温州医学院《有机化学》第四章炔烃和二烯烃-叶.ppt
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1、第四章第四章第四章第四章 炔烃和二烯烃炔烃和二烯烃炔烃和二烯烃炔烃和二烯烃(Alkynes and DienesAlkynes and Dienes)exit第一节第一节 结构、同分异构和命名结构、同分异构和命名第二节第二节 物理性质物理性质第三节第三节 化学性质化学性质第四节第四节 炔烃的制备炔烃的制备第五节第五节 二烯烃二烯烃主要内容主要内容主要内容主要内容(一)(一)结构结构第一节第一节结构、同分异构和命名结构、同分异构和命名(alkynes)CCCCbondCHbondHCCH180120pm106pm练习题练习题1 写出写出C5H8炔烃的所有构造式炔烃的所有构造式1-戊炔戊炔2-戊炔
2、戊炔3-甲基丁炔甲基丁炔2 炔烃是否有顺反异构?炔烃是否有顺反异构?无!无!因为炔烃的因为炔烃的sp杂化的碳上只连接一个基团。杂化的碳上只连接一个基团。(二)(二)同分异构同分异构几个重要的炔基几个重要的炔基HC C-CH3C C-HC CCH2-乙炔基乙炔基 1-丙炔基丙炔基 2-丙炔基丙炔基ethynyl 1-propynyl 2-propynyl(三)命名(三)命名 CH3CH=CHC CH3-戊烯戊烯-1-炔炔3-penten-1-yneCH CCH2CH=CH21-戊烯戊烯-4-炔炔1-penten-4-yneCH CCH2CH=CHCH2CH2CH=CH24,8-壬二烯壬二烯-1-
3、炔炔4,8-nonadien-1-yne7-甲基环辛烯甲基环辛烯-3-炔炔7-methylcycloocten-3-yne *若分子中同时含有双键和叁键,可用烯炔作词尾,给若分子中同时含有双键和叁键,可用烯炔作词尾,给双键和叁键以尽可能小的编号,如果位号有选择时,使双双键和叁键以尽可能小的编号,如果位号有选择时,使双键位号比叁键小。键位号比叁键小。第二节第二节 物理性质物理性质 简单炔烃的沸点、熔点以及密度比碳简单炔烃的沸点、熔点以及密度比碳原子数相同的烷烃和烯烃高一些。炔烃原子数相同的烷烃和烯烃高一些。炔烃分子极性比烯烃稍强。炔烃不易溶于水,分子极性比烯烃稍强。炔烃不易溶于水,而易溶于石油醚
4、、乙醚、苯和四氯化碳而易溶于石油醚、乙醚、苯和四氯化碳中。中。Physical PropertiesChemical Properties 主主 要要 反反 应应 部部 位位碳碳碳碳键(电子云键(电子云密度大,易发生亲密度大,易发生亲电反应)电反应)核较为暴露的核较为暴露的sp杂化的碳杂化的碳连在电连在电负性较负性较强的原强的原子上的子上的氢氢一、一、炔氢的反应炔氢的反应 R3C-H R3C-+H+碳氢键的断裂也可以看作是一种酸性电离碳氢键的断裂也可以看作是一种酸性电离 酸性强弱可用酸性强弱可用pka判别,判别,pka越小,酸性越强。越小,酸性越强。烷烃烷烃(乙烷乙烷)烯烃烯烃(乙烯乙烯)氨氨
5、 末端炔烃末端炔烃(乙炔乙炔)乙醇乙醇 水水 pka 50 40 35 25 16 14 酸酸 性性 逐逐 渐渐 增增 强强 其其 共共 轭轭 碱碱 的的 碱碱 性性 逐逐 渐渐 减减 弱弱酸性酸性C的杂化轨道的杂化轨道s 轨道成分越多,轨道成分越多,C-H键中键中H的酸性越强。的酸性越强。生成的炔钠是一个亲核试剂生成的炔钠是一个亲核试剂这个反应可以用于制备高级炔烃这个反应可以用于制备高级炔烃R-C CHR-C CCuR-C C NaR-C C AgR-C C CuR-C C AgR-C CH+AgNO3R-C CH+Cu2(NO3)2NaNH2Ag(NH3)+2NO3Cu(NH3)+2ClH
6、NO3HNO3纯化炔烃的方法纯化炔烃的方法鉴别鉴别生成金属炔化物生成金属炔化物(白色白色)(棕红色棕红色)易爆炸易爆炸R-C C-RH2/Ni,or Pd,or PtRCH2CH2RH2/Pd-CaCO3 or Pd-BaSO4 orNiB硼氢化硼氢化RCOOH 0oCNa,NH3(90%)(90%)(82%)二、二、碳碳叁键的反应碳碳叁键的反应 催化加氢催化加氢CH2=CH-CH2CH2-C CH +H2(1mol)CH3CH2CH2CH2-C CH烯烃比炔烃更易氢化烯烃比炔烃更易氢化Ni要想将炔烃只还原到烯烃要想将炔烃只还原到烯烃,可以采用林德拉可以采用林德拉(Lindlar)催化剂催化剂
7、.林德拉催化剂林德拉催化剂或者用或者用Pd-BaSO4、或者用或者用NiB做催化剂做催化剂用林德拉催化剂还原的特点是顺式加氢用林德拉催化剂还原的特点是顺式加氢顺式加氢顺式加氢Pd-CaCO3+喹啉喹啉 用碱金属在液氨中还原用碱金属在液氨中还原反应式反应式Na,NH3反应机理反应机理(不要求)不要求)1.加卤素加卤素碳碳sp杂化轨道的电负性大于碳杂化轨道的电负性大于碳sp2杂化轨道的电负性,所以炔中杂化轨道的电负性,所以炔中 电电子控制较牢子控制较牢。HC CHCl2Cl2FeCl3FeCl3CHCl2-CHCl2反应能控制在这一步。反应能控制在这一步。加氯必须用催化剂,加溴不用。加氯必须用催化
8、剂,加溴不用。(二)(二)加成反应加成反应反式加成生成反式加成生成反式烯烃。反式烯烃。2.加加 卤化氢卤化氢 与不对称炔烃加成时,符合马氏规则。与不对称炔烃加成时,符合马氏规则。与与HCl加成,常用汞盐和铜盐做催化剂。加成,常用汞盐和铜盐做催化剂。由于卤素的吸电子作用,反应能控制在一元阶段。由于卤素的吸电子作用,反应能控制在一元阶段。反式加成。反式加成。CH3CH2C CCH2CH3+HClHgCl297%RC CH +HBr RCBr=CH2 RCBr2CH3炔烃同卤化氢加成同样符合马氏规则,如:炔烃同卤化氢加成同样符合马氏规则,如:生成的卤代烯烃再与卤化氢加成还是符合生成的卤代烯烃再与卤化
9、氢加成还是符合马氏规则。马氏规则。RCBr=CH2HBr 这说明正碳离子这说明正碳离子 比正碳离子比正碳离子更为稳定,这可更为稳定,这可以用共轭效应来解释。以用共轭效应来解释。3.加加 水水CH CHH2O,HgSO4-H2SO4 CH2=CH-OH 互变异构互变异构 CH3C H=ORC CHH2O,HgSO4-H2SO4 CH2=CR-OH 互变异构互变异构CH3C=ORRC CRH2O,HgSO4-H2SO4 CHR=CR-OH+CHR=CR-OH 互变异构互变异构RCH2CR+RCH2CR=OO反应反应特点特点:Hg2+催化,酸性。催化,酸性。符合马氏规则。符合马氏规则。乙炔乙炔乙醛,
10、乙醛,末端炔烃末端炔烃甲基酮,非末端炔烃甲基酮,非末端炔烃两两种酮的混合物。种酮的混合物。官能团异构体:分子式相同、分子中官能团不同官能团异构体:分子式相同、分子中官能团不同而产生的异构体。而产生的异构体。互变异构体:分子中因某一原子的位置转移而互变异构体:分子中因某一原子的位置转移而产生的官能团异构体。产生的官能团异构体。C2H6O:CH3CH2OH,CH3OCH3互变异构互变异构烯醇式(烯醇式(enol form)酮式(酮式(ketone form)酮式和烯醇式的互变异构是有机化合物中的一酮式和烯醇式的互变异构是有机化合物中的一个普遍的现象,对于孤立的醛酮,一般是酮式较稳个普遍的现象,对于
11、孤立的醛酮,一般是酮式较稳定,平衡偏向于酮式。定,平衡偏向于酮式。互变异构体:互变异构体:Tautomer 互变异构:互变异构:Tautomerism 互变异构属于构造异构的一种。在互变异构当互变异构属于构造异构的一种。在互变异构当中,酮式和烯醇式处于动态平衡。互变异构体之间中,酮式和烯醇式处于动态平衡。互变异构体之间难以分离。难以分离。乙烯乙烯乙炔乙炔定义:亲核试剂进攻炔烃的不饱和键而引起的加成定义:亲核试剂进攻炔烃的不饱和键而引起的加成 反应。反应。常用的亲核试剂有:常用的亲核试剂有:ROH(RO-)、)、HCN(-CN)、)、RCOOH(RCOO-)1.CH CH+HOC2H5CH2=C
12、HOC2H5碱,碱,150-180oC聚合,催化剂聚合,催化剂粘合剂粘合剂炔烃亲核加成的区域选择性:优先生成稳定的碳负离子。炔烃亲核加成的区域选择性:优先生成稳定的碳负离子。4.与醇或氢氰酸的加成与醇或氢氰酸的加成-亲核加成反应亲核加成反应H2O2.CH CH+CH3COOH3.CH CH+HCNCH2=CH-CNZn(OAc)2 150-180oCCH2=CH-OOCCH3聚合,催化剂聚合,催化剂乳胶粘合剂乳胶粘合剂现代胶水现代胶水CuCl2 H2O,70oC聚合,催化剂聚合,催化剂人造羊毛人造羊毛思考题:思考题:(三)硼氢化反应(三)硼氢化反应顺式加成顺式加成反马氏加成反马氏加成RC CH
13、BH3 0oCH2O2,HO-RCH2CHOBH2HCCRHRC CRKMnO4(冷,稀,冷,稀,H2O,PH7.5)KMnO4(H2O,100oC)KMnO4(H+,25oC)RCOOH+RCOOH(1)O3 (2)H2O,ZnRCOOH+RCOOHRCOOH+RCOOH 炔烃与高锰酸钾的反应,使高锰酸钾很快褪色,可用炔烃与高锰酸钾的反应,使高锰酸钾很快褪色,可用于鉴别炔烃。于鉴别炔烃。1.二卤代烷脱卤化氢二卤代烷脱卤化氢 常用的试剂:常用的试剂:NaNH2,KOH-CH3CH2OH2.伯卤代烷与炔钠反应伯卤代烷与炔钠反应一、分类和命名一、分类和命名含有两个双键的碳氢化合物称为双烯烃或二烯烃
14、。含有两个双键的碳氢化合物称为双烯烃或二烯烃。Cumulative dieneConjugated dieneIsolated diene第五节第五节 二烯烃(二烯烃(dienes)聚集二烯聚集二烯:是一类难以见到的结构是一类难以见到的结构,聚集的双键使分子能量高聚集的双键使分子能量高。隔离二烯:隔离二烯:分子中的两个双键缺少相互影响,其性质与单烯烃无差别。分子中的两个双键缺少相互影响,其性质与单烯烃无差别。分子中单双键交替出现的体系称为共轭体系分子中单双键交替出现的体系称为共轭体系,含共轭体,含共轭体系的多烯烃称为共轭烯烃。系的多烯烃称为共轭烯烃。共轭二烯共轭二烯:这是我们将要讨论的重点。这
15、是我们将要讨论的重点。命名示例命名示例甲基甲基-1,3-丁二烯丁二烯异异 戊戊 二二 烯烯(2E,4E)-2,4-己二烯己二烯(2E,4E)-2,4-hexadiene(2Z,4E)-3-methyl-2,4-hexadiene反反,反反-3-甲基甲基-2,4-庚二烯庚二烯顺顺,反反-2,4-己二烯己二烯(2Z,4E)-2,4-hexadiene注意编号方向注意编号方向s-顺顺-1,3-丁二烯丁二烯s-(Z)-1,3-丁二烯丁二烯s-cis-1,3-butadienes-反反-1,3-丁二烯丁二烯s-(E)-1,3-丁二烯丁二烯s-trans-1,3-butadiene共轭二烯还存在构象异构:
16、共轭二烯还存在构象异构:s指单键指单键(single bond)s-顺式顺式s-反式反式无法改变的无法改变的s-顺构象顺构象无法改变的无法改变的s-反构象反构象二环二环 4.4.0 1,9-癸二烯癸二烯1.-共轭共轭-键平面与纸面垂直,键平面与纸面垂直,键平面与纸面平行键平面与纸面平行-键所在平面键所在平面在纸面上在纸面上n所有的所有的键键都在都在同一平面同一平面内。内。n每个碳原子未杂化的每个碳原子未杂化的p轨道轨道彼此彼此互相平行互相平行。nC-2与与C-3的的p轨道是轨道是部分重叠部分重叠的,具有的,具有部部分双键分双键性质。性质。n四个四个p电子发生电子发生离域离域,形成了包括四个碳,
17、形成了包括四个碳原子及四个原子及四个电子的体系。这种体系叫做电子的体系。这种体系叫做共轭体系共轭体系,这种键称为,这种键称为共轭共轭键键。n1,3丁二烯分子丁二烯分子中中p轨道的重叠轨道的重叠n1,3丁二烯分子丁二烯分子中共轭中共轭键键结构:平面分子结构:平面分子;P轨道垂直于平面且彼此相互平行轨道垂直于平面且彼此相互平行,重叠重叠;C1-C2,C3-C4双键,双键,C2-C3部分双键。大部分双键。大 键。键。定义:不饱和的化合物中,有三个或三个以上互相平行的定义:不饱和的化合物中,有三个或三个以上互相平行的P轨轨 道形成大道形成大键,这种体系称为共轭体系。键,这种体系称为共轭体系。特点:(特
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- 有机化学 温州 医学院 第四 章炔烃 烯烃
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