不
4、饱和键和等碳原子数时,以双键多的链为主链CH2=CH-CH-CH=CHCH=CH2C CH7 6 5 4 3 2 15-乙炔基-1,3,6-庚三烯HC C-C=C-CH=CH2 CH2CH2CH3 CH2CH3 6 5 4 3 2 14-乙基-3-丙基-1,3-己二烯-5-炔第5页/共60页二、炔烃的化学性质二、炔烃的化学性质加成加成反应反应氧化反应氧化反应聚合反应聚合反应酸性酸性三键与双键都是不饱和键三键与双键都是不饱和键,反应相似:反应相似:加成反应加成反应(催化加氢、亲电加成催化加氢、亲电加成),氧化反应、聚合反应氧化反应、聚合反应,但也有一定但也有一定特殊性特殊性。H2OCHCHCHC
5、HCH2=CH2CH3CH315.725253442pKasp杂化控制电子的能力更强,亲电加成反应稍慢于双键.第6页/共60页1、加成反应、加成反应1)催化加氢催化加氢(不同催化剂,不同产物不同催化剂,不同产物)强还原剂强还原剂(烷烃烷烃)催化剂催化剂催化剂催化剂强还原剂:强还原剂:Ni、Pt、Pt等等 林德拉林德拉(Lindlar)试剂试剂(顺式烯烃顺式烯烃)林德拉试剂:林德拉试剂:是沉淀在是沉淀在CaCO3 或或BaSO4 上的上的Pd,并用醋酸铅或喹啉降低其活性。并用醋酸铅或喹啉降低其活性。第7页/共60页 碱金属碱金属/液氨试剂液氨试剂(反式烯烃反式烯烃)在液氨中用在液氨中用Na或或L
6、i还原炔烃,主要得还原炔烃,主要得反式烯烃。反式烯烃。CH3-CC-CH3 +H2C=CCH3CH3HH反-2-丁烯C=CCH3CH3HH顺-2-丁烯Pd/CaCO3 Na/液NH3烯炔烯炔加氢时加氢时,炔烃先被氢化。炔烃先被氢化。第8页/共60页2)亲电加成亲电加成(X2、HX、H2O及硼氢化及硼氢化)炔烃可以发生亲电加成,但比烯烃的亲电加成炔烃可以发生亲电加成,但比烯烃的亲电加成难难。炔烃电子的可极化性比烯烃小;主要原因 炔烃是sp杂化,键长短。叁键的键能比双键大;例如,烯烃可使溴的CCl4溶液立刻褪色;炔烃却需要几分钟才能使之褪色,乙炔甚至需在光或三氯化铁催化下才能加溴。第9页/共60页
7、加氯时,必须用加氯时,必须用FeCl3作催化剂。作催化剂。由于由于卤素具有卤素具有-I效应效应,反应可以停留在二卤化物阶段。反应可以停留在二卤化物阶段。与卤素反应与卤素反应 首先生成二卤化物首先生成二卤化物,为为反式加成反式加成,继续和卤素作用生成继续和卤素作用生成四卤化物。四卤化物。溴水褪色,可用于鉴别。第10页/共60页v 烯炔加卤素时,首先加在双键上。烯炔加卤素时,首先加在双键上。原因原因:sp杂化的碳原子电负性较强杂化的碳原子电负性较强,不容易给出电子与亲不容易给出电子与亲电试剂结合电试剂结合,因而叁键的亲电加成反应比双键的加成反因而叁键的亲电加成反应比双键的加成反应应慢慢,因此因此双
8、键的活性高于三键的活性。双键的活性高于三键的活性。原因原因:当烯炔为当烯炔为共轭烯炔共轭烯炔时时(双键和三键形成双键和三键形成-共轭共轭),结结构更稳定。为保留构更稳定。为保留-共轭稳定结构共轭稳定结构,加成加成首先发生在叁首先发生在叁键上。键上。注意:第11页/共60页 与氢卤酸反应与氢卤酸反应活性:活性:HIHBrHClHF亲电加成加成产物亲电加成加成产物符合马氏规则符合马氏规则。注:注:加加HCl时时,需在需在 HgCl2 催化催化下进行。下进行。当当HCl不过量不过量 时时,可使反应停留在一分子加成阶段。可使反应停留在一分子加成阶段。反式产物反式产物第12页/共60页烯炔烯炔加卤化氢时
9、加卤化氢时,首先先在首先先在双键双键上进行加成。上进行加成。CH=CCH=CH2HBrCHCCHCH2+HBr此反应说明了什么?CHCCHCH2+H+CH=CCH=CH2H+CHCCHCH2H+共轭加成!CHCCHCH2HBr第13页/共60页加加HBr时时,也有也有过氧化物效应过氧化物效应,反马氏反马氏自由基加成。自由基加成。第14页/共60页 只有只有乙炔乙炔水合得水合得乙醛乙醛;端基炔端基炔水合得水合得甲基酮甲基酮;非末端炔烃非末端炔烃两种酮的混合物。两种酮的混合物。平衡倾向于酮式。平衡倾向于酮式。CCOHCCO(烯醇式烯醇式)(酮式酮式)互变异构互变异构 与水反应与水反应库切洛夫反应库
10、切洛夫反应炔烃加水也符合马氏规则CHCH+H-OHHH2 2SOSO4 4HgSOHgSO4 4CH2CHOHCHOCH3重排重排乙烯醇乙烯醇乙醛乙醛RCCH+H-OHHH2 2SOSO4 4HgSOHgSO4 4RCCH2OH重排重排CCH3OR甲基酮第15页/共60页3)亲核加成亲核加成亲核加成反应亲核加成反应:由由亲核试剂亲核试剂的进攻引起的加成反应的进攻引起的加成反应。亲电加成反应亲电加成反应:由由亲电试剂亲电试剂的进攻引起的加成反应的进攻引起的加成反应。亲核试剂亲核试剂:反应中能提供孤对电子并形成新的共价键的反应中能提供孤对电子并形成新的共价键的中性分子或负离子中性分子或负离子;如如
11、:CN-,Ac-具有亲正电荷具有亲正电荷(原子核原子核)的性质的性质,故称亲核试剂故称亲核试剂。炔烃易于炔烃易于ROH、RCOOH、HCN等含有等含有活泼氢活泼氢的化合物的化合物进行亲核加成,产物也进行亲核加成,产物也遵守马氏规则遵守马氏规则。第16页/共60页炔烃的亲核加成炔烃的亲核加成反应机理反应机理甲氧基负离子CH2=CHCCH HCCH+HCCH CuCu2 2ClCl2 2-NH-NH4 4ClClCH2=CHCCCH=CH2 CuCu2 2ClCl2 2-NH-NH4 4ClClHCCHHCCH自身的亲核加成反应第17页/共60页 反应的净结果相当于在醇、羧酸等分子中引入一个反应的
12、净结果相当于在醇、羧酸等分子中引入一个乙烯基乙烯基,故称故称乙烯基化反应乙烯基化反应。反应历程:反应历程:-+CH3-CCH +HCN CH3-CH=CH28090Cu2Cl2-NH4ClCN异丁烯腈遵守马氏规则第18页/共60页4)硼氢化反应硼氢化反应不要求不要求 炔烃的硼氢化反应,可以停留在炔烃的硼氢化反应,可以停留在含双键的阶段含双键的阶段,为为顺式构型顺式构型。硼氢化的产物用硼氢化的产物用酸酸处理,可得处理,可得顺式烯烃顺式烯烃。硼氢化的产物用硼氢化的产物用碱性过氧化氢碱性过氧化氢氧化生成氧化生成醛或酮醛或酮。第19页/共60页RCCRBH3H2O2,OHRCH2CRO酮而RCCHBH
13、30H2O2HORCH2CHO 醛炔烃的硼氢化-氧化反应反马氏规则第20页/共60页CH3CH2CCH OHOH-/H/H2 2OO2 2B B2 2HH6 6CH3CH2CH2CH OCH3CH2CCH3 OHgSOHgSO4 4/H/H2 2SOSO4 4HH2 2OO第21页/共60页2、氧化反应、氧化反应1)KMnO4氧化氧化(H+)用于鉴别炔烃取代基的不同,炔烃取代基的不同,氧化产物也不同:氧化产物也不同:利用利用炔烃和酸性炔烃和酸性KMnO4反应可以反应可以检验三键检验三键的存在的存在和确定炔烃的结构。和确定炔烃的结构。第22页/共60页2)O3氧化氧化 不要求不要求 炔烃用臭氧氧
14、化后水解炔烃用臭氧氧化后水解,可以使三键断裂生成可以使三键断裂生成两分子羧酸。两分子羧酸。用于推测结构炔烃比烯烃难氧化,炔烃比烯烃难氧化,可控制条件,可控制条件,氧化双键氧化双键保留三键。保留三键。第23页/共60页3、末端炔烃的酸性、末端炔烃的酸性 三键碳为三键碳为sp杂化杂化,电负性比较大电负性比较大,使使C-H键极性增键极性增强强,显示一定的酸性。显示一定的酸性。炔化钠遇水会立即分解炔化钠遇水会立即分解,生成原来的炔烃。生成原来的炔烃。炔化钠可以和卤代烃作用炔化钠可以和卤代烃作用,而使碳链增长而使碳链增长,用于制用于制备合成其它炔烃。备合成其它炔烃。这个反应是由这个反应是由炔烃碳负离子炔
15、烃碳负离子进攻和卤素相连的进攻和卤素相连的碳原子碳原子,而发生的而发生的亲核取代反应。亲核取代反应。用于合成第24页/共60页末端炔烃末端炔烃与与硝酸银或氯化亚铜的氨溶液硝酸银或氯化亚铜的氨溶液作用。作用。用于鉴别乙炔和末端炔烃。用于鉴别乙炔和末端炔烃。金属炔化物干燥金属炔化物干燥后受热或震动容易发生爆炸,用稀酸处理。后受热或震动容易发生爆炸,用稀酸处理。用于鉴别也用于分离末端炔炔化亚铜炔银问题:RCCR能否与重金属盐反应?答案:不能。因为无炔氢。第25页/共60页练习:以乙炔为原料合成丁醛、丁酮CH3CH2CCH OHOH-/H/H2 2OO2 2B B2 2HH6 6CH3CH2CH2CH
16、 OCH3CH2CCH3 OHgSOHgSO4 4/H/H2 2SOSO4 4HH2 2OOCHCNa+CH3CH2BrCHCHNaNaHBrHBrCH2CH2CHCHHH2 2林德拉催化剂林德拉催化剂第26页/共60页4、聚合反应、聚合反应第27页/共60页4.2 二烯烃二烯烃一、二烯烃的分类CCCCCCCCCCCC根据双键的相对位置累积二烯烃共轭二烯烃隔离二烯烃sp杂化sp3杂化4个C都是sp2杂化性质不稳定性质与两分子单烯烃一样4个C处于同一平面,形成离域体系.有不同于单烯烃的特殊性质.单双键交替第28页/共60页2、系统命名、系统命名命名命名:与烯烃相同与烯烃相同,只是在只是在“烯烯”
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