烯烃学习教案

1、会计学1烯烃烯烃(xtng)第一页，共46页。第2页/共46页第二页，共46页。CH3CH2CH CH2CH3CHCHCH3CH2CCH3CH31-丁烯2-丁烯2-甲 基丙烯其中其中(qzhng)1-丁烯与丁烯与2-丁烯是官能团双键的位置丁烯是官能团双键的位置不同而产生的异构，成为官能团位置异构，简称位置不同而产生的异构，成为官能团位置异构，简称位置异构。异构。第3页/共46页第三页，共46页。烯烃烯烃(xtng)的命名的命名烯烃的命名烯烃的命名(mng mng)一般采用一般采用IUPAC系统命名系统命名(mng mng)法。其命名法。其命名(mng mng)规则如下：规则如下：(2)碳链编号

2、时碳链编号时,应从应从靠近双键靠近双键的一端开始，并以双键的一端开始，并以双键碳原子中编号较小的数字表示双键的位次，写在烯碳原子中编号较小的数字表示双键的位次，写在烯烃名称的前面烃名称的前面;(3)其它同烷烃的命名规则。其它同烷烃的命名规则。第4页/共46页第四页，共46页。3-甲基甲基-2-乙基乙基-1-戊烯戊烯2,4-二甲基二甲基-3-己烯己烯2-甲基甲基-3-十三碳烯十三碳烯例：CH3CH2CHCCH2CH3CH3CH2CH3CHCHCCH3CH3CH2CH3CH3CHCHCH3CH(CH2)8CH3第5页/共46页第五页，共46页。双键上的碳采取双键上的碳采取 sp2杂化杂化,形成处于

3、同一平面形成处于同一平面(pngmin)上的三个上的三个 sp2 杂化轨道杂化轨道1.以乙烯以乙烯(y x)为例为例3.2 3.2 烯烃烯烃(xtng)(xtng)的结构的结构图图 sp2杂化轨道和乙烯的杂化轨道和乙烯的 键键乙烯分子所有的碳和氢原子都分布在同一平面乙烯分子所有的碳和氢原子都分布在同一平面.(1) 乙烯的乙烯的 键键第6页/共46页第六页，共46页。(2) 乙烯乙烯(y x)的的键键 键不能自由键不能自由(zyu)旋转旋转第7页/共46页第七页，共46页。CCHHHHHHC-C 键键C-C 键键电子云不易电子云不易(b y)(b y)与外界接近与外界接近电子云暴露电子云暴露(b

4、ol)(bol)在外，易接近亲电试剂在外，易接近亲电试剂 键具有键具有(jyu)较大的反应活性较大的反应活性第8页/共46页第八页，共46页。2. 顺反异构现象顺反异构现象(xinxing)(立体异立体异构现象构现象(xinxing)第9页/共46页第九页，共46页。只要任何一个双键碳原子所连接的两个只要任何一个双键碳原子所连接的两个(lin )取取代基是相同的，就不存在顺反异构体。代基是相同的，就不存在顺反异构体。（1）顺反异构体的命名）顺反异构体的命名(mng mng)顺反异构体命名时，常把两个双键碳原子上所连接的两个顺反异构体命名时，常把两个双键碳原子上所连接的两个相同或近似的基团在双键

5、同一侧称为相同或近似的基团在双键同一侧称为(chn wi)顺式，顺式，在双键异侧称为在双键异侧称为(chn wi)反式。命名时在化合物的名反式。命名时在化合物的名称前加一顺称前加一顺(cis-)或反或反(trans-)字表示字表示.如：如：CCCH3HCH3HCCCH3HCH3H顺-2-丁烯反 -2-丁烯第10页/共46页第十页，共46页。顺反异构体，因几何顺反异构体，因几何(j h)形状（结构）不同形状（结构）不同，物理性质不同。，物理性质不同。如下列如下列(xili)结构没有顺反异构结构没有顺反异构CH3CH2HHHHCH3CH2HH具有顺反异构现象的除了烯烃外具有顺反异构现象的除了烯烃外

6、,常见的还常见的还包括亚胺包括亚胺 、偶氮、偶氮 N=N 等含有等含有双键的化合物以及碳环化合物等双键的化合物以及碳环化合物等.CN第11页/共46页第十一页，共46页。BrCH3ClHHCH3CH2OHCl现一般采用现一般采用(ciyng)Z、E命名法。命名法。 IUPAC规定规定: E -Entgegen-表示表示“相反相反”， Z - Zusammen-表示表示“共同共同”。 由次序规则分别比较出同一碳上的两个取代基团的优先次序由次序规则分别比较出同一碳上的两个取代基团的优先次序，较优基团或原子在碳碳双键的同侧称为，较优基团或原子在碳碳双键的同侧称为Z，反之称为，反之称为E。第12页/共

7、46页第十二页，共46页。E-Z标记标记(bioj)法法次序次序规则规则:第13页/共46页第十三页，共46页。(Z) -1-氯氯-2-溴丙烯溴丙烯(bn x)(E)-3-甲基甲基-4-乙基乙基-3-庚烯庚烯(Z)-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯(y x)例例1:例例2:例例3:CCBrH3CClHCCH3CCH2CH2CH3CH2CH3CCBrClClHCH3CH2第14页/共46页第十四页，共46页。CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH2CH3BrClClH注意注意: 顺反和顺反和Z E是两种命名方法是两种命名方法(fngf)，在一，在一般情况下，顺式异构体可称作般情况下，顺式异构

8、体可称作Z构型，反式可称做构型，反式可称做E构构型。如：型。如：(E)- 或 顺-(Z)- 或 反-但两者并不完全等同但两者并不完全等同(dngtng)，有时矛盾。如：，有时矛盾。如： 顺-2-丁烯或 (Z)-2-丁烯CH3HCH3H第15页/共46页第十五页，共46页。五、五、 烯烃烯烃(xtng)的物理的物理性质性质第16页/共46页第十六页，共46页。六、烯烃六、烯烃(xtng)的化学性的化学性质质双键的存在使烯烃具有很大的化学活泼性，碳碳双键成为这类化合物的反应中心。烯烃主要发生加成、取代、氧化双键的存在使烯烃具有很大的化学活泼性，碳碳双键成为这类化合物的反应中心。烯烃主要发生加成、取

9、代、氧化 三大类反应，其中最典型的反应就是双键中的三大类反应，其中最典型的反应就是双键中的键断开键断开(dun ki)，生成两个更强的，生成两个更强的键，即在双键碳上各加一个原子或基团。这样的反应叫做加成反应。键，即在双键碳上各加一个原子或基团。这样的反应叫做加成反应。1.催化催化(cu hu)加氢加氢在催化剂铂、钯、镍等存在下，烯烃与氢加成得到烷烃，这种反应称为催化加氢，它是一种还原反应。在催化剂铂、钯、镍等存在下，烯烃与氢加成得到烷烃，这种反应称为催化加氢，它是一种还原反应。CH3CH=CH2H2Pt / CCH3CH2CH3H2Ni+第17页/共46页第十七页，共46页。 在进行催化加氢

10、时在进行催化加氢时,常将烯烃先溶于适当的溶剂（如乙醇，乙酸等）常将烯烃先溶于适当的溶剂（如乙醇，乙酸等）,然后和催化剂一起在搅拌然后和催化剂一起在搅拌(jiobn)下通入氢气。下通入氢气。催化剂一般制成高度分散的粉末状，还负载于载体催化剂一般制成高度分散的粉末状，还负载于载体. 大部分催化加氢都是顺式加成大部分催化加氢都是顺式加成 ,即新的即新的C-H键都形成于双键的同侧。键都形成于双键的同侧。第18页/共46页第十八页，共46页。2.亲电加成反应亲电加成反应(ji chn fn yn) 烯烃具有双键，在分子平面双键位置烯烃具有双键，在分子平面双键位置(wi zhi)的上方的上方和下方都有较大

11、的和下方都有较大的电子云，容易受到带正电或带部分电子云，容易受到带正电或带部分正电荷的亲电试剂的攻击而发生反应。由亲电试剂的作正电荷的亲电试剂的攻击而发生反应。由亲电试剂的作用而引起的加成反应叫做亲电加成反应。用而引起的加成反应叫做亲电加成反应。电子云加成反应往往是放热反应电子云加成反应往往是放热反应,往往需要较低的活化往往需要较低的活化能。所以烯烃容易发生加成反应是烯烃的一个特征反应能。所以烯烃容易发生加成反应是烯烃的一个特征反应.第19页/共46页第十九页，共46页。(1)与卤化与卤化(l hu)氢的加成氢的加成:CC+ HXCXCHX = Cl, Br, I反应反应(fnyng)机理：机

12、理：亲电加成亲电加成第一步的反应第一步的反应(fnyng)速度慢，为速率控制步骤速度慢，为速率控制步骤。CC+CXCHHXCCH慢慢快快X第20页/共46页第二十页，共46页。CH3CCH3CH2CH3C+CH3CH3CH3CHCH3CH2ClClCH3CCH3CH3ClCH3CHCH3CH2ClH+则对于则对于(duy)(主主)(次次)马尔科夫尼科夫规则：卤化氢等极性试剂与不对称烯马尔科夫尼科夫规则：卤化氢等极性试剂与不对称烯烃的离子型加成反应，酸中的氢原子烃的离子型加成反应，酸中的氢原子(yunz)加到含加到含氢较多的双键碳原子氢较多的双键碳原子(yunz)上，而卤原子上，而卤原子(yun

13、z)或其他原子或其他原子(yunz)及基团加在含氢较少或不含氢的及基团加在含氢较少或不含氢的双键碳原子双键碳原子(yunz)上。上。马氏规则的适用范围是双键碳上有给电子基团的烯烃。如果双键碳上有吸电子基团如马氏规则的适用范围是双键碳上有给电子基团的烯烃。如果双键碳上有吸电子基团如CF3、CN、COOH、NO2等，多数情况下是反马氏规则的。如烯烃双键碳上含有等，多数情况下是反马氏规则的。如烯烃双键碳上含有X、O、N等有孤对电子对的原子或基团，加成产物等有孤对电子对的原子或基团，加成产物(chnw)仍符合马氏规则。仍符合马氏规则。第21页/共46页第二十一页，共46页。 碳正离子的结构碳正离子的结

14、构(jigu)和稳定性和稳定性分析分析:乙基碳正离子乙基碳正离子的空的空p p轨道轨道(gudo):(gudo):第22页/共46页第二十二页，共46页。按照静电学，一个带电体系按照静电学，一个带电体系(tx)的稳定性决定的稳定性决定于其电荷的分布情况，电荷越分散，体系于其电荷的分布情况，电荷越分散，体系(tx)越稳定。越稳定。 由于诱导效应和超共轭效应，和由于诱导效应和超共轭效应，和sp2杂化碳原子相连杂化碳原子相连的甲基及其它烷基的甲基及其它烷基(wn j)都有给电子性或供电性都有给电子性或供电性(与相连的与相连的氢原子比较氢原子比较)，烷基，烷基(wn j)将电子云推向正碳原子，就减低将

15、电子云推向正碳原子，就减低了正碳原子的正电性，或者说，它的正电荷并不是集中在了正碳原子的正电性，或者说，它的正电荷并不是集中在正碳原子上，而是分散到所连接的烷基正碳原子上，而是分散到所连接的烷基(wn j)上。上。第23页/共46页第二十三页，共46页。CH3CCH3CH3CH3CCH3HCH3CHHHCHH+ 比较伯、仲、叔碳正离子和甲基碳正离子的构造比较伯、仲、叔碳正离子和甲基碳正离子的构造式可看出，带正电的碳原子上取代基越多，正电荷式可看出，带正电的碳原子上取代基越多，正电荷越分散，因而越稳定。因而它们越分散，因而越稳定。因而它们(t men)的稳定性的稳定性顺序如下：顺序如下：即即 叔

16、叔(3)R+ 仲仲 (2)R+ 伯伯 (1)R+ CH3+第24页/共46页第二十四页，共46页。由此推导由此推导(tudo)得到烯烃与质子酸加成反应得到烯烃与质子酸加成反应的相对活性顺序为：的相对活性顺序为： (CH3)2C=C(CH3)2(CH3)2C=CH2CH3CH=CHCH3CH3CH2CH=CH2CH3CH=CH2CH2=CH2CH2=CHCl第25页/共46页第二十五页，共46页。 比较比较(bjio)(bjio)下列碳正离子的稳定性下列碳正离子的稳定性, ,由由大到小顺序排列大到小顺序排列: :CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH2CHCH2CH3CH3CH2C(CH3)2

17、(a)(b)(c)1.+c b a(a)(b)(c)CH3CH3CH2+2.b a c第26页/共46页第二十六页，共46页。(2) 与与H2SO4的加成的加成CH3CH3CCH2H2SO4CH3CH3CCH3OSO3H+第27页/共46页第二十七页，共46页。此反应可用于烯烃此反应可用于烯烃(xtng)与烷烃与烷烃的分离的分离CH3CH2OSO3HOH2CH3CH2OH+(3)与与H2O加成加成CCOH2CCOHHH+由于中间体碳正离子可以和水中杂质由于中间体碳正离子可以和水中杂质(zzh)作用作用,因此副产物多，因此副产物多，另外碳正离子可重排，产物复杂，故此方法缺乏制备醇的工业价另外碳正

18、离子可重排，产物复杂，故此方法缺乏制备醇的工业价值，但合成题中也常用。值，但合成题中也常用。第28页/共46页第二十八页，共46页。(4)与卤素与卤素(l s)的加的加成成溴的溴的 CCl4 溶液为黄色溶液为黄色,它与烯烃加成后形成二溴化它与烯烃加成后形成二溴化物即转变为无色。褪色反应很迅速，是检验碳碳双键物即转变为无色。褪色反应很迅速，是检验碳碳双键(shun jin)是否存在的一个特征反应。是否存在的一个特征反应。CH3CH=CH2Br2CCl4CH3CHCH2BrBr第29页/共46页第二十九页，共46页。反式加成的历程反式加成的历程(lchng)环状溴环状溴鎓鎓离子离子(lz)(lz)

19、12第30页/共46页第三十页，共46页。(5)与与HO-Br或或HO-Cl的加成的加成加成反应加成反应(ji chn fn yn)的结果的结果,双键上加上双键上加上了一分子次溴酸了一分子次溴酸(HO-Br)或次氯酸或次氯酸(HO-Cl),所以叫和所以叫和次卤酸的加成次卤酸的加成.实际上是烯烃和卤素在水溶液中的加实际上是烯烃和卤素在水溶液中的加成。此反应可以在含双键的化合物中同时引入成。此反应可以在含双键的化合物中同时引入X和和OH两个官能团。两个官能团。CH3CH=CH2CH3CHCH2BrOHBrOH+ + -第31页/共46页第三十一页，共46页。CH3CH3CCH2HOBrCH3CH3

20、CCH2BrHO+例：例：第32页/共46页第三十二页，共46页。3. 自由基加成自由基加成过氧化物过氧化物(u yn hu w)效应效应只有只有HBr有过氧有过氧化物化物(u yn hu w)效应效应第33页/共46页第三十三页，共46页。预测下列反应预测下列反应(fnyng)的主要的主要产物产物:CH3BrHCH3BrHROOR+1.2.CH3BrCH3Br第34页/共46页第三十四页，共46页。4. 硼氢化硼氢化氧化氧化(ynghu)反应反应RCHCH2BH3B2H6(RCH2CH2)3B或H2O2OHOH2RCH2CH2OH(RCH2CH2O)3B硼氢化硼氢化氧化反应的特点：具有反马氏

21、规律加成取向氧化反应的特点：具有反马氏规律加成取向(q xin)，立体化学上为顺式加成，且无重排产物生成。，立体化学上为顺式加成，且无重排产物生成。总结果总结果(ji gu)相当于是在双键上反马式加一分子相当于是在双键上反马式加一分子H2O第35页/共46页第三十五页，共46页。C CH H2 2C CH H= =C CH H2 2H H+ +H H2 2O O1 1) ) B BH H3 32 2) )H H2 2O O2 2/ /O OH H- -C CH H2 2C CH HC CH H3 3O OH HC CH H2 2C CH H2 2C CH H2 2O OH H1 1o oo o

22、2 2比较下列反应比较下列反应(fnyng)产物：产物：应用：不对称的末端烯烃应用：不对称的末端烯烃(xtng)经硼氢化经硼氢化氧化反氧化反应可以得到相应的伯醇，是制备伯醇的一个很好的方应可以得到相应的伯醇，是制备伯醇的一个很好的方法法. 第36页/共46页第三十六页，共46页。5. 氧化氧化(ynghu)反应反应烯烃成环氧化烯烃成环氧化(ynghu)一般用过一般用过氧酸氧酸CH2=CH2O2AgCH2OCH2,250OH2O2CH3CH=CH2CuOCH2=CHCHO+370CH3CH=CH2CH3COOOHCHOCH2CH3CH3COOH+第37页/共46页第三十七页，共46页。(2) 高

23、锰酸钾高锰酸钾(o mn sun ji)氧氧化化结果是在双键结果是在双键(shun jin)位置顺式引入两个羟基。（位置顺式引入两个羟基。（高锰酸钾也可用四氧化锇高锰酸钾也可用四氧化锇(OsO4)代替代替 ）烯烃与高锰酸钾溶液反应，使紫红色的高锰酸钾溶液褪烯烃与高锰酸钾溶液反应，使紫红色的高锰酸钾溶液褪色，是色，是检验烯烃检验烯烃的简便方法的简便方法.反应产物与反应条件有关：反应产物与反应条件有关：CCKMnO4CCOHOH稀、冷稀、冷第38页/共46页第三十八页，共46页。在酸性在酸性(sun xn)高锰酸钾溶液中，继续氧化，双键位高锰酸钾溶液中，继续氧化，双键位置发生断裂置发生断裂, 得到酮和羧酸的混合物，如得到酮和羧酸的混合物，如:KMnO4CH3CH2CH=CH2H+CH3CH2COOHHCOOHCO2OH2+进一步氧化进一步氧化(ynghu)KMnO4OH2CH3CH2C=CHCH3CH3OHCH3CH2CCH3OCH3COOH+,或碱性、中性条件或碱性、中性条件(tiojin)下加热下加热以上