第三章--烯烃资料.ppt

第三章烯烃,分子中含有一个碳碳双键的开链烃称为单烯烃，简称烯烃，如乙烯、丙烯等。烯烃比相同碳原子数的烷烃少两个氢原子，属于不饱和烃，通式为CnH2n。碳碳双键是烯烃的官能团。,第一节烯烃的结构,碳碳双键是烯烃的官能团，也是烯烃结构的特征。一、乙烯的结构乙烯的分子式是C2H4，乙烯分子中的所有原子均在同一个平面上，每个碳原子只与三个原子相连，各个价键之间的角度和键长如下：,杂化轨道理论认为,乙烯分子中的碳原子在成键时发生了sp2杂化，杂化过程如下：,S轨道成分的增加使sp2杂化碳原子的电负性大于sp3杂化碳原子。,甲烷分子中的碳原子在成键时发生了sp3杂化：,碳原子的sp3和sp2杂化轨道,未参与杂化的P轨道的形态和位置？,二、乙烯分子中碳碳双键的形成,键和键的形成,成键原子的p轨道平行侧面重叠(肩并肩)形成的共价键叫做键。,键,乙烯分子中碳碳双键的形成,碳碳双键是由一个键和一个键组成的（注意C=C中两条短线的含义）。为什么碳碳双键比单键短？因为电子和电子把两个碳原子吸引在一起，核间距变短，故碳碳双键的键长比单键要短。,键和键的特征,键的重叠程度比键要小得多，键能也小，故键不如键牢固。电子云分散在键所在平面上下两方，离碳原子核较远，故键容易断裂，因此烯烃具有较大的活泼性。键可以自由旋转，而键不能自由旋转，故碳碳双键不能自由旋转。,第二节烯烃的同分异构体和命名,1、构造异构：分子中的原子或原子团的结合顺序不同而引起的异构现象。有碳链异构和双键位置异构之分。,如丁烯的三个同分异构体为：,其中和互为碳链异构体.和互为双键位置异构体。,烯烃同分异构体的写法：如C5H10先写出碳链异构,CCCCCCCCCCCC,再写出各碳链异构的双键位置异构体,C=CCCCCC=CCCC=CCCCC=CCCCC=C,C,C,C,C,C,C,C,两个相同基团处于双键同侧叫做顺式，反之则为反式。这种由于双键的碳原子连接不同基团而形成的异构现象叫做顺反异构现象，形成的同分异构体叫做顺反异构体。顺反异构体是不同构型的化合物，它们具有不同的物理性质和化学性质。,2、顺反异构,烯基的命名烯烃去掉一个H后的一价基团。CH2CH乙烯基CH2CHCH2烯丙基CH3CHCH丙烯基CH3CCH2异丙烯基,烯烃的命名,烯烃常采用习惯命名法命名。,正丁烯异丁烯异戊二烯,系统命名法（IUPAC）命名原则：选择含碳碳双键最长的碳链作主链，根据碳原子数目称为某烯。编号从靠近双键一端开始，把双键上第一个碳原子编号加在烯烃名称前表示双键位置。以双键碳原子中编号小的数字标明双键的位次，并将取代基的位次、名称及双键的位次写在烯的名称前面。,例,3，5-二甲基-2-乙基-1-庚烯,（选择含有双键的最长碳链为母体）,3-甲基-6-乙基-4-辛烯,（双键居中，两种编号相同甲基占较小位次）,2-甲基-4-乙基-2，4-己二烯,（两个双键和取代基都符合“最低系列”）,顺反异构体的命名,由于双键不能自由旋转，且双键两端碳原子连接的四个原子处于同一平面上，因此，当双键的两个碳原子各连接不同的原子或基团时，就有可能生成两种不同的异构体。,顺式和反式哪个稳定?,顺式位阻大，反式更稳定。,烯烃的物理性质,烯烃在常温、常压下的状态、沸点和熔点都和烷烃相似。烯烃C2-C4为气体，C5-C18为液体，C18以上为固体。烯烃的相对密度都小于1，略大于烷烃。烯烃几乎不溶于水，但易溶于有机溶剂，如苯、四氯化碳和乙醚等。随着C原子的增加，沸点升高，密度增大。熔点与对称性有关，顺式熔点比反式低，沸点比反式高。,烯烃的化学性质,（一）加成反应,1、催化加氢（催化氢化）烯烃在铂、镍等金属催化剂存在下，可以与氢加成而生成烷烃，同时放出大量的热。,反应机理：属于还原反应，氢分子断裂成氢原子，键活化，烯烃与氢原子结合生成烷烃。烯烃的相对稳定性可以通过比较烯烃氢化时放出的热量(氢化热)来得出。,1-丁烯126.8KJ/mol顺-2-丁烯119.7KJ/mol反-2-丁烯115.5KJ/mol,烯烃的氢化热越高，所含能量越大，越不稳定。稳定性顺序为：反-2-丁烯顺-2-丁烯1-丁烯,应用：汽油中常混有少量烯烃，故不稳定，影响油品稳定性，加氢能使其稳定。,2加卤素烯烃可与卤素在双键处发生加成反应。可用于鉴别烯烃：常温下，烯烃与溴的四氯化碳溶液反应使溴的红棕色很快褪去。,反应机理：带正电荷的溴分子向乙烯靠近时，受到电子的影响发生极化，与电子形成一个不稳定的络合物，同时离解出一个溴负电子，然后溴负电子从环的反面与碳原子结合，生成二溴乙烷。,3加卤化氢（1）与卤化氢反应。,反应活性:HIHBrHCl,反应机理：该反应为亲电加成反应，由带正电荷的亲电试剂进攻而引起的加成反应。,（2）马氏规则通常将双键两端连接不同烃基的烯烃称为不对称烯烃。当不对称烯烃与HX等极性试剂加成时，得到两种加成产物。其中主要产物是氢原子或带部分正电荷的部分加到含氢较多的双键碳原子上，这是1898年俄国科学家马尔可夫尼柯夫发现的一条经验规则，叫做马尔可夫尼柯夫规则，简称马氏加成规则。（两种解释方法）,过氧化物效应在日光或过氧化物存在下，烯烃与HBr的加成的取向正好与马尔可夫尼可夫规律相反。例如：,4、加硫酸烯烃可与浓硫酸反应，生成烷基硫酸。,用来生产乙醇、异丙醇、叔丁醇,5、水化,烯烃可直接水化得到醇。CH2=CH2H2OCH3CH2OH,H3PO4,7.18.1MPa280300,6、加次卤酸(HOX)CH2=CH2+HOClCH2CH2,Cl,OH,不对称烯烃与次卤酸反应同样符合马氏加成规则。,（二）氧化反应1、催化氧化,烯烃和炔烃可以被高锰酸钾氧化，氧化产物视烃的结构和反应条件的差异而不同。（1）用碱性高锰酸钾氧化,反应后高锰酸钾溶液的紫色褪去，生成褐色二氧化锰沉淀。因此是鉴别碳碳双键的常用方法之一。,2、高锰酸钾氧化,(2)用酸性KMnO4氧化，反应更快，得到碳链断裂的氧化产物。反应规律见书P36。,由于氧化产物保留了原来烃中的部分碳链结构，因此通过一定的方法，测定氧化产物的结构，便可推断烯烃和炔烃的结构。,（三）聚合反应,含有双键或叁键的化合物以及含有双官能团或多官能团的化合物在合适的条件下（催化剂、引发剂、温度等）发生加成或缩合等反应，使两个分子、叁个分子或多个分子结合成一个分子的反应称为聚合反应，又称为加成聚合反应。,由两种或两种以上不同单体进行聚合的反应称为共聚反应。,（四）-氢原子反应,和官能团直接相连的碳原子叫做-碳原子，-碳原子上的氢原子叫做-氢原子。-氢原子的地位特殊，它受双键的影响，具有活泼性质。和一般烷烃的氢不同，-氢原子容易发生取代反应和氧化反应。,1、-氢的氯代反应,有-氢原子的烯烃和氯在高温作用下，发生-氢原子被氯取代的反应，得到的是取代产物而不是加成产物。,反应条件对反应产物的影响，见P37,2、-氢的氧化反应,烯烃的-氢原子被氧化，丙烯在一定条件下，可被氧化为丙烯醛。若条