环烷烃和烯烃烯烃PPT课件

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,.,1,烯烃(alkene)：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ethene,1,3-丁二烯1,3-butdiene,-胡萝卜素-Carotene,1,.,1,3.1烯烃的结构,基态,激发,激发态,杂化,sp2杂化轨道,每个sp2杂化轨道含1/3s成分和2/3p成分,1.碳原子轨道的sp2杂化,p轨道,3个sp2杂化轨道处同一平面，夹角1200p轨道垂直于3个sp2轨道的平面,p,sp2,sp2,sp2,2,.,1,2.碳碳双键的形成,“肩并肩”,“头碰头”,乙烯分子中的键和键：,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,.,1,3.键的特点,1.侧面重叠，键不牢固；（键键能：251.5kJ/mol；键键能：362.5kJ/mol）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,2个双键碳、与双键相连的4个原子必在同一个平面上。,4,.,1,3.2烯烃的通式和同分异构,1.通式,单烯烃的通式：CnH2n，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,C4H4NOCl,.,1,2.同分异构,(1)构造异构(如:C4H8),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,.,1,(2)顺反异构(cis-transisomer):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,.,1,3.3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,.,1,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-butene,举例：,10,.,1,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,.,1,2.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,.,1,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。,IBrClSFONCDH,13,.,1,(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,.,1,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,.,1,3.4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3.50.9熔点-139-106偶极矩C.m1.110-300,16,.,1,二、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,.,1,（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=YorXY,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,.,1,1.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、CaCO3、BaSO4等负载)RaneyNi(骨架镍)Ni(Al)+NaOHNi+NaAlO2+H2,19,.,1,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kJmol-1,137.2125.9118.8112.5,119.5115.3,20,.,1,2.烯烃的亲电加成（electrophilicaddition）反应,21,(1)加卤化氢,反应活性顺序：HIHBrHCl,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：,.,1,22,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。,21,.,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,.,1,24,诱导效应（inductiveeffect）（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。,.,1,25,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、-CF3、-NO2等。,.,1,26,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。,.,1,27,过氧化物效应（peroxideeffect）,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,.,1,(2)加卤素（Br2、Cl2）,28,烯烃的鉴别现象：化合物A5溴的CCl4溶液红棕色马上褪去结论：化合物A中可能存在“C=C”,.,1,(3)加硫酸(HOSO2OH),29,符合马氏规则,应用乙醇和异丙醇的工业