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文档简介
第三章烯烃有机化学1烯烃
【本章重点】
烯烃的化学性质和亲电加成反应历程。
【必须掌握的内容】
2.烯烃的化学性质(亲电加成反应、氧化反应、α-H的反应。)
3.烯烃的亲电加成反应机理及其立体化学。
1.烯烃的结构、同分异构及命名。有机化学2烯烃§
3-1烯烃的结构一、烯烃的定义二、双键的结构1.sp2杂化2.键与键的比较3.乙烯的结构有机化学3烯烃一、烯烃的定义分子中含有碳碳(C=C)双键的烃,称为烯烃。“C=C”是烯烃的官能团,书写结构时必须写出。如丙烯结构:CH3CH=CH2
√CH3CHCH2
╳有机化学4烯烃乙烷与乙烯的比较键长短,键能高,键越稳定。但为什么烯烃反而比烷烃的性质更活泼呢?键长键能C-C0.154nm
347KJ.mol
–1C=C0.133nm611KJ.mol
–1有机化学5烯烃二、双键的结构烷烃C-sp3杂化。烯烃与烷烃的区别在于组成双键的碳原子采用的是sp2杂化。乙烯结构示意图有机化学6烯烃2p2s1s基态
1s2p2s激发态2p1ssp2sp2杂化态-电子跃迁--杂化-sp2
杂化轨道形成过程示意图1.sp2杂化有机化学7烯烃一个sp2杂化轨道sp2杂化的碳原子的几何构型为平面三角形。没有参加杂化的p轨道垂直于三个sp2杂化轨道所在的平面。sp2杂化的碳原子
三个sp2杂化轨道在同一平面上,其轨道间对称轴的夹角为120°。有机化学8烯烃PZ1200SP2sp2杂化轨道示意图有机化学9烯烃在乙烯分子中,每个碳原子都是sp2
杂化。
sp2–sp2
交盖C-Cσ键的形成:C-Hσ键的形成:sp2-1s
交盖一个C-Cσ键和6个C-Hσ键共处同一平面。图3.4乙烯的结构有机化学10烯烃键的形成每个碳原子上各剩有一个垂直sp2杂化轨道平面的未参与杂化的p轨道,这两个p轨道从侧面重叠(好象两人“肩并肩”),这样就形成一种新的化学键,称之为键。在π键中,电子云分布在两个C原子所处平面的上方和下方。σ乙烯分子中的π键
有机化学11烯烃键的特点p轨道对称轴相互平行即“肩并肩”的形式重叠成键。键电子云对称地分布在键平面的上方和下方。一个键由于分成了两部分,相对键来说结构较为松散,易流动。重叠小,结合力也较弱。离核远,受到核的引力也小,容易受到其它基团的影响而极化,较容易发生化学反应(这就是为什么双键较活泼的原因)。双键中有一个键和键,若键旋转,键会被破坏,所以双键不能自由旋转(决定烯烃存在顺反异构的问题)。有机化学12烯烃2.键和键比较(1)键键存在方式可单独存在于任何共价键中不能单独存在,只能与键共存形成方式成键电子云沿键轴“头碰头”重叠重叠程度大成键P轨道的电子云“肩并肩”重叠重叠程度小有机化学13烯烃键和键比较(2)键键性质①键能大,较稳定②电子云受核约束大,电子云不易极化③成键两原子可绕键
轴自由旋转④两个原子间只能有
一个键①键能小,较不稳定②电子云受核约束小,电子云易极化③成键两原子不能自由旋转④两个原子间可以有一个或两个键有机化学14烯烃3.乙烯的结构5个键,一个键,分子共平面。121.7°116.6°0.1076nm0.1330nm有机化学15烯烃§
3-2烯烃的同分异构一、通式和同系列二、烯烃的同分异构三、产生顺反异构体的条件有机化学16烯烃一、烯烃的通式和同系列烯烃的通式为:CnH2n凡是符合该通式,且性质相似的化合物组成烯烃的同系列,其系差为CH2。如:乙烯、丙烯、丁烯有机化学17烯烃二、烯烃的同分异构由于烯烃含有不能自由旋转的“C=C”官能团,所以烯烃的同分异构现象比烷烃更为复杂,异构体数目也较烷烃多。如丁烷有2个异构体,丁烯则有4个。烯烃的同分异构种类主要有以下三种:1.碳架异构2.官能团位置异构3.顺反异构构造异构----立体异构有机化学18烯烃1.碳架异构碳原子连接次序不同引起的异构现象。如:1-丁烯和2-甲基丙烯有机化学19烯烃2.官能团位置异构由烯烃官能团“双键”在碳链上位置的不同而引起的异构现象。如:1-丁烯2-丁烯有机化学20烯烃3.顺反异构由于双键不能旋转,当双键两原子分别连有不同原子或基团时,出现了不同空间排列,引起的同分异构现象,即顺反异构。如:在2-丁烯中存在以下两种异构体。b.p.=3.5℃b.p.=0.9℃有机化学21烯烃顺–2–丁烯反–2–丁烯2–丁烯顺反异构体的模型有机化学22烯烃C5H10的同分异构体顺反异构有机化学23烯烃三、产生顺反异构体的条件并不是所有的烯烃都有顺反异构体,只有符合一定条件的烯烃才会产生顺反异构体。双键两端的同一个碳原子上不能连有相同基团,只有这样才会产生顺反异构体。即ab,cd
,但a=c,b=d是可以的。cd有机化学24烯烃§
3-3烯烃的命名一、衍生物命名法二、系统命名法三、烯烃顺反异构体的命名1.顺反命名法2.Z/E命名法有机化学25烯烃一、衍生物命名法烯烃采用这种方法是以乙烯为母体,其他烯烃都看作是乙烯的衍生物。乙烯甲基乙烯四甲基乙烯三甲基乙基乙烯有机化学26烯烃衍生物命名法处于双键两端的结构较对称,称为“对称XX”处于双键一端的结构不对称,称为“不对称XX”不对称二甲基乙烯对称二甲基乙烯有机化学27烯烃二、系统命名法烯烃的系统命名法的命名步骤与烷烃的命名步骤相同,只是烯烃有双键官能团,所以在命名规则上稍有不同。有机化学28烯烃IUPAC命名法1)选择含重键最长的碳链为主链;
2)离重键最近端开始编号;3)将重键位号(只写位次较小的一个)写在母体名称之前。4)其他同烷烃的命名原则。有机化学29烯烃1.选主链选含有“C=C”的最长碳链为主链,并按主链碳数称“X烯”。
己烯有机化学30烯烃2.主链编号从靠近双键的一端开始给主链编号。将最先遇到的双键碳的编号作为双键的位置,并用阿拉伯数字写在母体名前,中间加短线隔开。1234563-己烯有机化学31烯烃3.书写名称将取代基的位置、数量、名称按次序规则“较优基团后列出”依次写在主链全名前。3-甲基-3-己烯[思考]为什么不是4-甲基-3-己烯有机化学32烯烃当碳原子数超过10时,称“某碳烯”5–十一碳烯有机化学33烯烃4.多个双键有多个双键时,选主链要尽量将所有双键都包含进去。母体按双键个数称“X几烯”2576957315,7-二甲基-2,6-壬二烯3-正丙基-1,5-庚二烯有机化学34烯烃支链中含有双键时称为“X烯基”。例:乙烯基丙烯基烯丙基异丙烯基常见的烯基:有机化学35烯烃3-乙烯基-1,3,5-辛三烯取代基12345678有机化学36烯烃6-甲基-3-庚烯3-甲基-2-乙基-1-丁烯63如双键在第一个碳上,则在不引起误会的情况下“1”可以省略。有机化学37烯烃3-甲基-6-乙基-4-辛烯6-甲基-3-乙基-3-辛烯346有机化学38烯烃三、烯烃顺反异构体的命名顺反命名法和Z/E命名法就是专门解决这个问题的。有机化学39烯烃1.顺反命名法若在双键两端连有相同基团,则以此基团为准,相同基团在双键同侧为顺式,异侧为反式,并分别在其系统命名前加“顺–
”“cis-”或“反–”“trans-”。顺-2-丁烯反-2-丁烯有机化学40烯烃缺点:双键两端若没有相同基团则不能用此法命名。如以下两种有机物又该如何命名呢?对于上述不能用“顺反法”命名的,IUPAC规定了用Z/E法来命名。有机化学41烯烃2.Z/E命名法用“Z”(德语,Zusammen,共同)表示同侧。用“E”(德语,Enlgegen,相反)表示异侧。Z/E命名法是用“次序规则”来规定顺反异构体名称的。有机化学42烯烃1.Z/E命名法基本原则较优的基团在双键同侧时,则为“Z
–异构体”。较优的基团在双键异侧时,则为“
E
–异构体”。(Z)-2-戊烯也可以顺-2-戊烯有机化学43烯烃2.次序规则(1)规定各种取代基的优先次序,有以下三点:①.与双键直接相连的原子,按原子序数大小排序,大的次序在前优先,小的在后。原子序I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D(氘)>H相应的-I>-Br>-Cl>-F>-OH>-NH2>-CH3>-H(E)-1-氟-1-氯-2-溴-2-碘乙烯有机化学44烯烃次序规则(2)②.如两基团的次序不能由①决定出来,即第一原子相同,则用①中方法再比较连在第一原子上的第二原子,仍相同则比较第三原子……直到比出大小为止。第一原子C
上各连有三个原子:H=H,H<C<有机化学45烯烃次序规则(3)③.含有不饱和键时,则视为连有与不饱和键数目相同的同种原子。<<HHHH有机化学46烯烃例:(Z)-1-氟-2-氯-2-溴-1-碘乙烯(Z)-1-氯-1-溴-2-碘乙烯(E)-2-溴-1-碘丙烯有机化学47烯烃例:(E)-3-甲基-4-乙基-1,3,5-己三烯(Z)-3-甲基-2-戊烯反-3-甲基-4-乙基-1,3,5-己三烯反-3-甲基-2-戊烯有机化学48烯烃注意并不是所有“顺式”的结构都是“Z式”的;同样“反式”的结构也不都是“E式”的。顺-2-氯-2-丁烯(E)-2-氯-2-丁烯有机化学49烯烃§
3-4烯烃的制法一、工业制法——石油裂解二、实验室制法1.醇脱水2.卤代烷脱卤化氢有机化学50烯烃一、烯烃的工业制法原油中一般不含或仅含少量烯烃。工业上采用裂解的方法制取大量的烯烃,裂解比裂化的温度更高,条件也更严格。产物多为小分子烯烃。15%40%20%25%有机化学51烯烃实验室制法1.醇脱水醇在浓H2SO4或Al2O3催化下可以脱水生成烯烃2.卤代烷脱卤化氢(反应需强碱性条件)KOH有机化学52烯烃§
3-5烯烃的物理性质C4以下烯烃为气体,C5~C18为液体,C19以上为固体。其沸点随分子量增加而升高,仅比相应烷烃的沸点稍高。烯烃难溶于水,易溶于有机溶剂。相对密度小于1。部分烯烃的物理性质常数见书P48表3-1有机化学53烯烃沸点:3.7°C0.9°C
熔点:-139.3°C-105.5°C顺反异构体,因几何形状(结构)不同,物理性质不同。><有机化学54烯烃=0.33D(bp3.5oC)=0(bp0.9oC)
(mp–139.3℃)(mp–105.5℃)由于反式异构体中两个基团和双键碳相结合的键,方向相反可以抵消,而顺式中则不能。在顺、反异构体中,顺式异构体因为极性较大,沸点通常较反式高。而反式异构体因分子的对称性好,它在晶格中的排列比顺式的较紧密,故熔点较高。=0.33D=0><有机化学55烯烃§
3-6烯烃的化学性质重点掌握“C=C”与烯烃的化学性质间的关联。烯烃中“双键”中的键比键易极化、断裂,性质较活泼,容易发生化学反应,是烯烃的活性中心。裸露的π电子云π键裸露的π电子易受到亲电试剂的攻击。亲电试剂:缺电子的试剂亲电加成反应:不饱和烃受亲电试剂进攻后,π键断裂,试剂的两部分分别加到重键两端的碳原子上。有机化学56烯烃双键上可发生的反应键电子云突出在外,结构松散,易受到亲电试剂的进攻而发生反应——亲电加成反应(最具代表性的反应)。键键能较小(127kJ/mol),易发生氧化反应。受双键Csp2影响,连在它上面的饱和Csp3的性质也发生变化,其上的-H较活泼,可以发生-H断裂的一些反应。有机化学57烯烃本节将要涉及的烯烃的化学性质一、加成反应(一)、催化加氢(二)、亲电加成反应二、氧化反应1.催化氧化2.高锰酸钾氧化3.
O3氧化三、H反应1.H的取代反应2.H的氧化反应四、聚合反应有机化学58烯烃一、加成反应烯烃中的双键中的键断开,在双键的两个碳原子上各加入一个原子或原子团,形成两个新的键。有机化学59烯烃(一)、催化加氢在催化剂的存在下,烯烃和氢发生加成反应生成烷烃,这一过程称为催化加氢。催化加氢常用的催化剂:Pt、Pd、Ni等。收率接近100%;产物易分离;制备RH;确定烯烃中C=C的数目。1、催化加氢和还原有机化学60烯烃一般情况催化加氢主要是顺式产物。顺式加成,定量完成;从位阻小的一面进行。有机化学61烯烃2、催化原理:烯烃与氢加成反应需要很高的活化能,加入催化剂后,可以降低反应的活化能,使反应容易进行。catalyst催化剂有机化学62烯烃催化氢化反应机理:H2HHHHHH+氢吸附在催化剂表面上烯烃与催化剂形成的络合物催化剂
氢加至C=C上烷烃产物
催化剂的再生
反应是通过催化剂表面上进行的,又称表面催化。有机化学63烯烃
3、氢化热与烯烃的稳定性:
1mol不饱和烃催化加氢所放出的热量称为氢化热(焓)。不饱和烃的氢化热↑,说明原不饱和烃分子的内能↑,该不饱和烃的相对稳定性↓。
有机化学64烯烃丁烯氢化热比较烯烃顺反异构体的稳定性是:反式>顺式
有机化学65烯烃甲基丁烯氢化热比较双键碳原子连有烷基数目↑,氢化热↓,稳定性↑。有机化学66烯烃氢化热与烯烃的稳定性用氢化热判断烯烃的稳定性,氢化热越小表示分子越稳定。结论:双键碳上烷基越多,烯烃越稳定。R2C=CR2>R2C=CHR>R2C=CH2>RCH=CH2>CH2=CH2有机化学67烯烃催化加氢应用该反应可用于精制汽油,提高汽油品质。汽油中常含少量烯烃,易被氧化成酸,腐蚀汽缸,经催化加氢后品质提高;含丰富不饱和脂肪酸的植物油,存放时易氧化变质,都可在200℃,0.1~0.3MPa压力下,用Ni催化加氢,可转化为饱和程度较高的半固态或固态的脂肪——氢化油、硬化油。有机化学68烯烃催化加氢应用氢化程度低的可作食用油(少),氢化程度高的常作为制造肥皂和高级脂肪酸的原料。由于烯烃的催化加氢是定量的,也可据消耗H2的量来计算双键的数目。有机化学69烯烃(二)亲电加成反应凡是具有亲电性的正离子或缺电子化合物都叫亲电试剂。如:H+、Br+、Cl+、BH3等等。由亲电试剂进攻引起的加成反应叫亲电加成反应。裸露的π电子云π键有机化学70烯烃亲电试剂是指进攻试剂而言,而进攻试剂一般是指反应后,被加到反应物(底物)上的小分子试剂,对于一个反应是亲电反应还是亲核反应,是由进攻试剂的性质决定的:进攻试剂是亲电的,反应就是亲电反应。进攻试剂是亲核的,反应就是亲核反应。烯烃的加成反应是亲电加成反应。常见亲电试剂有:Br2、Cl2、HBr、HCl、HOBr、HOCl、H2SO4、H2O等。有机化学71烯烃1.烯烃与卤素的加成反应(P54)烯烃易与Cl2或Br2发生加成反应,生成邻二卤代烷。如将乙烯或丙烯通入Br2/CCl4溶液中,反应可以很快完成。在该反应中,Br2/CCl4溶液是棕红色的,反应产物是无色的,现象极是明显,故该反应可用于烯烃的鉴别。有机化学72烯烃反应机理及立体化学:
这一实验事实告诉我们:极性分子的存在可以加速反应的进行。
有机化学73烯烃
解释:
乙烯的π键流动性大,易受外加试剂的影响而极化。
有机化学74烯烃实验事实告诉我们:该加成反应一定是分步进行的。否则,不会有1-氯-2-溴乙烷和2-溴乙醇生成。
有机化学75烯烃
问题:在反应体系中存在Cl-、Br+、Br-
等离子,那么,是哪一种离子首先进攻呢?
可以断定是Br+首先进攻。否则不会有1,2-二溴乙烷的生成。
问题:Br-为什么不首先进攻带有部分正电荷的双键碳原子呢?(思考)
有机化学76烯烃反式加成有机化学77烯烃亲电加成反应机理示意图:络合物(环状溴正离子)该反应的关键步骤是因
的进攻引起的,因此,
这是一个亲电加成反应。
—BrBr—有机化学78烯烃烯烃加溴的反应机理第一步:图3.15溴离子的形成有机化学79烯烃第二步:图3.16溴负离子进攻溴离子
有机化学80烯烃反应速率:烷基是给电子基。
双键上电子云密度增大,反应速率加快。有机化学81烯烃2.加HX及Markovnikov
规则(P50)A.加HXHX的活性次序:HI>HBr>HCl有机化学82烯烃反应示意图因H+体积比较小,不易形成环状的鎓离子,就以碳正离子的形式出现,在此反应中,首先HBr电离成H+和Br-,
然后H+进攻双键并加到其中一个碳原子上,形成正碳离子,最后是Br-加到正碳离子上形成卤代烷。有机化学83烯烃烯烃同卤化氢加成的反应机理图3.17生成碳正离子的示意图有机化学84烯烃因H+体积比较小,不易形成环状的鎓离子,就以碳正离子的形式出现有机化学85烯烃图3.18卤负离子与碳正离子结合的示意图有机化学86烯烃B.Markovnikov
规则乙烯分子是对称的,与HX加成,H+加到哪一个碳上结果都是一样,但如果是不对称的烯烃(烯烃双键两端连有不同的烃基,如丙烯,称为不对称烯烃),加成结果则可能产生不同的产物。中间体-碳正离子①(主)实验表明,其它不对称烯烃加HX时也有相似的结果。有机化学87烯烃Markovnikov
规则马尔可夫尼可夫(Markovnikov
)于1869年发现这一经验规律,总结成马氏规则:当不对称烯烃和卤化氢加成时,质子主要是加到含氢较多的双键碳原子上,而负性基团加到含氢较少的双键碳原子上。有机化学88烯烃Markovnikov
规则应用符合马氏规则的加成,称为马氏加成,应用马氏规则,可以预测不对称烯烃的加成产物。有机化学89烯烃诱导效应(P53)由于成键原子电负性不同所引起的,通过静电引力使分子中成键电子云沿着碳链由近及远地向着一个方向偏移,致使分子发生极化的效应,称为诱导效应(Inductiveeffects),通常用“I”表示。马氏规则的解释1——诱导效应诱导效应沿化学健由近而远传递,距离越远影响越小,一般传递三个化学键以上,诱导效应的影响可以忽略不计。
有机化学90烯烃X产生吸电子的诱导效应(-I效应),X是吸电子(拉电子)基;Y产生给电子的诱导效应(+I效应),Y是给电子(推电子)基;有机化学91烯烃
-I
效应:F->Cl->Br->I-有机化学92烯烃取代羧酸的酸性与在烃基同一位置上引入-I基团的数目有关,数目越多,酸性越强。
取代羧酸的酸性与-I基团离羧基的距离有关,距离越远,影响越小。
+I
效应:(CH3)3C—>(CH3)2CH—>CH3CH2—>CH3—有机化学93烯烃原子或基团的吸电子能力顺序如下:(P315)
吸电子诱导效应(-I):
供电子诱导效应(+I):有机化学94烯烃马氏规则的解释1——诱导效应因为键上电子云结构松散,易流动,受到偏向C2的键电子云的排斥而使双键上电子云重新分布,就产生了极化。在2号碳上,诱导效应使电荷增加,但键电子极化,使电荷减少。总的来讲,在2号碳上,诱导的作用小于电子极化转移的作用,故C2上显正电性。SP2SP3>SP3电负性SP2+I效应有机化学95烯烃马氏规则的解释1——诱导效应这种电子转移产生的极性记作+、-(部分正、负电荷)。在加成时,亲电试剂的正性部分(正离子)在进攻键时,由于同性相斥,异性相吸的静电作用,主要进攻带-的双键碳(含氢多)上,而亲电试剂的负性部分则加在双键上带+的双键碳(含氢少)上。有机化学96烯烃例:由于异丁烯产生这样的极化,当带正电的H+进攻时,进攻带+的双键碳时会受到阻力,相反,进攻带-的双键碳则较为容易,其结果是生成了马氏规则所预期的产物。有机化学97烯烃讨论:下列反应是否符合马氏规则?-I效应有机化学98烯烃不对称烯烃和不对称试剂加成时,试剂带负电荷部分总是加到双键带部分正电荷碳原子上,试剂带正电荷部分总是加到双键带部分负电荷双键碳上。Markovnikov
规则(马氏规则)有机化学99烯烃马氏规则的解释2
—正碳离子稳定性对于马氏加成的结果,从反应中间体碳正离子稳定性的大小,可以得到同样的解释。例如丙烯与氯化氢的加成,第一步首先生成两种可能的碳正离子中间体。有机化学100烯烃反应进程与活化能有机化学101烯烃马氏规则的解释2
—正碳离子稳定性第二步,生成的正碳离子(I)(主要)再与Cl-反应,则生成2-氯丙烷。所以丙烯与HCl的加成结果就是按马氏规律进行反应的结果。>有机化学102烯烃碳正离子稳定性次序正碳离子的稳定性与带正电荷的碳原子上所连烷基的数目有关。根据静电学原理,带电体系的稳定性随着电荷的分散而增大。供电子基,使正电荷分散,碳正离子稳定。吸电子基,使正电荷更集中,碳正离子不稳定。由于烷基是供电子基团,使碳正离子上的正电荷得到分散,而变得稳定,且连烷基越多,该碳正离子越稳定。有机化学103烯烃>>>有机化学104烯烃D.过氧化物效应(P56)在溴化氢与烯烃的加成反应中,若在过氧化物或光照的条件下反应,其加成结果与马氏规则预期的加成结果正好相反,这种加成叫反马氏加成。由于过氧化物的存在产生的这种效应就称为过氧化物效应。注意:过氧化物效应只局限于HBr。有机化学105烯烃
为什么过氧化物的存在就能改变加成反应的取向呢?
这是因为过氧化物的―O―O―键是一个较弱的共价键,它受热容易发生均裂,从而引发试剂生成自由基,使原来的离子型加成反应机理变成了自由基加成反应机理。过氧化物效应解释有机化学106烯烃反马氏加成反应机理烷氧基自由基这就导致加成结果变为反马氏加成。有机化学107烯烃
为什么过氧化物效应只局限于HBr?
对于HF和HCl来说,由于H―F、H―Cl键的强度较大而难生成自由基,而HI
键较弱容易生成碘原子(自由基),但碘原子不够活泼,不能与烯烃发生自由基加成反应,因此,只有HBr
有过氧化物效应。有机化学108烯烃3.与次卤酸的加成(P55)次卤酸易分解,所以通常使用的是次卤酸的水溶液。如加次氯酸使用氯水,加次溴酸则用溴水。加成产物是卤代醇,加成符合马氏规则。卤代醇有机化学109烯烃丙烯与次氯酸的反应此反应在工业上有重要用途:乙烯与HOCl的加成是合成氯乙醇的重要方法。丙烯与HOCl的加成是合成甘油的重要步骤。(主产物)-有机化学110烯烃4.与H2SO4的加成——间接水合(P53)属离子型亲电加成反应,同样遵守马氏规则。硫酸氢异丙酯硫酸二异丙酯异丙醇间接水合有机化学111烯烃烯烃与硫酸的反应活性此反应可用于工业制备不同的醇,多为仲醇或叔醇,只有乙烯才能得到伯醇。烯烃双键上连有的烷基越多,反应越容易,反应所需温度也越低。在此反应过程中,硫酸仅起催化作用,其总结果是每个烯烃分子中加入一分子的水,所以,此反应称为烯烃的间接水合反应。硫酸浓度反应温度乙烯98%0~15℃丙烯80%50℃异丁烯63%10~25℃有机化学112烯烃5.与H2O的反应——直接水合烯烃在一般情况下不与水直接反应,在催化剂催化下,高温下可将水加到双键上,生成醇,反应符合马氏规则。两种水合方法各有优缺点,直接加水制醇,避免了使用高腐蚀性的硫酸,但要求烯烃的纯度应在97%以上,直接水合用于工业生产。而间接水合则可用于石化工业的尾气处理和吸收。有机化学113烯烃
硼烷对π键的加成反应,称为硼氢化反应。
以上两步反应合起来成为硼氢化–氧化反应。
常用试剂:B2H6
/
THFB2H6
/
、二甘醇二甲醚6.硼氢化-氧化反应(P58)-有机化学114烯烃硼氢化反应的取向及立体化学烯烃的硼氢化-氧化反应是另一个可以由烯烃制备伯醇的反应。从其加成的结果看是反马氏加成,但其实质上却是符合马氏规则的反应。1)2),有机化学115烯烃
解释:
凡是α-烯烃的硼氢化–氧化都将得到伯醇。有机化学116烯烃小结:有机化学117烯烃记忆要点:上面这些反应,虽然亲电试剂各不相同,但它们之间有一个共同点,就是:加成时都遵守马氏规则,加成产物都是马氏规则预期的产物。记这些反应时,只要记住是亲电加成反应和马氏规则就可以了,不用死记每个反应的加成结果。注意:在过氧化物或光照下加HBr反马氏规则。有机化学118烯烃二、氧化反应(P59)烯烃的活泼性,除了表现为易加成外,还表现在双键易被氧化。在氧化剂的作用下,双键中的键首先断开,若反应的条件剧烈,键亦会被破坏,因此选用不同的氧化剂、催化剂和反应条件,则可得到不同的氧化产物。氧化反应就其本质而言,是碳碳双键与氧或含氧基团的加成反应。烯烃常见的氧化反应有:催化氧化KMnO4氧化O3氧化有机化学119烯烃1.催化氧化乙烯在活性银的催化下,被空气中的氧氧化,断开键,生成环氧乙烷。此反应是工业上生产环氧乙烷的重要方法。有机化学120烯烃过氧酸环氧化物(epoxide)环氧化反应烯烃和有机过氧酸反应,也能得到环氧化合物。常用的过氧酸有:过氧苯甲酸、过氧三氯乙酸、过氧乙酸等。ShaplessKB获得2001诺贝尔化学奖此反应用于由烯烃制备环氧化物。有机化学121烯烃催化氧化3乙烯、丙烯在氯化钯的催化下氧化,可被氧化成醛或酮。只有乙烯能被氧化成醛——乙醛,其它只能被氧化成酮。丙烯在Cu2O催化下,用空气氧化可得到丙烯醛。α-烯烃氧化得到甲基酮------瓦克(Wacker)法。有机化学122烯烃2.KMnO4氧化在常温下,将烯烃通入稀、冷KMnO4碱性溶液或中性溶液中,则烯烃被氧化成邻二醇,同时高锰酸钾紫色褪去。此反应因现象明显故可用于烯烃的鉴别。此反应必须严格控制反应条件,①较低温度;②KMnO4浓度不能大;③稀碱性或中性溶液。否则得不到邻二醇,只能得到羧酸或酮。氧化是顺式氧化。有机化学123烯烃加热、酸性或碱性条件下,碳-碳双键断裂,生成羧酸或酮。在酸性溶液中应用:1)检验烯烃2)推测原烯烃的结构3)利用不同结构烯烃的氧化来制备有机羧酸和酮;(H2CO3)有机化学124烯烃因为烯烃氧化是从双键处断开的,只要将氧化产物中的氧原子去掉后,再从断处将两个碎片接起来,就是氧化前烯烃的结构。有机化学125烯烃不同结构的烯烃的氧化产物有如下规律:则原烯烃结构为:例:烯烃经氧化后得到丙酸和CO2有机化学126烯烃练习烯烃C7H12用KMnO4氧化后,得到以下三个化合物,试推测该烯烃的结构。5-甲基-1,4-己二烯练习:P6413、14有机化学127烯烃3.臭氧(O3)氧化将含臭氧的气体(含6~8%臭氧的氧气)通入烯烃的溶液(有机溶剂)中,烯烃和臭氧可以定量反应,生成不稳定的臭氧化合物,遇水则分解为双氧水及醛或酮,醛则被双氧水氧化成羧酸。如在水解的同时加入适量的锌粉,还原生成的双氧水,则生成的醛不会被继续氧化成羧酸,水解停留在醛及酮,水解产物则较单纯。有机化学128烯烃臭氧氧化应用分析臭氧化产物,同样可以推测烯烃的结构。练习:P649、12有机化学129烯烃三、-H的反应烯烃中,与双键碳直接相连的碳原子称为-C原子,-C原子上的氢称为-H。-H由于受到双键(sp2杂化碳)的影响,具有相对活泼的性质,可以被取代或氧化。有机化学130烯烃1.-H的取代氯与丙烯在高温或光照的条件下可以发生-H的取代反应,生成3-氯丙烯。这个-H卤代反应与烷烃卤代反应机理相同,也是自由基取代反应机理。一般在T<200℃,以加成反应为主;T>300℃或光照(h)以-H卤代为主。有机化学131烯烃-H卤代反应的应用此反应是工业上合成甘油的第一步,得到的-氯丙烯与HOCl加成后,在碱性条件下水解即可得到甘油。(P232)有机化学132烯烃2.-H的氧化-H不仅易被取代,也可被氧化。在不同催化剂、反应温度的作用下,可得到不同产物。丙烯另一个特殊的氧化反应是氨氧化反应。丙烯醛丙烯酸有机化学133烯烃氨氧化反应在氨存在下,用氧化铝,氧化铋或磷钼酸铋作催化剂氧化,可得到重要的化工原料——丙烯腈。原料分子中的碳碳双键均得以保留,因此,在适当的条件下,还可聚合成具有不同应用价值的高聚物。是基础化工工业的重要反应。丙烯腈。有机化学134烯烃四、聚合反应(polymerization)分子量较小的烯烃及其衍生物(如:丙烯、氯乙烯、丙烯腈等),在一定条件下,断开键,分子间相互以键连接,形成高分子聚
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