3、单烯烃.ppt
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1、1第三章第三章 烯烃烯烃 含有含有 C=C C=C 的不饱和烃叫烯烃。的不饱和烃叫烯烃。烯者,少也。它们与烷烃相比,缺少两烯者,少也。它们与烷烃相比,缺少两个氢原子,与氢的结合没有达到最高限个氢原子,与氢的结合没有达到最高限度,因而也属于不饱和烃。开链单烯烃度,因而也属于不饱和烃。开链单烯烃的通式为的通式为C Cn nH H2n2n。2本章讲授提要本章讲授提要第一节第一节 碳原子的碳原子的SP2杂化与乙烯分子杂化与乙烯分子 的形的形成成第二节第二节 烯烃的同分异构现象与命名烯烃的同分异构现象与命名第三节第三节 烯烃的物理性质烯烃的物理性质第四节第四节 烯烃的化学性质烯烃的化学性质第五节第五节
2、烯烃的制备烯烃的制备3第一节第一节 碳原子的碳原子的spsp2 2杂化杂化 与乙烯分子的形成与乙烯分子的形成乙烷与乙烯分子的构型乙烷与乙烯分子的构型4一、碳原子的一、碳原子的sp2杂化杂化sp2杂化轨道杂化轨道5 sp2杂化碳原子的特征杂化碳原子的特征 1、形成三个完全等同的、形成三个完全等同的sp2杂化轨道。杂化轨道。2、杂化轨道彼此之间的夹角互为、杂化轨道彼此之间的夹角互为120 形成了以碳核为中心的平面三角型形成了以碳核为中心的平面三角型 构型。构型。3、每个碳原子上还保留一个纯的、每个碳原子上还保留一个纯的p轨轨 道。道。6乙乙烯烯分分子子中中的的键键的的形形成成7乙烯分子中乙烯分子中
3、键的形成及键的形成及电子云的分布电子云的分布8键的特征:键的特征:1、键由键由p轨道侧面重迭形成,重迭轨道侧面重迭形成,重迭 程度小没程度小没键牢固。键牢固。2、键无对称轴键无对称轴,成键两原子间不能旋成键两原子间不能旋 转否则转否则键将破裂。键将破裂。3、电子云分布在电子云分布在 键平面的上下,键平面的上下,离核远,受核的控制较弱流动性大,离核远,受核的控制较弱流动性大,易被极化,化学反应活性大。易被极化,化学反应活性大。9乙烯分子的模型乙烯分子的模型10第二节第二节 烯烃的同分异构现象烯烃的同分异构现象 与命名与命名一、烯烃的同分异构现象一、烯烃的同分异构现象(以以C4H8为例)为例)1与
4、与2为碳链异构,为碳链异构,1与与3为位置异构,为位置异构,4与与5为顺反异构。为顺反异构。11顺反异构顺反异构:由于分子中的刚性结构由于分子中的刚性结构(通常是双键或环通常是双键或环)限限制了碳碳单键的旋转而造成分子中的原子或基制了碳碳单键的旋转而造成分子中的原子或基团在空间的不同排列形式。团在空间的不同排列形式。有顺反异构体有顺反异构体无顺反异构体无顺反异构体双键是烯烃分子具有顺反异构的必要条件,而双键是烯烃分子具有顺反异构的必要条件,而双键的两个碳原子各自连接的两个原子或基团双键的两个碳原子各自连接的两个原子或基团都不相同则是烯烃具有顺反异构的充分条件。都不相同则是烯烃具有顺反异构的充分
5、条件。12二、烯烃的命名二、烯烃的命名1、构造式的命名。、构造式的命名。(1)、选择含有双键的最长碳链作为主链。、选择含有双键的最长碳链作为主链。(2)、从最靠近双键的一端起依次给主链、从最靠近双键的一端起依次给主链 碳原子编号。碳原子编号。(3)、将两个双键碳原子中、将两个双键碳原子中,位次较小的一位次较小的一 个编号放在母体名称前个编号放在母体名称前,以标出双键以标出双键 的位次。的位次。13例例1:3亚甲基亚甲基 戊烷戊烷2乙基乙基1丁烯丁烯2,2二甲基二甲基3戊烯戊烯4,4二甲基二甲基2戊烯戊烯例例2:142、烯基的命名、烯基的命名 异丙烯基异丙烯基 CH2=亚甲基亚甲基CH3CH=亚
6、乙基亚乙基-CH2CH2-1,2-亚乙基亚乙基CH2=CH-乙烯基乙烯基CH3-CH=CH-丙烯基丙烯基CH2=CH-CH2-烯丙基烯丙基注意这二注意这二者的区别者的区别-CH2CH2CH2-1,3-亚丙基亚丙基153、烯烃顺烯烃顺、反异构体构型的标定反异构体构型的标定(1)、习惯标定法、习惯标定法:习惯上对习惯上对1,2-二取代的烯烃用二取代的烯烃用顺、反顺、反 二字来标定。二字来标定。当相同的、相似的或较大的基团当相同的、相似的或较大的基团16例如例如:用顺、反来标定烯烃的构型虽然简单明了用顺、反来标定烯烃的构型虽然简单明了,但有时但有时对于三取代或四取代烯烃往往说不清楚对于三取代或四取代
7、烯烃往往说不清楚,为了避免造为了避免造成混乱成混乱,准确反映化合物的立体构型准确反映化合物的立体构型,Cahn-Ingold-Prelog提出了次序规则提出了次序规则,根据次序规则用根据次序规则用Z、E来标定来标定烯烃的构型烯烃的构型.顺还反?顺还反?17、将各取代基的原子按其原子序数的、将各取代基的原子按其原子序数的大小进行排列,原子序数大者优先,同大小进行排列,原子序数大者优先,同位素元素的原子质量数大者优先。位素元素的原子质量数大者优先。例如例如:I Br ClONCDH (“”表示优先于表示优先于)(2)、次序规则:、次序规则:(Sequence Rule)次序规则次序规则:用来确定原
8、子或基团优先次序用来确定原子或基团优先次序 的条文。该规则主要有三条:的条文。该规则主要有三条:18、若相连的两个基团的第一个原子相同,、若相连的两个基团的第一个原子相同,则比较与它相连的其它原子,比较时按原子则比较与它相连的其它原子,比较时按原子序数由大到小的顺序进行排列比较若仍相序数由大到小的顺序进行排列比较若仍相同,则沿碳链依次进行比较,直至比出优先同,则沿碳链依次进行比较,直至比出优先次序为止。次序为止。(外推法)(外推法)例例:C1(O.H.H)C1(C.H.H)C1(C.H.H)C2(C.C.H)C2(C.C.H)C3(CI.H.H)C3(H.H.H)19、连有双键或叁键的原子可以
9、认为连有两、连有双键或叁键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子。个或三个相同的原子。(复制法)(复制法)20()、烯烃构型的、烯烃构型的Z、E标定法标定法为为E构型构型为为Z构型构型21顺、反顺、反-2-丁烯的偶极矩与其熔、沸点丁烯的偶极矩与其熔、沸点第三节第三节 烯烃的物理性质烯烃的物理性质22顺、反顺、反-1,2-二氯乙烯的偶极矩与其沸点二氯乙烯的偶极矩与其沸点23顺式与顺式与反式烯烃熔、沸点的比较反式烯烃熔、沸点的比较:极极 性性:顺式顺式反式反式故故 b.pb.p:顺式反式顺式反式对称性对称性:反式反式顺式顺式故故 m.pm.p:反式顺式反式顺式 对大部分烯烃都适用,但有个别例外对大
10、部分烯烃都适用,但有个别例外24第四节第四节 烯烃的化学性质烯烃的化学性质键键能键键能610 345.6=264.4(KJ/mol)键能(键能(KJ/mol):):610 345.6烯烃结构的分析:烯烃结构的分析:251、键键能小、强度低,容易断裂。键键能小、强度低,容易断裂。2、电子云分布在电子云分布在 键平面的上下受键平面的上下受核控制弱,流动性大易极化变形。核控制弱,流动性大易极化变形。3、键是烯烃分子中电子云密度较大键是烯烃分子中电子云密度较大 的区域易接受缺电子试剂的进攻。的区域易接受缺电子试剂的进攻。烯烃进行的反应主要有:烯烃进行的反应主要有:1 1、亲电加成反应、亲电加成反应 2
11、、催化氢化反应、催化氢化反应3、氧化反应、氧化反应 4、-氢的卤代反应氢的卤代反应26一、亲电加成反应一、亲电加成反应加成反应的定义:加成反应的定义:两个或多个分子相互作用生成两个或多个分子相互作用生成一个分子的反应叫一个分子的反应叫加成反应加成反应.亲电加成:亲电加成:由亲电试剂由亲电试剂E+(缺少电子的试剂缺少电子的试剂)进攻富电子的进攻富电子的键体系所引起的加成反键体系所引起的加成反应叫亲电加成反应。应叫亲电加成反应。27 1 1、与、与X X2 2加成加成 反应活性:反应活性:F2Cl2Br2I2 氟与烯烃加成反应太剧烈,碘与烯烃又难氟与烯烃加成反应太剧烈,碘与烯烃又难以加成,故通常是
12、指与以加成,故通常是指与Cl2和和Br2的加成。的加成。用途:用途:1 1、制备邻二卤代烷、制备邻二卤代烷2、与、与Br2/CCl4加成常用于鉴别双键。加成常用于鉴别双键。(红棕)(红棕)(无色)(无色)28 1、将干燥的乙烯通入干燥的溴的四氯化碳溶液中反、将干燥的乙烯通入干燥的溴的四氯化碳溶液中反应很慢,需要几个小时甚至几天。应很慢,需要几个小时甚至几天。2、上述体系在涂了石蜡(高级烷烃是非极性分子)、上述体系在涂了石蜡(高级烷烃是非极性分子)的烧杯中时几乎不反应。的烧杯中时几乎不反应。3 3、但向上述烧杯中滴几滴水后反应很快完成。、但向上述烧杯中滴几滴水后反应很快完成。实验一:实验一:为什
13、么加水后可使反应很快完成?为什么加水后可使反应很快完成?水是极性分子,加进水是极性分子,加进体系后可使体系后可使键电子云和溴分子发生诱导极化,而促使键电子云和溴分子发生诱导极化,而促使反应发生。反应发生。烯烃与烯烃与Br2加成的反应历程:加成的反应历程:29 实验二:实验二:1、两个溴原子是分步加上去的,否则产物、两个溴原子是分步加上去的,否则产物 、不会生成。不会生成。2、首先加上去的是首先加上去的是BrBr+而不是而不是BrBr-,否则:否则:30烯烃与溴加成的碳正离子历程烯烃与溴加成的碳正离子历程31 实验三实验三:烯烃的构型不同,与烯烃的构型不同,与Br2加成后得加成后得 到的产物的立
14、体化学构型也不同。到的产物的立体化学构型也不同。32 1937年美国哥伦比亚大学的年美国哥伦比亚大学的I.Roberts和和G.E.Kimball提出溴与烯烃加成反应的历程:提出溴与烯烃加成反应的历程:通过环状溴鎓离子所进行的反式加成。通过环状溴鎓离子所进行的反式加成。鎓离子:指高价正离子鎓离子:指高价正离子33 在溴鎓离子中,原子都达到了八偶体的在溴鎓离子中,原子都达到了八偶体的 稳定结构是比碳正离子要稳定的结构体系稳定结构是比碳正离子要稳定的结构体系.为什么反应是通过为什么反应是通过溴鎓离子溴鎓离子进行,而不是进行,而不是通过碳正离子进行呢?通过碳正离子进行呢?342 2、与、与HXHX加
15、成加成加成反应的活性次序:加成反应的活性次序:H HI HI HBr HBr HClCl反应可直接通入反应可直接通入HXHX气体,或加入浓的氢碘酸或气体,或加入浓的氢碘酸或氢溴酸。若使用浓盐酸时,需在氢溴酸。若使用浓盐酸时,需在AlClAlCl3 3的催化下的催化下进行反应。进行反应。键能:键能:297 368 431297 368 431(KJ/molKJ/mol)一)、基本反应一)、基本反应35二)、加成反应的取向与马氏规则二)、加成反应的取向与马氏规则次次 主主马氏规则:马氏规则:(1869年年)当不对称烯烃与无机酸加成时,氢原子总是优当不对称烯烃与无机酸加成时,氢原子总是优先加到含氢较
16、多的双键碳原子上。先加到含氢较多的双键碳原子上。2-溴丁烷溴丁烷 1-溴丁烷溴丁烷 361-溴溴-2-甲基丙烷甲基丙烷 2-溴溴-2-甲基丙烷甲基丙烷109010001-氯氯-2-甲基丙烷甲基丙烷 2-氯氯-2-甲基丙烷甲基丙烷当反应有生成两种或两种以上产物的可能性时,当反应有生成两种或两种以上产物的可能性时,37 三)、对马氏规则的电子效应的解释三)、对马氏规则的电子效应的解释、静态下的解释、静态下的解释当不对称烯烃与不对称试剂加成时,试剂中的当不对称烯烃与不对称试剂加成时,试剂中的正电性部分总是优先加到电子云密度较大的双正电性部分总是优先加到电子云密度较大的双键碳原子上。键碳原子上。两个双
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