有机化学【烯烃】.ppt

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1、（烯烃的通式：烯烃的通式：CnH2n ）第三章第三章 烯烯 烃烃(alkene)一、烯烃的结构一、烯烃的结构 碳碳双键是烯烃的官能团，也是烯烃碳碳双键是烯烃的官能团，也是烯烃的结构特征。的结构特征。乙烯的结构乙烯的结构 碳原子的碳原子的sp2杂化轨道杂化轨道 这五个这五个键的对称轴都在同一平面上键的对称轴都在同一平面上乙烯分子的乙烯分子的五个五个键键 键和键和键不同，它没有对称轴，不键不同，它没有对称轴，不能自由旋转。能自由旋转。键电子云对称地分布于分键电子云对称地分布于分子平面的上方和下方，具有较大的流动性，子平面的上方和下方，具有较大的流动性，因此，因此，键表现出较大的化学活泼性。键表现出

2、较大的化学活泼性。键键2p atomic orbital2p atomic orbitalbonding pi-molecular orbitalantibonding pi- molecular orbital 碳碳双键是由一个碳碳双键是由一个键和一个键和一个键所组成的。碳键所组成的。碳碳双键的键长为碳双键的键长为0.133nm。碳碳双键键能则为。碳碳双键键能则为611kJmol1 。断裂乙烷的碳碳。断裂乙烷的碳碳键需要能量键需要能量347kJmol1，这说明了碳碳，这说明了碳碳键断裂时大约只需键断裂时大约只需611347=264kJmol1 ，所以，所以键较键较键为弱，较易断裂。键为弱，较

3、易断裂。因此，因此，键的存在使烯烃具有较大的反应活泼性。键的存在使烯烃具有较大的反应活泼性。 碳碳双键碳碳双键二、烯烃的异构现象二、烯烃的异构现象 烯烃不仅存在烯烃不仅存在碳架异构碳架异构，还存在，还存在官能团位次官能团位次（重键位次）（重键位次）异构异构，均属于构造异构现象。，均属于构造异构现象。CH3CH2CHCH2CH3CHCHCH3CH3CCH2| | CH3 1-1-丁烯丁烯 2-2-甲基丙烯甲基丙烯 2-2-丁烯丁烯 （异丁烯）（异丁烯） 例如：例如： CCa a b b CCa b a b顺反异构现象顺反异构现象顺式顺式 反式反式CH3HHCCCH3CH3ClHCCCH3CH3C

4、H2CH3HCCCl 顺反异构体的分子构造是相同的，即分子顺反异构体的分子构造是相同的，即分子中各原子的连接次序是相同的，但分子中各原中各原子的连接次序是相同的，但分子中各原子在空间的排列方式（即子在空间的排列方式（即构型构型configuration）是不同的，这种异构现象属于是不同的，这种异构现象属于立体异构现象立体异构现象。例：例：三、烯烃的命名三、烯烃的命名 烯烃系统命名法命名原则如下：烯烃系统命名法命名原则如下：（A A）选择含有双键在内的最长碳链作为主链，）选择含有双键在内的最长碳链作为主链，支链作为取代基，根据主链所含碳原子数称为支链作为取代基，根据主链所含碳原子数称为“某烯某烯

5、”。（B B）将主链上的碳原子上从双键最靠边的一端）将主链上的碳原子上从双键最靠边的一端开始依次用阿拉伯数字开始依次用阿拉伯数字1，2，3，编号，双键编号，双键的位次用两个双键碳原子中编号小的碳原子的号的位次用两个双键碳原子中编号小的碳原子的号数表示，写在数表示，写在“某烯某烯”之前，并用半字线相连。之前，并用半字线相连。（C C）取代基的位次、数目、名称写在）取代基的位次、数目、名称写在“某烯某烯”名称之前，其原则和书写格式与烷烃相同。名称之前，其原则和书写格式与烷烃相同。丙烯丙烯propeneCH3CHCH2 CH2 CH2CH3CH2CHCH2(CH3) 2CCH2乙烯乙烯ethylen

6、e丁烯丁烯异丁烯异丁烯buteneiso-buteneCCHHH3CH3CCH2CH3HHCCCH2CH3顺顺-2-戊烯或（戊烯或（Z）-2-戊烯戊烯 反反-2-戊烯或（戊烯或（E）-2-戊烯戊烯CCCH3H3CHCH2CH3CCCH3H3CHCH2CH3(Z)-3-甲基甲基-2-戊烯戊烯 (E)-3-甲基甲基-2-戊烯戊烯（反（反-3-甲基甲基-2-戊烯）戊烯） （顺（顺-3-甲基甲基-2-戊烯）戊烯） 例：例： CC H3CCH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3(E)-3-3-甲基甲基-4-4-丙基丙基-3-3-辛烯辛烯 当烯烃主链的碳原子数多于十个时，命名时当烯烃主链的

7、碳原子数多于十个时，命名时汉字数字与烯字之间应加一个汉字数字与烯字之间应加一个“碳碳”字（烷烃不字（烷烃不加碳字），称为加碳字），称为“某碳烯某碳烯”，例如：，例如： CH3(CH2)3CHCH(CH2)4CH3 5- -十一碳烯十一碳烯烯烃顺反异构体的命名可采用两种方法烯烃顺反异构体的命名可采用两种方法顺反命名法和顺反命名法和Z Z，E E命名法命名法（1 1）顺反命名法：）顺反命名法： 两个双键碳原子中的两个相同原子两个双键碳原子中的两个相同原子或基团处于双键同一侧的，称为或基团处于双键同一侧的，称为顺式顺式(cis-)(cis-)，反之称为，反之称为反式反式(trans-)(trans-

8、)。书写。书写时分别冠以顺、反，并用半字线与化合时分别冠以顺、反，并用半字线与化合物名称相连。物名称相连。烯烃顺反异构体的命名烯烃顺反异构体的命名反反-3-甲甲基基-6-乙乙基基-4-辛辛烯烯例例:（2 2）Z，E- -命名法：命名法： 采用采用Z Z，E-E-命名法时，根据次序规则比较出命名法时，根据次序规则比较出两个双键碳原子上所连接的两个原子或基团的优两个双键碳原子上所连接的两个原子或基团的优先次序。当两个双键碳原子上的先次序。当两个双键碳原子上的“较优较优”原子或原子或基团都处于双键的同侧时，称为基团都处于双键的同侧时，称为Z式式（Z Z是德文是德文Zusammen的字首，同一侧之意）

9、；如果两个双的字首，同一侧之意）；如果两个双键碳原子上的键碳原子上的“较优较优”原子或基团处于双键两侧，原子或基团处于双键两侧，则称为则称为E式式（E E是德文是德文Entgegen的字首，相反之的字首，相反之意）。然后将意）。然后将Z Z或或E E加括号放在烯烃名称之前，同加括号放在烯烃名称之前，同时用半字线与烯烃名称相连。时用半字线与烯烃名称相连。 次序规则：次序规则： 为了表示分子的某些立体化学关系，需要确定有为了表示分子的某些立体化学关系，需要确定有关原子或基团的排列次序，这种方法称为次序规则。关原子或基团的排列次序，这种方法称为次序规则。次序规则的要点：次序规则的要点： （A A）将

10、与双键碳原子直接相连的原子按原子将与双键碳原子直接相连的原子按原子序数大小排列序数大小排列，大者为，大者为“较优较优”基团（基团（“较优较优”基团排在前面）；若为同位素，则质量高者定基团排在前面）；若为同位素，则质量高者定为为“较优较优”基团；未共用电子对（基团；未共用电子对（: :）被规定）被规定为最小（原子序数定为为最小（原子序数定为0 0）。例如，一些原子）。例如，一些原子的优先次序为（式中的优先次序为（式中“”表示优先于）：表示优先于）： IBrClSONCDH:HClClBr例例:(Z)-1,2-1,2-二氯二氯-1-1-溴乙烯溴乙烯 （B B）如果与双键碳原子直接相连的原子）如果与

11、双键碳原子直接相连的原子的原子序数相同，则需要再比较由该原子的原子序数相同，则需要再比较由该原子外推外推至相邻的第二个原子的原子序数，如至相邻的第二个原子的原子序数，如仍相同，再依次外推，直至比较出较优的仍相同，再依次外推，直至比较出较优的基团为止。依此则一些基团的依先次序为：基团为止。依此则一些基团的依先次序为：C(CH3)3CH(CH3)2CH2CH3CH3CH2ClCH2OHCH2NH2CH2CH3CH2CH3 C=CHHHCH3CH3C=CCH3 顺- 2 -戊烯 顺-3-甲基-2 -戊烯 (Z)- 2 -戊烯 (E)-3-甲基-2 -戊烯例：例： （C C）当基团含有双键或三键时，可

12、以认为）当基团含有双键或三键时，可以认为双双键和三键原子连接着两个或三个相同的原子键和三键原子连接着两个或三个相同的原子。CHCH2 相当于相当于 (C)例：例：|CCHH (C)H|COH 相当于相当于 COH|O |O(C)|(O)C=CCH3H CH2CH3CH=CH2 CH=CH2 CH2CH3HCH3C=C (E)-3-乙基乙基-1,3-戊二烯戊二烯 (Z)-3-乙基乙基-1,3-戊二烯戊二烯例：例： 当烯烃分子中去掉一个氢原子后，剩下的当烯烃分子中去掉一个氢原子后，剩下的基团称为烯基，常见的烯基有：基团称为烯基，常见的烯基有： CH2CH CH3CHCH 乙烯基乙烯基 丙烯基丙烯基

13、 CH2CHCH2 CH3C CH2|烯丙基烯丙基 异丙烯基异丙烯基 亚基亚基: : 有两个自由价的基称为亚基。有两个自由价的基称为亚基。 H2C= CH3CH= (CH3)2C= 亚甲基亚甲基 亚乙基亚乙基 亚异丙基亚异丙基 CH2 CH2CH2 CH2CH2CH2 亚甲基亚甲基 1,2- 亚乙基亚乙基 1,3- 亚丙基亚丙基命名命名练习练习:H3CHCH2CH2CH3CH2CCH2CH3CH3H1235674（ E）-5-5-甲基甲基-3-3-丙基丙基-2-2-庚烯庚烯 四、烯烃的物理性质四、烯烃的物理性质 烯烃在常温常压下的状态以及其沸点、烯烃在常温常压下的状态以及其沸点、熔点等都和烷烃

14、相似。含熔点等都和烷烃相似。含2-42-4个碳原子的烯个碳原子的烯烃为气体，含烃为气体，含5-185-18个碳原子的烯烃为液体。个碳原子的烯烃为液体。烯烃的相对密度都小于烯烃的相对密度都小于1 1。烯烃几乎不溶于。烯烃几乎不溶于水，易溶于非极性溶剂，如戊烷、四氯化水，易溶于非极性溶剂，如戊烷、四氯化碳。碳。 H3CHHH3CHCH3HH3C : 0 0.33 D b.p. 1oC 4oCm.p. -105.6oC -138.9oC 顺反异构体比较顺反异构体比较: :五、烯烃的化学性质五、烯烃的化学性质 1 1催化加氢催化加氢 在适当的催化剂存在下，烯烃与氢进行加成在适当的催化剂存在下，烯烃与氢

15、进行加成反应，生成相应的烷烃。例如：反应，生成相应的烷烃。例如： CH3CHCH2H2 CH3CH2CH3 Ni,25,5MPa 催化加氢亦称催化氢化，它是还原反应催化加氢亦称催化氢化，它是还原反应的一种形式。常用的催化剂为铂、钯和镍的一种形式。常用的催化剂为铂、钯和镍等金属。等金属。 催化加氢的机理还未完全研究清楚，通常催化加氢的机理还未完全研究清楚，通常认为氢吸附在金属的表面，烯烃也通过认为氢吸附在金属的表面，烯烃也通过p- -轨道轨道与金属络合，然后烯烃与氢加成。与金属络合，然后烯烃与氢加成。催化剂的作催化剂的作用是降低活化能。一般氢化为顺式加成。用是降低活化能。一般氢化为顺式加成。催化

16、加氢催化加氢机机理理 烯烃的加氢反应是个放热反应。一摩尔烯烃烯烃的加氢反应是个放热反应。一摩尔烯烃催化加氢放出的能量叫做氢化热，它的数值随烯催化加氢放出的能量叫做氢化热，它的数值随烯烃结构的不同而有所变化。烃结构的不同而有所变化。氢化热的大小反映了氢化热的大小反映了烯烃分子结构的稳定性烯烃分子结构的稳定性（氢化热越小表示分子越（氢化热越小表示分子越稳定），所以由氢化热数值的比较可以用来探讨稳定），所以由氢化热数值的比较可以用来探讨不同烯烃的稳定性。例：不同烯烃的稳定性。例： 顺顺-2-2-丁烯与反丁烯与反-2-2-丁烯的氢化产物都是丁烷，丁烯的氢化产物都是丁烷，它们的氢化热分别为它们的氢化热分别为119.7 119.7 和和115.5 kJ115.5 kJmolmol1 1，反式比顺式少放出反式比顺式少放出4.2kJ4.2kJmolmol1 1的能量，说明反式的能量，说明反式的内能比顺式低的内能比顺式低4.2kJ4.2kJmolmol1 1，意味着反，意味着反-2-2-丁烯丁烯较为稳定。较为稳定。氢化热氢化热2 2亲电加成反应亲电加成反应 烯烃具有双键，在分子平面双键位置的上方和烯烃具