高中化学 烯烃的探索烯烃（四）课件.ppt

烯烃 一 烯烃的结构 烯烃 分子中含有碳碳双键的碳氢化合物 烃 r 烷基 氢 分类 单烯烃 含有一个双键 通式 cnh2n 多烯烃 二烯烃 累积二烯烃 h2c c ch2 孤立二烯烃 h2c chch2ch2ch ch2 共轭二烯烃 h2c chch ch2 烯烃的结构 双键碳的杂化方式 sp2杂化 两个碳原子成键 形成一个 键和一个 键 两个碳原子之间增加了一个 键 也增加原子核对电子的吸引力 使碳原子间靠的更近 键长比单键键长短 键是由两个p轨道侧面重叠而成 重叠的程度比 键小的多 所以 键比较容易破裂 键的电子云分散在平面的两侧 原子核对 电子的束缚力较小 具有较大的流动性 比较容易激化 而发生反应 键没有轴对称 以双键相连的两个原子之间 不能自由旋转 二 烯烃的同分异构和命名 1 构造异构 包括碳链异构和双键的位置异构 例如 c5h10 碳链异构 官能团位置异构 戊烯 2 甲基 1 丁烯 3 甲基 1 丁烯 2 戊烯 2 甲基 2 丁烯 2 顺反异构 立体异构 顺反异构 立体异构 由于双键旋转受阻 构造相同的分子中的原子在空间排列方式的不同所造成的异构现象 顺 2 丁烯 反 2 丁烯 一般反式异构体比较稳定 反 2 丁烯比顺 2 丁烯稳定4 6kj mol 3 命名 选择包含c c双键在内的最长碳链为主链 命名为 某 烯从靠近双键的一端起编号双键的位次必须表明 只写出双键两个原子中位次较小的一个 放在烯烃名称的前面其他同烷烃的命名原则 2 4 二甲基 2 己烯 3 甲基 2 乙基 1 丁烯 若分子中两个双键碳原子均与不同的基团相连 这时会产生两个立体异构体 可以采用z e构型来标示这两个立体异构体 即按顺序规则 两个双键碳原子上的两个顺序在前 大 的原子 或基团 同在双键一侧的为z构型 在两侧的为e构型 e 顺反异构体命名 曾采用顺 反来标示双键的构型 规定连在两个双键碳原子上的相同或相似的基团处于双键同侧称为顺 处在双键异侧称为反 由于该法在判断相似基团时会出现一些混淆 现在大都采用z e构型标示 z 2 2 5 三甲基 3 己烯 e 5 甲基 3 丙基 2 庚烯 3 溴 丙烯 2 戊烯 2 甲基 3 2 氯乙基 1 4 二氯 e 3 辛烯 4 甲基 3 7 二氯 z 烯丙基溴 4e 2 甲基4 乙基 2 4 己二烯 下列基团的先后次序 烯基烯烃去掉一个氢原子 称为某烯基 enyl 烯基的编号从带有自由价 freevalence 的碳原子开始 烯基的英文名称用词尾 enyl 三 烯烃的物理性质 烯烃的物理性质与烷烃很相似 1 随着分子量的增加 烯烃的沸点和熔点升高 3 一些烯烃分子具有较小的极性 这主要是由于烯键碳原子和烷基取代基碳原子的杂化轨道电负性不相等 spn杂化轨道中 n越小 s轨道成分大 电负性就大 s sp sp2 sp3 p 2 难溶于水 易溶于有机溶剂 bp 3 7 cmp 138 9 c bp 0 9 cmp 105 5 c 0 0 33d 0 0 33d 四 烯烃的化学性质 烯烃的结构 烯烃的双键是由一个 键和一个 键组成 加成反应 氧化反应 聚合反应 氢的卤化反应 四 烯烃的化学性质 4 1烯烃的亲电加成反应 烯烃的 电子容易给出 受亲电试剂的进攻 发生亲电加成反应 亲电试剂 缺电子的物种 例如 h 正离子 lewis酸 1 与卤素的加成 邻二卤代烃 这类反应可以用来检验烯烃和其他的不饱和化合物的存在 4 甲基 2 戊烯 4 甲基 2 3 溴戊烷 烯烃与溴在不同介质中的反应结果 b 反应分两步进行 形成正离子中间体为反应的诀速步骤 一些典型烯烃加成的相对反应速率烯烃h2c ch2ch3ch ch2 ch3 2c ch2brch ch2相对速率123 0 04 烷基 供电子取代基 a 反应是亲电加成 反应机理 产物是反式加成产物 络合物 环状溴鎓离子 c 反式加成 反应机理 亲电加成 通过环正离子中间体 反应分两步进行的反式加成 b 与氯反应 卤素作为亲电试剂的活性顺序 f2 cl2 br2 i2 3 3 二甲基 1 丁烯 3 3 二甲基 1 2 二氯丁烷 icl ibr可以作为亲电试剂 氟太活泼 反应剧烈 放出大量的热 使烯烃分解 碘与烯烃不发生离子型反应 2 与卤化氢加成 卤化氢气体或发烟氢卤酸 反应溶剂 中等极性的溶剂 如冰醋酸 hx对烯烃的加成活性顺序 hi hbr hcl 区域选择性 regio selectivity 键的形成或断裂有两种以上取向而主要有一种产物生成 马尔科夫尼科夫 markovnikov 规则 卤化氢等极性试剂与不对称烯烃的离子型加成反应 酸中的氢原子加在含氢较多的双键碳原子上 卤素或其他原子加在含氢较少的双键碳原子上 反应机理 碳正离子 碳正离子的稳定性 碳正离子的稳定性 电荷愈分散 碳正离子的稳定性愈强 碳正离子的结构 sp2杂化方式 a 诱导效应 烷基碳为sp3 供电子效应 诱导效应 分子中引入一个原子或基团后 使分子中的电子云密度分布发生变化 而这种变化不但发生在直接部分部分 也可以影响到不相连的部分 这种因某一原子或基团的极性 键的电子沿着原子链向某一方向移动的效应称为诱导效应 诱导效应是指 电子的偏移 b 共轭效应 p超共轭 超共轭 超共轭效应的电子转移的取向 超共轭的大小 与p轨道或 轨道相邻的碳上的c h键的多少有关 c h键越多 超共轭效应越大超共轭效应的大小 ch3 rch2 r2ch r3c 自由基的稳定顺序 自由基的碳为sp2杂化方式 影响卤化氢与不同烯烃加成反应的反应因素 a 烯烃双键碳上烷基取代基越多 反应活性越高 ch3ch chch3ch3ch ch2ch2 ch2 b 双键碳上带有吸电子取代基集团 如cf3 no2 cn cooh等 这些吸电子基降低双键碳原子上的电荷密度 也降低了碳正离子的稳定性 使亲电加成反应变难 反马氏规则产物 c 双键碳上含有x o n等具有孤对电子对的原子或基团时 1 取代基为卤原子时 吸电子诱导效应和给电子共轭效应 吸电子诱导效应大于给电子共轭效应 降低了烯烃的反应活性 马氏规则产物 2 取代基为含o n原子的集团 oh or ocor nr2 nhr nhcor 时 吸电子诱导效应小于给电子共轭效应 增加了双键的电子云密度 加快了反应活性 马氏规则产物 一般烯烃的反应活性 r2nch ch2 roch ch2 rch ch2 ch2 ch2 xch ch2 o2nch ch2 烷基迁移 负氢迁移 碳正离子重排 写出hi与下列各化合物反应的主要产物 3 与硫酸反应 烯烃和冷硫酸混合 在室温下就能发生反应 生成透明的硫酸氢酯溶液 加水稀释 加热水解可得到相应的醇 硫酸氢乙酯 工业上常用种方法制备乙醇 异丙醇 叔丁醇 4 在酸催化下与水反应 烯烃在酸的催化下也可以直接加水生成醇 5 与有机酸 醇 酚反应 300oc 7mpa 强的有机酸较容易与烯烃发生反应 而弱的有机酸 醇 酚只有在强酸 h2so4 tsoh hbf4 的催化下 才能发生加成反应 乙酸乙酯 叔丁醇甲醚 写出下列反应的反应机理 6 与次卤酸 hox 的反应 氯或溴在稀水溶液中或碱性稀水溶液中与烯烃发生加成反应 得到 卤代醇 1 氯 2 丙醇 7 与乙硼烷的加成反应 硼氢化反应 乙硼烷 无色 有毒 气体 在空气中可以自然 三烷基硼烷 反马氏加成产物 顺式加成 一级醇 不经过碳正离子中间体 4 2自由基加成反应 过氧化物 反马氏加成产物 链引发 链增长 链终止 hcl hi不能进行自由基加成反应 4 3烯烃的氧化反应 1 环氧化反应 常用过氧酸 过氧乙酸 过氧苯甲酸 间氯过氧苯甲酸等 环氧乙烷 2 用kmno4 oso4氧化 碱性或中性 顺式二醇 酮 酸 在这反应中 高锰酸钾溶液的紫色退去 生成棕褐色二氧化锰沉淀 可以用来鉴定不饱和烃 3 臭氧氧化 烯烃溶剂在惰性溶剂中 在低温下通入臭氧 可发生加成反应 生成臭氧化物 经进一步处理 分解成醛 酮 臭氧化物 易爆炸 不分离 有a b两个化合物 其分子式都为c6h12 a经臭氧化 并与锌和酸反应后得乙醛和甲基乙基酮 b经高锰酸钾氧化后只得到丙酸 请写出a b的结构式 4 加氢反应 催化剂 催化剂 catalyst pt pd ni等过渡金属 非均相催化剂 c6h5 3p 3rhcl等 均相催化剂 a 催化剂表面积的增大 有利于氢化反应 过渡金属固定在有较大表面积的载体上 如 活性碳 al2o3等 pt c pd c raneyni等 b 加氢反应多数为顺式加成 c 碳碳双键上取代基越多 空间阻碍越大 越不易被催化剂吸附 氢化速率越小 在顺反异构体中反式异构体比顺式稳定 氢化热 顺 反顺 2 丁烯 118 9kj mol 1 反 2 丁烯 114 7kj mol 1 烯烃的加氢反应是放热反应 氢化热 1mol烯烃与氢气加成所放出的热量 催化剂的加入不改变烯烃的氢化热 氢化热越小 烯烃越稳定 烯烃的稳定性 比较三种烯烃异构体的氢化热 氢化热 2 甲基2 丁烯 2 甲基1 丁烯 3 甲基1 丁烯稳定性顺序 2 甲基2 丁烯 2 甲基1 丁烯 3 甲基1 丁烯 因此 烯烃双键上烷基取代基越多 氢化热越小 烯烃越稳定