三章节不饱和脂肪烃.ppt
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1、第三章 不饱和脂肪烃,1. 烯烃 2. 炔烃 3. 双烯烃,不饱和脂肪烃包括:烯烃、炔烃和双烯烃。,1. 烯烃,1.1. 烯烃的同分异构现象 1.2. 烯烃的命名 1.3. 烯烃的结构 1.4. 化学性质,分子中含有碳碳双键C=C的碳氢化合物叫烯烃。如: CH2=CH2 CH2=CH-CH3 CH2=CH-CH2CH3,1.1. 烯烃的同分异构现象,我们在烷烃一章中已经讲过,烷烃中存在碳链异构,同样的在烯烃中也存在碳链异构现象。但是由于烯烃中的键的存在,使得烯烃的异构现象更加复杂,如烷烃中的丁烷只有两种碳链异构体,即正丁烷和异丁烷;但含有4个碳的烯烃至少有下面几个异构体:,C=C-C-C C-
2、C=C-C () () (),()和(),()和()的碳链结构不同,是碳链异构(与丁烷的情况类似),我们在烷烃中已经接触过了。但是()和()的碳链是不同的,它们的不同仅在于碳碳双键的位置不同,即碳碳双键这一官能团的位置不同,象这促异构现象叫官能团位置异构。()和()之间互称为位置异构体。,下面我们再来仔细地考察一下()这个分子。C=C不象C-C那样可以旋转,C=C是不可旋转的(这将在下面的结构中讨论),C=C的这个属性使下面两个式子所代表的化合物是不同的:,() (),导致()和()的不同显然是因为键限制了碳与碳之间的旋转,因为如果C=C之间可以旋转,那么只要把中的一个碳转180度则可得到()
3、了。()中的两个甲基在双键的同一侧,叫做顺式异构体;()中的两个甲基在不同侧,叫反式异构体。这种异构现象叫顺反异构或叫几何异构。,返回,1.2. 烯烃的命名,烯烃的命名与烷烃的命名基本相同,只是在选择最长碳链时要选择那条含有双键的最长碳链,编号的原则是使双键的位次最小,双键的位次要标在母体命称的前面:,CH2=CH2 CH2=CH-CH3 CH2=CH-CH2-CH3 CH2-CH=CH-CH3 乙烯 1-丙烯 1-丁烯 2-丁烯,对于几何异构体,若当双键两端碳原子上有相同的原子或取代基时,则可以把两个相同的原子或取代基在双键的相同侧的异构体叫做顺式异构体,反之为反式异构体,如:,顺-3-甲基
4、-3-已烯 反-3-甲基-3-已烯,对于双键两端碳原子或基团的烯烃,顺反命名法就难以表达,因此我们引入一种更为全能的命名法,即ZE命名法。ZE命名法可以命名所有的几何异构体。但当可以用顺反命名法命名时,因为简单明了,所以往往首先采用。ZE命名法是将双键两端碳原子上的原子或基团按顺序规则进行排列,若ab,de时,则,中的两个优先基团在同一侧,叫Z-型异构体;而,中的两个优先基团在不同侧,叫E-型异构体。同理我们有:,E-3-甲基-4-异丙基-3-庚烯 Z-3-甲基-4-异丙基-3-庚烯,返回,1.3. 烯烃的结构,烯烃同系列中结构最简单的是乙烯,其分子式是C2H4,其中的碳原子都是采取SP2杂化
5、的,即:,基态 激发态,激发态 三个SP2杂化轨道和 一个未杂化的2P轨道,其原子轨道图如下:,Sp2杂化:,两个这样的碳原子各以一个SP2杂化轨道重叠而形成一个SP2-SP2键,每个碳原子剩下的2个SP2杂化轨道再各自与H原子的1S轨道重叠形成S-SP2键。两个碳原子上的PZ轨道轨道平行,可以发生重叠而成键,但这种键与键不同,键的重叠是头碰头的,即以电子云的轴向重叠的;而这种键是侧面重叠,即肩并肩地重叠。键的电子云是以键对称的;而这种键的电子云是对称地分键所构成的平面的上正方(如图 ),这种键叫键。,键的忝给乙烯中的碳碳双键带来了一个重要属性,因为键是由两个PZ轨道轨道平行重叠形成的,只有平
6、行时才能达到最大重叠,如果把碳碳之间进行旋转,则PZ轨道就不能平行了,键也就不能形成,而键碳与碳之间的旋转并不影响电子云的重叠,因此碳碳双键不象碳碳单键能具有旋转性。这就导致了烯烃中的几何异构体,这在上面已经提到过。,在碳碳双键中,一个是键,一个是键,两种键是不等同的。键重叠大,比较稳定,这在 烷烃中已经介绍过。而键因是肩并肩重叠,重叠比键小,因此比较不稳定,当受到试剂进攻时容易断开而发生反应,所以键是烯烃的官能团。键的不稳定也可以从键能数据方面来说明:C=C的键能为610,C-C的键能为345,前者减去后者等于265即为键的键能,可以看出键的键以能比键的键能要来得小。,另外,键的电子云是分布
7、在平面的上下方,它不象键那样,键电子云在两原子核的中间,受核的束缚较大;而键电子云离核样远,受核的束缚较小,因此具有较大的流动性,即比较自由。当一种亲近电子瓜熟蒂落剂进攻时,键电子云就可以向试剂方向流动,提代电子,因此键容易同亲近电子的试剂发生反应。下面我们来介绍这些反应。,返回,1.4. 化学性质,1.4.1 加成反应 1.4.2 氧化反应,象这样的反应叫加成反应。其它的还有聚合反应、氧化反应等。这些反应都发生在双键上。,烯烃的最重要化学性质是双键中的键打开,与试剂结合形成两个更强的键的饱和化合物烷烃:,1.4.1 加成反应,1.4.1.1 加氢反应 1.4.1.2 加卤素(Cl2、Br2、
8、I2)亲电加成反应 1.4.1.3 加卤化氢HX(HCl、HBr、HI)马氏规律 1.4.1.4 加硫酸 1.4.1.5 加水 1.4.1.6 聚合反应,1.4.1.1 加氢反应,烯烃在催化剂Pd、Pt、Ni等的存在下,可以与H2发生加成反应生成烷烃: CH2=CH2 + H2 = CH3CH3 R-CH=CH2 + H2 = R-CH2CH3 这个反应可以用来制备烷烃;另外,这个反应可以定量进行,因此可以根据所用的H2气的体积来定量地分析烯烃。,烯烃很容易同Cl2、Br2、I2加成。如与Br2的CCl4溶液或溴水发生加成反应:,1.4.1.2 加卤素(Cl2、Br2、I2)亲电加成反应,这个
9、反应是按以下历程进行的:,象上面Br-Br这种试剂,Br+进攻反应物电子云多的地方,即Br-Br亲近电子云多的地方,这种试剂叫做亲电试剂,由亲电试剂进攻面发生加成的反应叫亲电加成反应。,反应过程中产生了正碳离子Br-CH2-CH2可以用实验的方法来证明:当在溴水中加入NaCl时,如果有正碳离子形成的话,那么下面的三个反应都是可能的:,这是因为溶液中同时存在着Cl- 及OH- 。实验确实得到上面的三种产物。,烯烃可以同HX进行加成反应: CH2=CH2 + HX CH3CH2X 反应历程和加卤素相同,即亲电加成。首先HX先离解: HX H + X- H是亲电的,它首先向烯烃电子云 多的键进攻:
10、CH2=CH2 + H CH3-CH2 CH3CH2X 慢 快,1.4.1.3 加卤化氢HX(HCl、HBr、HI)马氏规律,当丙烯这种不对称烯烃和HX这种不对称试剂加成时,可能得到两种产物: (CH3) 2CH () CH3CHXCH3() CH3-CH=CH2 + H () CH3CH2CH2 () CH3CH2CH2X() 慢 快,实验证明产物以()为主,即H 加到H 多的双键的C原子上,这个经验规律是俄国化学家马尔柯夫尼可夫发现的,因此叫马尔柯夫尼可规则,简称马氏规则。,烯烃和浓硫酸很容易加成,加成符合马氏规则: CH2=CH2 + HO-SO2-OH CH3-CH2-O-SO2-OH
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