三 单烯烃3.3.ppt
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1、C:2s12px12py12pz1碳碳原原子子上上未未参参加加杂杂化化的的p轨轨道道,它它们们的的对对称称轴轴垂垂直直于于乙乙烯烯分分子子所所在在的的平平面面,它它们们相相互互平平行以侧面相互交盖而形成行以侧面相互交盖而形成 键键.乙烯的乙烯的 键键第三章第三章 单烯单烯 一一 烯烃的结构烯烃的结构组成组成 键的电子称为键的电子称为 电子电子;组成组成 键的电子称为键的电子称为 电子电子;成成键键轨轨道道 *反反键键轨轨道道乙烯的乙烯的 成成键轨道和键轨道和 *反键轨道反键轨道乙烯的乙烯的 成成键轨道和键轨道和 *反键轨道形成示意图反键轨道形成示意图 键电子云集中在两核之间键电子云集中在两核之
2、间,不易与外界试剂接近不易与外界试剂接近;双双键键是是由由四四个个电电子子组组成成,相相对对单单键键来来说说,电电子子云云密密度度更更大大;且且构构成成 键键的的电电子子云云暴暴露露在在乙乙烯烯分分子子所所在在的的平平面面的的上上方方和和下下方方,易易受受亲亲电电试试剂剂(+)攻击攻击,所以所以双键有亲核性双键有亲核性(-).碳碳单键和双键电子云分布的比较碳碳单键和双键电子云分布的比较C-C 键键C-C 键键电子云不易与外界接近电子云不易与外界接近电子云暴露在外电子云暴露在外.易接近亲电试剂易接近亲电试剂键的特点:书键的特点:书4747页页甲烷的甲烷的H-C-H键角键角109.5C-C单键长单
3、键长:0.154nmC=C双键键长双键键长:0.133nm断裂乙烷断裂乙烷C-C 单键需要单键需要 347kJ/mol断裂双键需要断裂双键需要611kJ/mol;说明碳碳说明碳碳 键断裂需要键断裂需要264kJ/mol乙烯的结构对键长乙烯的结构对键长,键角的影响键角的影响双键使烯烃有较大的活性双键使烯烃有较大的活性二二 烯烃的同分异构和命名烯烃的同分异构和命名1 1 烯烃的同分异构现象烯烃的同分异构现象1 1)构造异构)构造异构碳架异构碳架异构位置异构:位置异构:双键的位置不同引起的位置异构双键的位置不同引起的位置异构 2 2)构型异构)构型异构 顺反异构顺反异构:双键两侧的基团在空间的位置不
4、同引起的异构双键两侧的基团在空间的位置不同引起的异构 abab且且 产生顺反异构体的产生顺反异构体的必要条件必要条件:构成双键的构成双键的任何一个碳原子上任何一个碳原子上所连的所连的两个基团两个基团要要不同不同。注注意意:只只要要任任何何一一个个双双键键上上的的同同一一个个碳碳所所连连接接的的两两个个取取代代基基是是相同相同的的,就没有顺反异构就没有顺反异构.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。下列结构下列结构没有没有顺反异构顺反异构顺反标记法:顺反标记法:(适合烯烃两个碳原子上有相同基团的烯烃)(适合烯烃两个碳原子上有相同基团的
5、烯烃)顺式顺式(两个相同基团处于双键同侧两个相同基团处于双键同侧)反式反式(异侧异侧)例如例如:顺顺-2-丁烯丁烯反反-2-丁烯丁烯顺顺-2-氯氯-2-丁烯丁烯顺顺-2-戊烯戊烯命名命名:在前加一在前加一顺顺(cis-)或或反反(trans-)字表示字表示.E-Z标记法标记法顺序规则顺序规则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”Z构型构型 E 构型构型同碳上下比较同碳上下比较Z-优先基团优先基团(a和和 b)在双键的在双键的同侧同侧;E-优先基团优先基团(a和和 b)在双键的在双键的异侧异侧a,a,b,b为顺序为顺序,由顺序规则
6、定由顺序规则定.(1)首首先先由由和和双双键键碳碳原原子子直直接接相相连连原原子子的的原原子子序序数数决决定定,大大的的在在前前,同位素质量大的优先。同位素质量大的优先。I Br Cl S P F O N C D(氘氘1中子中子)H(2)若若双双键键碳碳原原子子直直接接相相连连第第一一原原子子的的原原子子序序数数相相同同,则则比比较较以以后后的原子序数。的原子序数。-CH2CH3 -CH3,-CCl3-CHCl2-COCl-CH2Cl-COORCOOH(3)取取代代基基为为不不饱饱和和基基团团,应应把把双双键键或或三三键键原原子子看看成成是是它它以以单单键键和和多个原子相连多个原子相连:顺序规
7、则顺序规则思考它们的构思考它们的构型型ZE注意注意:顺式不一定是顺式不一定是Z构型构型;反式不一定是反式不一定是E构型构型.顺顺反反2 烯烃系统命名法烯烃系统命名法烯烃系统命名法,基本和烷烃的相似。烯烃系统命名法,基本和烷烃的相似。1、选择含碳碳双键的最长碳链为主链,称为、选择含碳碳双键的最长碳链为主链,称为某烯某烯。2、从最靠近双键(从最靠近双键(官能团官能团)的一端开始,将主链碳原)的一端开始,将主链碳原子依次编号。子依次编号。3、将双键的位置标明在烯烃(将双键的位置标明在烯烃(母体母体)名称的前面(只)名称的前面(只写出双键碳原子中写出双键碳原子中位次较小的一个位次较小的一个)。)。4、
8、其它同烷烃的命名。其它同烷烃的命名。2-乙基乙基-1-戊烯戊烯 2,5-二甲基二甲基-2-己烯己烯(Z)-1,2-二二氯氯-1-溴乙烯溴乙烯(E)-3-甲基甲基-4-乙基乙基-3-庚烯庚烯CH2=CH-乙烯基乙烯基 vinyl CH3CH=CH-丙烯基(丙烯基(1-丙烯基)丙烯基)1-propenylCH2=CH-CH2-烯丙基(烯丙基(2-丙烯基)丙烯基)allylCH2=C 异丙烯基异丙烯基 isopropenyl CH3 几个重要的烯基几个重要的烯基烯基烯基 :烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团。IUPAC允许沿用的俗名允许沿用的俗名 写
9、出戊烯的所有开链异构体及其名称写出戊烯的所有开链异构体及其名称练习练习三三 烯烃的物理性质烯烃的物理性质 顺反异构体:顺反异构体:b.p b.p 顺式(顺式(3.53.5)反式(反式(0.90.9)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,分子间偶极-偶极作用力偶极作用力 。m.pm.p 反式反式(-105.5)(-105.5)顺式顺式(-139.3)(-139.3)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。碳碳双键碳碳双键断裂乙烷断裂乙烷C-C 单键需要单键需要347kJ/mol断裂双键需要断裂双键需要611kJ/mol;说明
10、碳碳说明碳碳 键断裂需要键断裂需要264kJ/mol双键使烯烃有较大的活性双键使烯烃有较大的活性.-烯烯烃烃在在起起化化学学反反应应时时往往往往随随着着 键键的的断断裂裂又又生生成成两两个个新新的的 键键,即即在在双双键键碳碳上上各各加加一一个个原原子子或或基基团团.C=C HBr HCl第一步第一步:生成碳正离子生成碳正离子(决速步骤)决速步骤)反应历程:反应历程:第一步反应是由亲电试剂的攻击而发生的第一步反应是由亲电试剂的攻击而发生的,所以与所以与HX的加成反应叫的加成反应叫亲电加成反应亲电加成反应.第二步第二步:碳正离子迅速与碳正离子迅速与 X-结合生成卤烷结合生成卤烷.卤卤化化氢氢与与
11、不不对对称称烯烯烃烃加加成成时时,可可以以得得到到两两种种不不同同的的产产物物,但但其其中中之之一一为为主主.即即加加成成时时以以H原原子子加加到到含含氢氢较较多多的的双双键键C原原子子上上,而而卤卤素素原子加到含氢较少或不含氢的双键碳原子上的那种产物为主原子加到含氢较少或不含氢的双键碳原子上的那种产物为主.马尔科夫尼科夫规律马尔科夫尼科夫规律2-甲基丙烯甲基丙烯第二步第二步:碳正离子迅速与碳正离子迅速与 Br-结合生成溴代烷结合生成溴代烷.反应历程(机理)反应历程(机理)第一步第一步:生成的碳正离子是活泼中间体生成的碳正离子是活泼中间体需要的能量低需要的能量低,易生成易生成,稳定稳定需要的能
12、量高需要的能量高,不不易生成易生成,不稳定不稳定碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性 烯烯烃烃分分子子的的一一个个碳碳原原子子的的价价电电子子状状态态由由原原来来sp2的的杂杂化化转转变变为为sp3杂化杂化.另另一一个个带带正正电电的的碳碳原原子子,它它的的价价电电子子状状态态仍仍然然是是sp2杂杂化化,它它具具有一个有一个p空轨道空轨道(缺电子缺电子).碳正离子的结构碳正离子的结构乙基碳正离子的空p轨道诱导效应(诱导效应(induction effect)在有机化合物中,由于原子的电负性不同而引起的极性效应,在有机化合物中,由于原子的电负性不同而引起的极性效应,是通过静电诱导而影响到分子的其他部
13、分,这种作用称为诱是通过静电诱导而影响到分子的其他部分,这种作用称为诱导效应。导效应。用用I表示诱导效应表示诱导效应 +I 表示推电子效应表示推电子效应 -I 表示拉电子效应表示拉电子效应 具有具有-I 效应的原子或原子团:效应的原子或原子团:X,NO2,OR,COOH,CN 等等 sp sp2 sp3具有具有+I 效应的原子或原子团效应的原子或原子团:(CH3)3C-(CH3)2C-CH3CH2-CH3-叔叔(30)R+仲仲(20)R+伯伯(10)R+CH3+按照静电学按照静电学,一个带电体系一个带电体系,电荷越分散电荷越分散,体系越稳定体系越稳定.比较下列碳正离子的稳定性比较下列碳正离子的
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- 单烯烃3.3 烯烃 3.3
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