第三章单烯烃(已修改) (2)(精品).ppt
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1、第三章第三章 单烯烃(单烯烃(alkenesalkenes)单单烯烯烃烃:是是指指分分子子中中含含有有一一个个碳碳碳碳双双键键的的不不饱饱和和开链烃。开链烃。官能团:官能团:C=CC=C(键)键)通式:通式:C Cn nH H2n 2n 烯烃(烯烃(alkenes)学习要求学习要求:1掌握掌握sp2杂化的特点,形成杂化的特点,形成键的条件以及键的条件以及键键的特性。的特性。2掌握烯烃的命名方法,次序规则的要点及掌握烯烃的命名方法,次序规则的要点及Z/E命名法。命名法。3掌握烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、掌握烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、-H的反应等)。的反应等)。4了解烯烃的亲电加
2、成反应历程了解烯烃的亲电加成反应历程5.5.掌握马氏规则和过氧化物效应。掌握马氏规则和过氧化物效应。重点与难点重点与难点:重点重点:烯烃的结构,烯烃的结构,键的特征,烯烃的化学性质及应用,键的特征,烯烃的化学性质及应用,亲电加成反应的历程,马氏规则的应用。亲电加成反应的历程,马氏规则的应用。难点是难点是:烯烃的结构,:烯烃的结构,键的特征,亲电加成反应的历键的特征,亲电加成反应的历程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。烯烃(烯烃(alkenes)学习要求学习要求:1掌握掌握sp2杂化的特点,形成杂化的特点,形成键的条件以及键的条件以及键键的
3、特性。的特性。2掌握烯烃的命名方法,次序规则的要点及掌握烯烃的命名方法,次序规则的要点及Z/E命名法。命名法。3掌握烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、掌握烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、-H的反应)。的反应)。4了解烯烃的亲电加成反应历程了解烯烃的亲电加成反应历程5.5.掌握马氏规则和过氧化物效应。掌握马氏规则和过氧化物效应。重点与难点重点与难点:重点重点:烯烃的结构,烯烃的结构,键的特征,烯烃的化学性质及应用,键的特征,烯烃的化学性质及应用,亲电加成反应的历程,马氏规则的应用。亲电加成反应的历程,马氏规则的应用。难点是难点是:烯烃的结构,:烯烃的结构,键的特征,亲电加成反应的历键的特征
4、,亲电加成反应的历程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。烯烃的结构烯烃的结构 烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名 烯烃的物理性质烯烃的物理性质 烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的亲电加成反应历程烯烃的亲电加成反应历程 烯烃的制备烯烃的制备 重要的烯烃重要的烯烃第一节第一节 烯烃的结构烯烃的结构官能团:官能团:C=C(键);键);=Csp2;五个五个键在同一个键在同一个 平面上;平面上;电子云分布在平电子云分布在平 面的上下方。面的上下方。1.烯烃结构烯烃结构乙烯分子:乙烯分子中的乙烯分子中的键键乙烯分子中的乙烯分子中的键键2.键的特征
5、键的特征(1)键键能较键键能较键低,不稳定,易打开;具有较键低,不稳定,易打开;具有较大的化学活性。大的化学活性。C=C:610kj/mol-1 C-C:345.6kj/mol-1 键键:264.4kj/mol-1(2)碳碳双键不能以)碳碳双键不能以键为轴自由旋转。键为轴自由旋转。(3)键长比)键长比C-C单键短单键短 键:使键:使C-CC-C键旋转受阻键旋转受阻。与双键碳相连的基团或原子。与双键碳相连的基团或原子在空间有固定的排列。产生在空间有固定的排列。产生顺反异构的原因。顺反异构的原因。第二节烯烃的同分异构和命名第二节烯烃的同分异构和命名烯烃的异构烯烃的异构 构造异构构造异构碳链异构碳链
6、异构:含有相同碳原子数的烯烃,它们的碳链含有相同碳原子数的烯烃,它们的碳链可能不同。可能不同。1-丁烯丁烯 2-甲基丙烯甲基丙烯位置异构位置异构:含相同碳链的烯烃,双键位置可能不同。含相同碳链的烯烃,双键位置可能不同。1-丁烯丁烯 2-丁烯丁烯 立体异构立体异构 顺反异构顺反异构:由于双键上的碳原子不能绕双键自由旋转,由于双键上的碳原子不能绕双键自由旋转,双键碳上所连的两个基团不同时,就出现顺反异构现双键碳上所连的两个基团不同时,就出现顺反异构现象。象。顺-2-丁烯 反-2-丁烯条件条件:当两个双键碳上所带有的两个基团不同时,都当两个双键碳上所带有的两个基团不同时,都有顺反异构现象,但若一个双
7、键碳上带有的两个基团有顺反异构现象,但若一个双键碳上带有的两个基团相同时,就没有顺反异构现象。相同时,就没有顺反异构现象。烯烃的命名烯烃的命名 系统命名法系统命名法 烯烃的系统命名法与烷烃相似,选择含双键的最长碳烯烃的系统命名法与烷烃相似,选择含双键的最长碳链作为主链,编号时从靠近双键的一端开始,命名时链作为主链,编号时从靠近双键的一端开始,命名时双键的位置要标明。碳原子数为十个以上时,要在名双键的位置要标明。碳原子数为十个以上时,要在名称中加一个称中加一个“碳碳”字。字。2-乙基乙基-1-戊烯戊烯 3,4-二甲基二甲基-2-己烯己烯 1-十六碳烯十六碳烯烯基的命名烯基的命名 烯烃去掉一个氢原
8、子,剩下的一价基团叫烯基,命名烯烃去掉一个氢原子,剩下的一价基团叫烯基,命名时,除乙烯基以外,其他烯基都应指出双键的位置。时,除乙烯基以外,其他烯基都应指出双键的位置。乙烯基乙烯基 1-丙烯基丙烯基(丙烯基丙烯基)2-丙烯基丙烯基(烯丙基烯丙基)1-甲基乙烯基甲基乙烯基(异丙烯基异丙烯基)顺反异构体的命名顺反异构体的命名 顺反异构体的构型,可以用顺顺反异构体的构型,可以用顺(cis-)和反和反(trans-)表表示,但如果两个双键上没有相同的基团时,这种命名示,但如果两个双键上没有相同的基团时,这种命名法就无法使用了。这时顺反异构体的构型,则应使用法就无法使用了。这时顺反异构体的构型,则应使用
9、字母字母Z和和E来表示,来表示,Z来自于德文来自于德文Zusammen(共同,一共同,一起),起),E来自于德文来自于德文Entgegen(相反),构型是相反),构型是Z或或E,要用次序规则来决定。要用次序规则来决定。(Z)-1-氯氯-2-溴溴-2-碘乙烯碘乙烯次序规则次序规则 确定异构体的构型时,先将双键碳原子上的取代基按确定异构体的构型时,先将双键碳原子上的取代基按次序规则排列,若两个双键碳上次序在前的取代基在次序规则排列,若两个双键碳上次序在前的取代基在双键的同一侧,则构型为双键的同一侧,则构型为Z,反之为反之为E。(Z)-2-丁烯丁烯 (E)-2-丁烯丁烯(Z)-3-甲基甲基-4-异丙
10、基异丙基-3-庚烯庚烯 2,3-二甲基二甲基-5-氯氯-2-己烯己烯 (Z)-3-甲基甲基-2,5-二氯二氯-2-己烯己烯 第三节烯烃的物理性质第三节烯烃的物理性质 在室温下,在室温下,2C 4C的烯烃为气体的烯烃为气体,5C 16C的为液体,的为液体,17C以上的是固体。以上的是固体。沸点和熔点:烯烃的沸点和烷烃一样,也随分子量的沸点和熔点:烯烃的沸点和烷烃一样,也随分子量的增加而升高,双键在碳链一端的烯烃,其沸点比相应增加而升高,双键在碳链一端的烯烃,其沸点比相应的烷烃略低,含同数碳原子的直链烯烃的沸点,比带的烷烃略低,含同数碳原子的直链烯烃的沸点,比带支链的高,碳链相同时,双键向中间移动
11、时,熔点、支链的高,碳链相同时,双键向中间移动时,熔点、沸点都升高。沸点都升高。由于由于sp2杂化的碳原子比杂化的碳原子比sp3杂化的碳原子电负性大,而杂化的碳原子电负性大,而使烯烃的顺式异构体分子有一定的极性,从而使顺式使烯烃的顺式异构体分子有一定的极性,从而使顺式异构体的沸点比反式异构体的高,而熔点比反式的低。异构体的沸点比反式异构体的高,而熔点比反式的低。烯烃的相对密度烯烃的相对密度d小于小于1,但比相应的烷烃大。烯烃的,但比相应的烷烃大。烯烃的折射率折射率n比相应的烷烃大。烯烃在水里的溶解度很小,比相应的烷烃大。烯烃在水里的溶解度很小,但也比烷烃大,烯烃在某些重金属盐,如亚铜盐和银但也
12、比烷烃大,烯烃在某些重金属盐,如亚铜盐和银盐的水溶液中,溶解度很大。盐的水溶液中,溶解度很大。第四节第四节 烯烃的化学性质烯烃的化学性质结构到性质的分析结构到性质的分析:CCCH亲电加成反应亲电加成反应硼氢化硼氢化-氧化反应氧化反应过氧化物效应(过氧化物效应(HBr)催化加氢反应催化加氢反应聚合反应聚合反应(卤素(卤素 水氢卤酸水氢卤酸 硫酸硫酸 次卤酸等)次卤酸等)氧化反应(高锰酸钾、氧化反应(高锰酸钾、臭氧、四氧化锇等)臭氧、四氧化锇等)键打开键打开-氢原子的取代反应氢原子的取代反应一、催化氢化反应和氢化热一、催化氢化反应和氢化热(catalytic hydrogenation)1.催化氢
13、化反应催化氢化反应1,2-二甲基环己烯二甲基环己烯 顺顺-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷(86%)反反-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷(14%)CH2=CH2RCH=CH2RCH=CHRR2C=CHRR2C=CR2 3.3.催化加氢的反应活性:催化加氢的反应活性:2.催化氢化反应历程催化氢化反应历程 不饱和烃的不饱和烃的氢化热氢化热,说明说明原不饱和烃分子的原不饱和烃分子的内能内能,该不饱和烃的该不饱和烃的相对稳定性相对稳定性。4.氢化热与烯烃的稳定性:氢化热与烯烃的稳定性:1 mol不饱和烃催化加氢所放出的热量不饱和烃催化加氢所放出的热量称为氢化热称为氢化热。(1)烯烃顺反异构体的稳定性
14、是:烯烃顺反异构体的稳定性是:反式反式 顺式顺式(二(二者者能差为能差为 4.2kJ.mol-1)。)。(2)双键碳原子双键碳原子连有烷基数目连有烷基数目,氢化热氢化热,稳定性稳定性。因此,烯烃的稳定性次序为:因此,烯烃的稳定性次序为:显然,烯烃催化加氢的相对活性应该是:显然,烯烃催化加氢的相对活性应该是:乙烯乙烯 一取代乙烯一取代乙烯 二取代乙烯二取代乙烯 三取代乙烯三取代乙烯 四取代乙烯四取代乙烯 反式加成反式加成二、亲电加成反应二、亲电加成反应(electrophilic addition reaction)1.与卤素加成与卤素加成(addition of a hydrogen hali
15、de to an alkene)(与与Br2和和Cl2加成加成)烯烃的亲电加成反应历程烯烃的亲电加成反应历程(烯烃与溴的加成历程)烯烃与溴的加成历程)极性分子极性分子的存在可以的存在可以加速反应加速反应的进行。的进行。解释解释:乙烯的乙烯的键流动性大,易受外加试剂的影响而极化。键流动性大,易受外加试剂的影响而极化。与溴的加成不是一步,而是与溴的加成不是一步,而是分两步分两步进行的。进行的。实验事实告诉我们:该加成反应一定是实验事实告诉我们:该加成反应一定是分步进行的。分步进行的。否则,不会有否则,不会有1-氯氯-2-溴乙烷和溴乙烷和2-溴乙醇生成。溴乙醇生成。可以断定是可以断定是BrBr+首先
16、进攻首先进攻。否则不会有否则不会有1,2-1,2-二溴乙烷的二溴乙烷的生成。生成。实验事实告诉我们:既然产物以反实验事实告诉我们:既然产物以反-1,2-二溴环戊烷为二溴环戊烷为主,主,反应中间体就不会是实验事实反应中间体就不会是实验事实(二二)所提供的中间体碳所提供的中间体碳正离子。正离子。第一步第一步第二步第二步 公认的反应历程:公认的反应历程:该反应的关键步骤是因该反应的关键步骤是因 的进攻引起的,因此,的进攻引起的,因此,这这是一个亲电加成反应。是一个亲电加成反应。在该反应中,在该反应中,Br2分子共价键的断键方式为异裂,故分子共价键的断键方式为异裂,故该反应属于该反应属于离子型反应。离
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