烯烃、芳香烃的性质（基础班）课件2024年化学奥林匹克竞赛

烯烃、芳香烃的性质2024年2月第一部分烯烃的结构、命名、性质、来源与制备

烯烃是一类含有碳碳双键（）的不饱和碳氢化合物。碳碳双键是烯烃的官能团，只含有1个碳碳双键的烯烃称为单烯烃（通式：CnH2n，n≥2），含有2个或2个以上碳碳双键的烯烃称为多烯烃。一、烯烃的结构1.乙烯分子式实验式电子式结构式结构简式C2H4CH2CH2=CH2球棍模型空间填充模型平面型分子键长与键角一、烯烃的结构1.乙烯乙烯分子中的σ键乙烯分子中的π键（特点：容易断裂、不能绕轴旋转）一、烯烃的结构2.2-丁烯顺-2-丁烯π键不能绕轴自由旋转反-2-丁烯二、烯烃的命名1-丁烯顺-2-丁烯反-2-丁烯2-甲基-1-丙烯1,3-丁二烯2-甲基-1,3-丁二烯环己烯1,3-环己二烯but-1-ene(Z)-but-2-ene(E)-but-2-ene2-methylprop-1-enebuta-1,3-diene2-methylbuta-1,3-dienecyclohexenecyclohexa-1,3-diene三、烯烃的性质（一）物理性质1.熔点、沸点随碳原子数的增加而升高，碳原子数相同时，直链烯烃比带支

链烯烃的沸点高；相对密度随碳原子数的增加而增大，通常都小于1。2.烯烃通常都不溶于水，而易溶于有机溶剂。▲常温下，碳原子数≤4的烯烃为气态▲沸点：顺式异构体>反式异构体▲熔点：顺式异构体<反式异构体三、烯烃的性质（二）化学性质π键断裂发生加成反应和加聚反应C-H键断裂发生取代反应双键断裂发生氧化反应三、烯烃的性质（二）化学性质1.加成反应

有机物分子中双键或三键两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应叫作加成反应常与烯烃加成的物质：X2、H2、HX、H2O等（1）乙烯三、烯烃的性质（二）化学性质1.加成反应主要产物马氏规则：不对称烯烃与HB分子发生加成时，负性原子或原子团主要加到含氢较少

的不饱和碳原子上。HB可以是HX、HOH、HOX、HOAc等。（2）丙烯三、烯烃的性质（二）化学性质1.加成反应★烯烃与HX反应的机理——亲电加成三、烯烃的性质（二）化学性质1.加成反应★烯烃与X2反应的机理——亲电加成三、烯烃的性质（二）化学性质1.加成反应典型例题1：通常烷烃可以由相应的烯烃经催化加氢得到，但有一种烷烃A，其

分子式为C9H20，不能由任何烯烃催化加氢得到。而另有A的三种

同分异构体B1、B2、B3却分别可由而且只能由一种相应的烯烃催

化加氢得到。请写出A、B1、B2、B3的结构简式。三、烯烃的性质（二）化学性质1.加成反应典型例题2：结合烯烃的亲电加成机理，分析乙烯与Br2在NaCl的甲醇溶液中发应，

可能生成哪些物质？典型例题3：画出下列反应中带电荷中间体A以及产物B的结构简式。三、烯烃的性质（二）化学性质2.氧化反应（1）燃烧反应乙烯在空气中燃烧，火焰明亮且伴有黑烟（2）臭氧化反应三、烯烃的性质（二）化学性质2.氧化反应（2）臭氧化反应典型例题4：分子式为C9H16的烯烃A，经臭氧化-还原水解反应后得到下列有机物：请写出A可能的结构简式。三、烯烃的性质（二）化学性质2.氧化反应（3）高锰酸钾氧化双羟基化，仅断裂π键氧化断裂，σ键和π键均断裂三、烯烃的性质（二）化学性质2.氧化反应（4）环氧化反应协同反应，三元环过渡态外消旋体(环氧乙烷，可制备乙二醇、抗冻剂、合成洗涤剂等）(间氯过氧苯甲酸，m-CPBA）三、烯烃的性质（二）化学性质2.氧化反应（4）环氧化反应协同反应，三元环过渡态外消旋体(环氧乙烷，可制备乙二醇、抗冻剂、合成洗涤剂等）(间氯过氧苯甲酸，m-CPBA）三、烯烃的性质（二）化学性质3.

α-H取代反应N-溴代丁二酰亚胺（NBS）三、烯烃的性质（二）化学性质4.

加聚反应

烯烃在催化剂或引发剂的作用下，打开不饱和键，按一定的方式自身加成生成长链大分子的反应，称为加成聚合反应，简称加聚反应。单体：链节（重复结构单元）：聚合度：n单聚混聚或共聚四、烯烃的来源与制备1.

来源

乙烯是一种重要的基本化工原料，从煤和石油中获取乙烯，已成为目前工业生产乙烯的重要途径，乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。2.

制备

将无水乙醇与浓硫酸按体积比1:3混合，注入圆底烧瓶，放入碎瓷片，迅速控制温度在170℃。第二部分芳香烃的结构、性质、来源与制备研究过程中发现，有一类化合物中均含有苯环（或）结构。人们将苯及含有苯环结构的化合物统称为芳香族化合物。其中，含有苯环结构的烃被称为芳香烃。芳香烃可以根据苯环的数目分为单环芳烃和多环芳烃。“芳香”一词最早用于形容一些化合物所特有的气味，后来随着对这些化合物的深入研究，发现这些具有高度不饱和的环状化合物基本都具有特殊的稳定性，不能发生通常不饱和烃所特有的加成反应，也很难被氧化，等等，此后将这些特殊的性质定义为芳香性（aromaticity），具有芳香性的烃叫作芳香烃（arene）。一、芳香烃的结构1.苯分子式：C6H6历史上曾经出现过的结构：凯库勒式（1865）杜瓦苯（1866）棱晶烷（1869）盆苯向心结构式（1887）对位价键结构式（1888）余价结构式（1899）一、芳香烃的结构1.苯一、芳香烃的结构1.苯现代结构：6个碳碳键的键长相等，介于碳碳双键和碳碳单键之间6个碳原子与6个氢原子均在同一平面上一、芳香烃的结构1.苯氢化热与共振能苯分子π键分子轨道一、芳香烃的结构2.其他芳香烃甲苯toluene邻二甲苯o-xylene间二甲苯m-xylene对二甲苯p-xylene联苯biphenyl三苯甲烷triphenylmethane萘naphthalene蒽anthracene菲phenanthrene邻二氮菲（邻菲罗啉）二、芳香烃的性质（一）物理性质1.芳香烃通常为非极性，不溶于水，但溶于有机溶剂；液态芳香烃的密度一般小于水的密度。2.沸点随相对分子质量增加而升高，对于同分异构体，一般为邻>间>对；熔点除与相对分子质量有关外，还与结构有关，通常对位异构体因分子对称而熔点较高。▲苯是无色、带有特殊气味的液体，易挥发，熔点为5.5℃，沸点为80.1

℃；▲苯难溶于水，常温下密度为0.88g/cm3；▲苯是一种重要的化工原料和有机溶剂。二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯C-H键断裂发生取代反应大π键断裂发生加成反应所有键断裂发生燃烧反应氧化反应二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化卤代反应二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化硝化反应磺化反应傅-克烷基化反应傅-克酰基化反应★其他形式的傅-克烷基化二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化★其他形式的傅-克酰基化二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化★苯的亲电取代反应机理二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化思考与探索1：当苯环上已有一个取代基，再引入一个取代基，是取决于外来

反应物性质？还是取决于苯环上已有的取代基？还是两者都有影响？请根据下表数据得出你的结论。二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化取代基相对速率硝化产物分布百分比(邻+对)/间邻位产物间位产物对位产物－NH(C6H5)8.4×10571<0.129100－OH10004025898/2－CH3255843896/4－C(CH3)3161288092/8－C6H5830<0.670100－I0.1841<0.259100－Cl0.03331<0.269100－COOC2H50.00372472428/72－CF32.6×10-569139/91－NO26×10-859327/93－N(CH3)31.2×10-80891111/89+二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化典型例题5：判断下列芳香烃发生亲电取代反应时，第二个取代基可能进入的位置；

同时，比较相对反应速率。相对反应速率：思考与探索2：当苯环上已连有两个取代基，再引入第三个取代基，则第三个

取代基的在苯环上的位置将如何确定？二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化①两个取代基的定位效应一致时，仅考虑立体效应，即位阻较大的位置取代反应不易发生。空间位阻较大空间位阻较大思考与探索2：当苯环上已连有两个取代基，再引入第三个取代基，则第三个

取代基的在苯环上的位置将如何确定？二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化②两个取代基定位效应不一致时，有两种情况：a)两个取代基属于同一类定位基时，第三个取代基进入苯环的位置主要由定位作用强

的定位基（如烷氧基、硝基等）；b)两个取代基不属于同一类定位基时，第三个取代基进入苯环的位置由邻对位定位基

决定。二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化典型例题6：用箭头表示下列芳烃进行单硝化反应的位点：二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化典型例题7：利用苯和必要的试剂，合成下列化合物：二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（1）苯的取代反应——卤代、硝化、磺化、烷基化和酰基化典型例题8：如下所示Kolbe-Schimitt反应是制备乙酰水杨酸的关键步骤，写出反应

的机理，解释NaOH的作用，并解释反应的邻位选择性。二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（2）苯的加成反应二、芳香烃的性质（二）化学性质1.苯（3）苯的氧化反应苯在空气中燃烧，火焰明亮且伴有浓烟苯不能被高锰酸钾等强氧化剂氧化，只有在V2O5催化作用下，被氧化成顺丁烯二酸酐：二、芳香烃的性质（二）化学性质2.甲苯继承甲烷和苯的性质发生：取代、加成等反应苯环对甲基影响：易被氧化为羧基等甲基对苯环影响：易被氧化为羧基等二、芳香烃的性质（