环烷烃和烯烃烯烃.ppt

,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,环烷烃和烯烃烯烃,第一节 烯烃,(Alkene),主要内容：,烯烃的结构,烯烃的通式和同分异构,烯烃,的命名,烯烃,的物理性质和化学性质,烯烃,(a,lkene,),：,含有,碳碳双键,（,C=C,）官能团的不饱和烃。,含一个双键的称为单烯烃，含两个双键称二烯烃，含多个双键称多烯烃。,概 述,乙烯,eth,ene,1,3-,丁二烯,1,3-butdi,ene,-,胡萝卜素,-Carot,ene,1,3.1,烯烃,的结构,基态,激发,激发态,杂化,sp,2,杂化轨道,每个,sp,2,杂化轨道含,1/3,s,成分和,2/3,p,成分,1.,碳原子轨道的,sp,2,杂化,p,轨道,3,个,sp,2,杂化轨道处同一平面，夹角,120,0,p,轨道垂直于,3,个,sp,2,轨道的平面,p,sp,2,sp,2,sp,2,2,2.,碳碳双键的形成,“肩并肩”,“头碰头”,乙烯分子中的,键和,键：,C=C,键：,sp,2,-sp,2,键：,2p-2p,五个,键在同一个平面上；,电子云分布在平面的上下方。,乙烯是平面型分子,3,3.,键的特点,1.,侧面重叠，键不牢固；,（,键,键能：；,键键能：）,2.,电子离核较远，受核束缚较小，易极化，反应活性高；,3.,不能自由旋转，存在顺反异构。,键电子云,旋转时,键断裂,C-C,C=C,键能,/Kjmol,-1,361,612.5,2,个双键碳、与双键相连的,4,个原子必在同一个平面上。,4,烯烃的物理性质和化学性质,电子离核较远，受核束缚较小，易极化，反应活性高；,迭主链：选择包括双键在内的最长碳链为主链，称某烯。,具有+I效应的原子团主要是烷基，并且只有在与不饱和碳,用 Z 或 E 型标记.,(4)加水烯烃的直接水合法,trans-2-pentene,以烷烃的命名原则为基础，增加相关的新内涵,(E)-2-氯-2-丁烯,4个原子必在同一个平面上。,(Z)-3-乙基-1,3-戊二烯,3-甲基-2-乙基-1-丁烯,烯烃的通式和同分异构,1.,通式,单烯烃的通式：,C,n,H,2n,，有一个,不饱和度,。,不饱和度：,可加氢的程度，,又称缺氢指数，用希腊字母,表示,。,卤素原子取代基，可视作氢原子计算,氧、硫等其他二价离子不计,练习：,5,C,4,H,4,NOCl,2.,同分异构,(1),构造异构,(,如,:C,4,H,8,),碳链异构：,官能团位置异构：,官能团异构：,含有相同数目碳原子的,烯烃和环烷烃是同分异构体,6,(2),顺反异构,(,cis-trans isomer,):,由于双键不能自由旋转而产生,相同基团在双键同侧为,顺式,不同侧为,反式。,当两个双键碳原子上各连有不同取代基时，可能有顺反异构体。,二者不能相互转换，是可以分离的两个不同的化合物。,顺反异构体不仅理化性质有差别，有时生物活性亦有差别。,顺,-2-,丁烯 反,-2-,丁烯,构型异构,:,构造式相同,原子的空间,排列方式不同,7,烯烃的命名,常见烯基的名称,：,烯烃很少采用普通命名：,丙烯,propylene,乙烯,ethylene,异丁烯,isobutylene,9,系统命名法,1.,系统命名原则,迭主链：选择包括,双键,在内的最长碳链为主链，称某烯。,编号：从最靠近,双键,一端对主链依次编号。,写出取代基名称、个数和位次，,标出双键位次,。,在,前提下，取代基应有尽可能小的编号,。,以烷烃的命名原则为基础，增加相关的新内涵,2,-,乙基,-,1-,戊烯,2,-,异丙基,-,1-,丁烯,3,-,甲基,-2-,乙基,-,1-,丁烯,2-ethyl-3-methyl-1-but,ene,举例：,10,顺反异构体的命名,1.,顺反命名法,必须有相同基团参照,顺,-2-,戊烯,cis,-2-pentene,相同基团在双键同侧为,顺式,，,不同侧为,反式。,可用词头“,顺（,cis,）,”和“,反（,trans,）,”表示构型。,反,-2-,戊烯,trans,-2-pentene,顺,(,cis,),反,(,trans,),?,11,2.Z,E,命名法,Z,(,德文：,Zusammen),相同,E,(,德文：,Entgagen),相反,依据,次序规则,确定两个双键碳原子上的优先基团。,用,Z,或,E,型标记,.,Z,型：双键碳上两个优先基团（或原子）在同侧。,（,AB,CD,）,E,型：双键碳上两个优先基团（或原子）在异侧。,（,AB,DC,）,12,次序规则,(P29),：,(1),原子序数,大者优先，同位素质量大者优先。,(2),第一个原子相同时，比较与其相连的下一个原子（,选最大的,）。如仍相同，继续外推，直到比较出“较优”基团为止。,I Br Cl S F O N C D H,13,(3),不饱和键中,双键或三键看作与同一原子连接,2,次或,3,次。,优先顺序：,14,举例：,(,E,)-1-,氯,-2-,溴,-1-,丁烯,(,Z,)-3-,乙基,-1,3-,戊二烯,注,:,E-,构型不一定为反式,;Z-,构型也不一定是顺式。,“,顺,/,反,”,命名法和,“Z/E”,命名法无必然的联系,!,(Z)-,1,2-,二氯,-1-,溴乙烯,反,-1,2-,二氯,-1-,溴乙烯,(E)-,2-,氯,-2-,丁烯,顺,-2-,氯,-2-,丁烯,15,3.4,烯烃,的理化性质,一、物理性质,与烷烃类似：,C2-C4,的烯烃为气体，,C5-C16,的为液体，,C17,以上为固体。,沸点、熔点、比重都随分子量的增加而上升。,溶于有机溶剂，不溶于水。,烯烃沸点比烷烃略高。,顺反异构体中，一般反式沸点低于顺式。,沸点,3.5 0.9,熔点,-139 -106,偶极矩,C.m 1.1,10,-30,0,16,二、化学性质,-H,-C,卤代反应,加成反应,氧化反应,聚合反应,双键的加成反应,1,）催化氢化,2,）亲电加成反应,双键的氧化反应,-氢,卤代反应,碳原子,与官能,团相连的碳原子,其氢,为,H,。,17,（一）双键的加成反应,烯烃最主要的反应,键的打开,新的,键的形成,X=Y or X Y,催化氢化,亲电加成反应,加卤化氢,加卤素,加硫酸,加水,加次卤酸,不饱和,饱和,18,1.,烯烃的催化氢化,还原反应,实验室常用催化剂,:,Pt,Pd,(,用活性炭、,CaCO,3,、,BaSO,4,等负载,),Raney Ni,(,骨架镍,),Ni(Al)+NaOH Ni +NaAlO,2,+H,2,19,催化氢化应用：,制备烷烃；,测定双键数目，氢化反应是定量的；,放热反应，通过氢化热判断烯烃稳定性。,结论,:,双键碳原子连接烷基数目越多，烯烃越稳定；,反式异构体比顺式异构体的稳定性高。,氢化热,kJ,mol,-1,20,2.,烯烃的亲电加成（,electrophilic addition,）反应,21,(1),加卤化氢,反应活性顺序：,HI HBr HCl,反应机理：,反应分两步进行,经历碳正离子中间体,形成碳正离子的一步是决速步骤,碳正离子,反应决速步由,亲电试剂,进攻而引起，故此反应称,亲电加成反应,。,对称烯烃：,烯烃的亲电加成（electrophilic addition）反应,“顺/反”命名法和“Z/E”命名法无必然的联系!,(Z)-1,2-二氯-1-溴乙烯,烯烃(alkene)：含有碳碳双键（C=C）官能团的不饱和烃。,cis-2-pentene,溶于有机溶剂，不溶于水。,马氏规则的实质是：在加成反应的第一步，优先生成较稳定的碳正离子。,马氏规则：不对称烯烃与卤化氢加成时，卤化氢中的氢总是,不对称烯烃加成具有区域选择性。,熔点 -139 -106,吸电子基不利于稳定碳正离子。,卤素加成的活性顺序：氟 氯 溴 碘,(2)顺反异构(cis-trans isomer):由于双键不能自由旋转而产生,注:E-构型不一定为反式;Z-构型也不一定是顺式。,isobutylene,推电子基有利于稳定碳正离子。,2个双键碳、与双键相连的,22,不对称烯烃,加成具有区域选择性。,马氏规则：,不对称烯烃与卤化氢加成时，卤化氢中的氢总是,加到,含氢较多,的双键碳原子上，卤素加到含氢较少的碳原子上。,马氏规则的实质,是：在加成反应的第一步，优先生成较稳定的碳正离子。,2 1,23,碳正离子稳定性,（同自由基稳定顺序）,产物取决于碳正离子的稳定性,符合,马氏,规则,24,诱导效应（,inductive effect,）,（,P91,）,+,+,+,-,由于成键原子电负性不同，引起分子内电子云分布不均匀，使整个分子中成键电子云按取代基团的电负性所决定的方向而偏移的效应。,诱导效应一般用,I,表示，,饱和,C-H,键的诱导效应规定为零,。,诱导效应随分子链的增长而迅速衰减。,25,当一个原子或原子团与碳原子成键后，电子云偏离碳原子，称为,-I,效应。一般来说，原子吸电子能力越强，,-I,效应越大。,+I,诱导效应与,-I,诱导效应相反。具有,+I,效应的原子或原子团与碳原子成键后，可使电子云偏向该碳原子。,具有,+I,效应的原子团主要是,烷基，,并且只有在与不饱和碳,相连接时才呈现,+I,效应。,具有,-,I,效应的原子团主要有,-X,、,-CF,3,、,-NO,2,等,。,26,推电子基有利于稳定碳正离子。,吸电子基不利于稳定碳正离子。,27,过氧化物效应（,peroxide effect,）,当反应体系中存在过氧化物,(ROOR),时，加成取向符合,反,马氏规则,过氧化效应,反应机理为过氧化物引发的,自由基机理,只有,溴化氢,有,过氧化效应，,碘化氢,和,氯化氢,无,过氧化效应,(2),加卤素（,Br,2,、,Cl,2,）,28,烯烃的鉴别,现象：化合物,A,5,溴的,CCl,4,溶液 红棕色马上褪去,结论：化合物,A,中,可能,存在“,C=C,”,卤素加成的活性顺序：,氟,氯,溴,碘,剧烈,几乎不反应,(3),加硫酸,(,H,OSO,2,OH),29,符合马氏规则,应用,乙醇和异丙醇的工业制法,烯烃的间接水合法,用此法可除去烯烃,(4),加水,烯烃的直接水合法,30,符合马氏规则,(5),加次卤酸,不对称稀烃和,次卤酸,（,Cl,2,+H,2,O,）的加成，也符合马氏规则,。,卤原子倾向于加到含氢较多的双键碳原子上。,(5),加次卤酸,不对称稀烃和,次卤酸,（,Cl,2,+H,2,O,）的加成，也符合马氏规则,。,卤原子倾向于加到含氢较多的双键碳原子上。,谢谢观看,谢谢观看,