最新单烯烃课件精品课件.ppt
《最新单烯烃课件精品课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新单烯烃课件精品课件.ppt(109页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、单烯烃课件单烯烃课件第 三 章单烯烃 p-Bonding(Bonding molecular orbital) C=C双键中有一个 键、一个p键。 1 双键碳是双键碳是sp2杂化。杂化。 2 p p 键是由键是由p轨道侧面重叠形成。轨道侧面重叠形成。 3 由于室温下双键不能自由由于室温下双键不能自由 旋转,所以旋转,所以 有有Z,E异构体。异构体。 烯烃的结构特征烯烃的结构特征 键与键与 p p 键的差异:键的差异: 键键 p p 键键 存在的情况存在的情况 a.可以单独存在可以单独存在 必须与必须与 键共存键共存 b.存在于任何共价键中存在于任何共价键中 仅存在于不饱和键中仅存在于不饱和键中
2、 键的形成情况键的形成情况 成键轨道沿轴向在直线成键轨道沿轴向在直线 成键轨道对称轴平行,成键轨道对称轴平行,上相互重叠上相互重叠 从侧面重叠从侧面重叠xy1s - 2px 2py - 2pyy yx 键键 p p 键键电子云的分布情况电子云的分布情况 电子云集中于两原子电子云集中于两原子 p p 电子云分布在电子云分布在 键所键所核的连核的连线上,呈圆柱形分布。线上,呈圆柱形分布。 在平面在平面的上下两方,呈块的上下两方,呈块 状分布。状分布。 键有一个对称轴,轴键有一个对称轴,轴 只有对称面,对称面上只有对称面,对称面上上电子上电子云密度最大。云密度最大。 的电子的电子云密度最小(云密度最
3、小(=0)。)。 键键 p p 键键 键的性质键的性质 a键能:较大。键能:较大。 较小。较小。 b键的旋转:以键的旋转:以 键连接键连接 以以 p p 键连接的两原子不键连接的两原子不的两原的两原子可相对的自由旋转。子可相对的自由旋转。 能相对能相对自由旋转。自由旋转。 c键的可极化度:较小。键的可极化度:较小。 较大。较大。 1、烯烃的命名(1) 选择选择含双键的最长碳链作为主链含双键的最长碳链作为主链,根据,根据主链碳原子数命名为某烯。主链碳原子数命名为某烯。(2)从从离双键最近的一端开始编号离双键最近的一端开始编号。 命名时双键的位次必须表明,以双键命名时双键的位次必须表明,以双键碳原
4、子中编号小的表示。碳原子中编号小的表示。 (3)确定取代基、双键的位置确定取代基、双键的位置。二 烯烃的同分异构和命名(4)超过十个碳原子时,烯前要加碳字。超过十个碳原子时,烯前要加碳字。几个重要的烯基几个重要的烯基CH3CH=CH丙烯基丙烯基propenylCH=CHCH2烯丙基烯丙基allylCH2=C异丙烯基异丙烯基isopropenylCH3CH2=CH乙烯基乙烯基VinylCH3CHC CH2CH3CH2CH3例:例:CH3CHCHCHCH3CH3 4-甲基甲基-2-戊烯戊烯 3-甲基甲基-2-乙基乙基-1-丁烯丁烯CH3C CHCH2CCH3CH3CH3CH3 2,5,5-三甲基三
5、甲基-2-己烯己烯CH3(CH2)12CH CH2 1-十五碳烯十五碳烯2、烯烃的同分异构、烯烃的同分异构 烯烃的异构包括烯烃的异构包括碳干异构、位置异构、碳干异构、位置异构、顺反异构。顺反异构。例:丁烯有?种同分异构体:例:丁烯有?种同分异构体:CH3CH2CH CHCH3 CH CH2 CH3CH3C CH2CH3(1) 1-丁烯 (2)2-丁烯(3)异丁烯位置异构 碳干异构位置异构位置异构位置异构 碳链异构碳链异构 碳链异构碳链异构CCH3CHCH3HCCH3CHHCH3(4) 顺-2-丁烯 (5)反-2-丁烯顺反异构CCacdbab, c d时存在顺反异构体顺反异构顺反异构 产生顺反异
6、构体的原因:产生顺反异构体的原因: 具有双键的化合物具有双键的化合物由于双键不能自由旋转,由于双键不能自由旋转,当双键连有不同的原子或基团时,就会出现两种当双键连有不同的原子或基团时,就会出现两种不同的空间排布方式,从而产生顺反异构体。不同的空间排布方式,从而产生顺反异构体。 顺反异构体的命名方法:顺反异构体的命名方法: 1. 顺顺/ /反标记法:反标记法: 相同的原子或基团相同的原子或基团位于双键(或环平面)位于双键(或环平面)的的同侧同侧为为“顺式顺式”;否则为;否则为“反式反式”。 (trans )_反式(cis )_顺式(trans )_反式CCH3CHCH3HCCH3CHHCH3(4
7、) 顺-2-丁烯 (5)反-2-丁烯顺反异构 Z、E命名CC*CC*(Z)(E)较优基团较优基团 规定按规定按“次序规则次序规则”,若较优基团位于双键,若较优基团位于双键的的同侧为同侧为Z式式(德文(德文Zusammen的缩写,中文意为的缩写,中文意为在在一起一起);否则为);否则为E式(德文式(德文Entgegen的缩写,中的缩写,中文意为文意为相反的相反的)。)。HClClBr实例实例 (Z)-1,2-二氯二氯-1-溴乙烯溴乙烯CCH3CHCH3CH2CH3CH3(C)CH3HC2H5(第二原子:C,H,H)CH3(第二原子:H,H,H)C2H5CH3(E)-3-甲基-2-戊烯 (E)-3
8、-甲基甲基-2-戊烯戊烯C CCH2CH3CHCH3CH3H3CCH3CH2反反-2,4-二甲基二甲基-3-乙基乙基-3-己烯己烯(Z)-2,4-二甲基二甲基-3-乙基乙基-3-己烯己烯C CCH3ClH3CCH3CH2(Z)-3-甲基甲基-2-氯氯-2-戊烯戊烯顺顺-3-甲基甲基-2-氯氯-2-戊烯戊烯C CCH3HClCH3CH2(Z)-3-氯氯-2-戊烯戊烯顺式顺式反式反式 Z/E 和和 顺顺/反反 之间没有必然的联系。之间没有必然的联系。三三. 烯烃的物理性质烯烃的物理性质1. 与烷烃相似,随碳原子个数增加而递变。与烷烃相似,随碳原子个数增加而递变。a. 状态:状态:24个个C 气体气
9、体 518个个C 液体液体 19个个C 固体固体b. 色味:色味: 无色无色 乙烯略带甜味乙烯略带甜味 液体的乙烯有汽油味液体的乙烯有汽油味 c.沸点、熔点和相对密度随相对分子质量的增加而上升沸点、熔点和相对密度随相对分子质量的增加而上升 d.溶解性:溶解性:不溶于水,易溶于有机溶剂。不溶于水,易溶于有机溶剂。 顺反异构体,因几何形状(结构)不同,物理性质不同。顺反异构体,因几何形状(结构)不同,物理性质不同。 H3CHHH3CHCH3HH3C : 0 0.33 Db.p. 4oC 1oCm.p. -138.9oC -105.6oC 顺式异构体具有较弱的极性,分子间偶极顺式异构体具有较弱的极性
10、,分子间偶极-偶极作用力大偶极作用力大 。 反式异构体的对称性好,在晶格中的排列较紧密。反式异构体的对称性好,在晶格中的排列较紧密。四四 烯烃的化学性质烯烃的化学性质烯烃的反应CCCH加成、氧化、还原、聚合H上的反应(氧化、卤代)乙烯分子的形成卤代)典型反应典型反应-加成反应:加成反应: +CCXYCCXY 加成反应在反应中,加成反应在反应中, p p 键断开,两个不饱和键断开,两个不饱和原子和其它原子或原子团结合,形成两个原子和其它原子或原子团结合,形成两个 键,这种键,这种反应称为加成反应。反应称为加成反应。1、与酸的加成 强酸如硫酸、氢卤酸可以直接作用;弱有机酸(如乙酸)、醇、水等要在强
11、酸催化下进行。(一)亲电加成(一)亲电加成(1) 与卤化氢加成第一步:CC+HX慢CC+H第二步:CC+H+X快CCHX反应历程反应历程碳正离子碳正离子 由于乙烯的分子是对称的,所以它与卤化氢加成时,产物都是相同的,而对于不对称烯烃不对称烯烃如丙烯,与卤化氢加成时,就有可能形成两种不同的产物:CH3CH3CHHXCHCH2+CH3XCH3CHCH3X( )( )312讨讨 论论速率问题速率问题 *1 HI HBr HCl *2 双键上电子云密度越高,反应速率越快。双键上电子云密度越高,反应速率越快。(CH3)2C=CH2 CH3CH=CHCH3 CH3CH=CH2 CH2=CH2马尔可夫尼可夫
12、(马尔可夫尼可夫(Markovnikov)规则规则 不对称烯烃不对称烯烃和酸加成时,氢原子主要加到含氢较和酸加成时,氢原子主要加到含氢较多的双键碳原子上,负性基团加到含氢较少的双键碳多的双键碳原子上,负性基团加到含氢较少的双键碳原子上。原子上。+major product minor productX = Cl, Br, ICCH2CH3CH3HXCH3CCH2CH3XHCH3CCH2CH3HX 加成取向属加成取向属反应速率反应速率问题,与中间体问题,与中间体碳正离子稳定性碳正离子稳定性有关。有关。CH3C=CH2CH3HBrCH3CCH3CH3+CH3CHCH3CH2+3oC+1oC+(A)
13、(B)(C)ABCEa2Ea1E反应进程 显然,活性中间体显然,活性中间体(B)所需要的活化能较低,容易生成。所需要的活化能较低,容易生成。 Markovnikov规则的理论解释规则的理论解释*1 碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性 容易生成的碳正离子也一定是稳定的碳正离子。一容易生成的碳正离子也一定是稳定的碳正离子。一般烷基碳正离子的稳定性次序为:般烷基碳正离子的稳定性次序为:(CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH3+1。C+2 C+3 C+CRRR+CHRR+CH2R+ CH3+三级碳正离子二级碳正离子一级碳正离子 碳正离子这样的稳定性次序是分子内原子间相互影碳正离子这样的稳定性次序
14、是分子内原子间相互影响的结果。响的结果。CH3CCH3CH3+sp3sp2电负性:sp2sp3甲基与sp2杂化碳原子直接相连时,表现出供电子性,即供电子诱导效应 ,从而使中心(+ I)碳原子上的正电荷得到分散而趋于稳定。C+CH3H3CC:HHCHHHCHHHCHHHC+,p -超共轭效应参与,p -超共轭效应的CH键数目越多,中心碳原子上的正电荷分散越充分,体系能量越低,因而越稳定。 由此可见,烯烃与极性试剂加成的相对活性顺序应该由此可见,烯烃与极性试剂加成的相对活性顺序应该是:是:四取代乙烯三取代乙烯二取代乙烯一取代乙烯乙 烯卤代乙烯CH3CH2CH=CH2 + HBr CH3CH2CHC
15、H3(CH3)2C=CH2 + HCl (CH3)2C-CH3Br100%Cl CH3CH2CH2CH=CHCH3 + HBr CH3CH2CH2CH2CHBrCH3 +CH3CH2CH2CHBrCH2CH3HAcCH3CH2CH2CH2Br+80%20% *2 不对称烯烃与极性试剂加成时,试剂中不对称烯烃与极性试剂加成时,试剂中带有部分正带有部分正电荷电荷的原子或基团总是加到的原子或基团总是加到带有部分负电荷的双键碳带有部分负电荷的双键碳原原子上,而试剂中带有部分负电荷的原子或基团总是加到子上,而试剂中带有部分负电荷的原子或基团总是加到带有部分正电荷的双键碳原子上。带有部分正电荷的双键碳原子
16、上。 CHCH2=+CFFF+HX+F3CCHCH2XH CHCH2=+CFFF+HX+F3CCHCH2XH 烯烃一般情况下不和水加成,但在强酸的催强酸的催化下化下(常用的酸为硫酸或磷酸),烯烃可以和水加成生成醇烯烃直接水合法。CHCH2H2OH+CH3-CH-CH3CH3OH(2) 烯烃与水的加成烯烃与水的加成 由于化工厂硫酸腐蚀性强,一般用磷酸催化,烯烃纯度大于95%。反应历程如下: CH2CH2=+H2OH2SO4CH3CH2OHCHCH2=R+H2OH2SO4CHCH3ROH2 醇。CCH2=RR+H2OH2SO4CCH3ROHR3 醇。 结论结论: 烯烃直接水合,除乙烯得到乙醇外,其
17、它烯烃都将烯烃直接水合,除乙烯得到乙醇外,其它烯烃都将得到得到仲醇或叔醇仲醇或叔醇(间接水合也具有同样的规律间接水合也具有同样的规律)。 反应机理与烯烃加反应机理与烯烃加HX一致一致CH2=C(CH3)2 + CH3C(CH3)2H2OOHH+反应符合马氏规则。反应符合马氏规则。反应条件:反应条件: 与水、弱有机酸的反应要用强酸作催化剂。与水、弱有机酸的反应要用强酸作催化剂。(3)与硫酸加成)与硫酸加成H2C CH2 + H2SO4 CH3CH2OSO2OH0-15C硫酸氢乙酯98H2SO4CH2CH2H2O90CCH3CH2OH与不对称烯烃加成同样遵循Markovnikov rule. 用上
18、法制备醇叫间接水合,设备腐蚀严重。CH2=CH2 + H2SO4 (98%) CH3CH2OSO3H CH3CH2OHCH2=C(CH3)2 + H2SO4 (63%) (CH3)3COSO3H (CH3)3COH H2OH2O硫酸氢酯硫酸氢酯此反应还可用以除去烷烃中少量烯烃。此反应还可用以除去烷烃中少量烯烃。 (烷烃(烷烃+烯烃)加硫酸萃取烯烃)加硫酸萃取 有机层(含烷烃)上层有机层(含烷烃)上层酸层(含烯烃)下层酸层(含烯烃)下层2、 烯烃与卤素的加成烯烃与卤素的加成CH3CH3+ Br2CH3BrBrCH3Br BrBr2CH3CH=CH2CH3CHCH2棕红色无色 可鉴别烯烃。可鉴别烯
19、烃。(CH3)3CCH=CH2 + Cl2 (CH3)3CCHClCH2ClCCl450oC(CH3)2CHCH=CHCH3 + Br2 (CH3)2CHCHBrCHBrCH3CCl40oC卤素反应活性:卤素反应活性:F2Cl2Br2I2加卤素通常指的是加卤素通常指的是加氯加氯和和加溴加溴。(X X2 2+H+H2 2O)O)与不对称烯烃加成的主要产物与不对称烯烃加成的主要产物是什么?是什么?烯烃与卤素加成烯烃与卤素加成反应机理反应机理实验事实( )一:CH2CH2+ Br2/CCl4玻璃容器涂石蜡难,几乎不反应。玻璃容器反应。不反应。干 燥一滴H2O立即反应。非极性分子说明:说明:极性分子的
20、存在可以加速反应的进行。极性分子的存在可以加速反应的进行。 实验事实 二 :CH2CH2CH2CH2+Br2NaCl水溶液CH2CH2BrCH2CH2BrCH2CH2BrBrClOH+NaCl不反应说明说明:Br2不是同时加到双键上的,而是分步进行的不是同时加到双键上的,而是分步进行的反应历程反应历程 +CCBrBr -+ -CCBrBr+ - 络合物+溴f离子CCBrBr-H2CCH2BrBr溴鎓离子B反式加成慢慢HH-BrHHBrBrBr+bridgingblocks approachfrom this side 该反应的关键步骤是因该反应的关键步骤是因 的进攻引起的,的进攻引起的,所以象
21、溴这样的试剂具有亲电性,叫亲电试剂。由亲电试剂进攻而引起的加成反应叫亲电加成反亲电加成反应应。Br+A 反应分两步进行反应分两步进行 B 速控步是亲电的一步速控步是亲电的一步 C 反式加成反式加成亲电试剂(E):凡缺电子物种,如正离子等。 烯烃与次卤酸的加成(或烯烃与次卤酸的加成(或H2O + X2 )反应式反应式HOX+ H2O + X2(HO- X+)(1)符合马氏规则)符合马氏规则 (2)反式加成)反式加成卤代醇Cl2H2O+CH2=CH2ClCH2CH2OH+HOCl+CH3CH=CH2CH3CHCH2BrBr-OHOH3、和乙硼烷的反应、和乙硼烷的反应H BHHBH3H3B THFH
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新 烯烃 课件 精品
限制150内