《不饱和烃》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不饱和烃（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、不饱和烃是指分子中含有碳碳双键或碳碳叁 键的烃。 分子中含有碳碳双键的烃称为烯烃，根据分 子中所含双键数目的不同又可分为单烯烃、二烯烃和多烯烃。 分子中含有碳碳叁键的烃称为炔烃。 碳碳双键和碳碳叁键分别是烯烃和炔烃的官能团。,第二章 不饱和烃,第一节 单烯烃,单烯烃是指分子中含有一个碳碳双键的不饱和烃 。,通式为CnH2n,它比同碳数烷烃少两个氢原子 。,一、烯烃的结构,乙烯是最简单的单烯烃，分子式为C2H4，构造式为H2C = CH2。,二、烯烃的同分异构和命名,1烯烃的同分异构现象,碳链异构,官能团位置异构,CH3CH=CHCH3,CH2=CHCH2CH3,CH2=CHCH2CH3,而2-
2、丁烯又存在两种顺反异构体。,这种同分异构现象的产生是由于组成双键的 两个碳原子不能相对自由旋转，使这两个碳原子上所连接的原子或基团在空间的排列不同，以致形成的几何构型不同，这一现象称为顺分异构现象。,并不是所有含双键的烯烃都有顺反异构现象，当双键的任何一个碳原子所连的原子或基团相同时，就没有顺反异构现象了。如：,不存在顺反异构现象。,（1）选择一条含双键的最长碳链作为主链，以主链碳原子数目命名为“某”烯。,2烯烃的命名 系统命名法原则,（2）从最靠近双键的一端起，把主链碳原子依次编号。,（3）标记双键位置，写出双键碳原子中位次较小的编号，放在烯烃名称前（1-烯烃中的1往往省略）。,（4）其它命
3、名原则与烷烃相同。如：,对于顺反异构，如果两个顺反异构体中，两个相同原子或基团位于平面同侧的称为顺式结构，在异侧的称为反式结构。,顺-2-丁烯（沸点3.7 ） 反-2-丁烯（沸点0.88 ）,如果双键两个碳上连接的原子或基团均不相同时，IUPAC命名法中，用Z或E来区别不同构型，称Z / E命名法。原则是：按照“顺序规则”，将每个双键碳原子连接的原子或基团比较顺序。当一个碳原子所连的两个原子或基团中序数大的与另一个碳原子所连的序数大的原子或基团处于平面同一侧的称为“Z”构型，反之，若不在同一侧的称为“E”构型。,(Z)构型 (E)构型 条件：ab，cd,(Z) -3-甲基-2-戊烯 (E) -
4、3-甲基-2-戊烯,例如：,三、烯烃的物理性质,烯烃的物理性质与烷烃相似，也是随着碳原子数的增加而呈规律性变化。在常温下，含2至4个碳原子的烯烃为气体，含518个碳原子的为液体，19个碳原子以上的为固体。它们的沸点、熔点和相对密度都随分子质量的增加而上升，但相对密度都小于1，都是无色物质，不溶于水，易溶于有机溶剂。,单烯烃在铂、钯或镍等金属催化剂的存在下，可以与氢加成而生成烷烃。,1、加成反应 （1）加氢,四、烯烃的化学性质,（2）亲电加成反应,烯烃容易给出电子，因而易受到正电荷或部分带正电荷的缺电子试剂（称为亲电试剂）的进攻而发生反应，称为亲电加成反应。, 与卤素加成,卤素的活性顺序为：氟氯
5、溴碘。,实验事实 a）将干燥的乙烯通入溴的无水四氯化碳溶液中（置于玻璃容器中）时，不易发生反应。 b）若置于内壁涂有石蜡的玻璃容器中时，则更难反应。 c）当加入一点水时，很容易发生反应。 d）乙烯和溴在氯化钠的水溶液中进行反应，生成1,2-二溴乙烷、1-氯-2-溴乙烷和2-溴乙醇。 上述实验事实可以用亲电加成反应历程来解释。,烯烃和卤素加成的反应历程,第一步，反应是被极化的溴分子中带微量正电荷的溴原子（Br+）首先向乙烯中的键进攻，形成环状溴鎓离子中间体 。,第二步，溴负离子进攻溴鎓离子，生成最终产物。,反应历程为：, 与卤化氢加成,反应历程,卤化氢反应活性顺序为：HIHBrHCl,烯烃与卤化
6、氢的加成反应机理和烯烃与卤素的加成机理相似，也是分两步进行的。不同的是首先由亲电试剂H+ 进攻烯烃键，生成碳正离子中间体，然后X- 进攻碳正离子生成卤代烷。,马尔科夫尼科夫规则（马氏规则）：,不对称烯烃加卤化氢时，氢原子总是加在含氢较多的碳原子上，其余部分加在含氢较少的碳原子上。,不对称的烯烃与卤化氢加成时，可能得到两种不同的产物。,马氏规则的解释,诱导效应是指在有机化合物中，由于电负性不 同的取代基的影响，使整个分子中成键电子云按取 代基的电负性决定的方向偏移的效应。,a）用诱导效应解释,诱导效应,诱导效应的强度,由原子或基团的电负性决定。比氢原子电负性大的原子或基团表现出吸电性，称为吸电子
7、基，具有吸电诱导效应，一般用I表示；比氢原子电负性小的原子或基团表现出供电性，称为供电子基，具有供电诱导效应，一般用+I表示。 吸电诱导效应（I）： F Cl Br I ；F OR NR2 供电诱导效应（+I）： (CH3)3C- (CH3)2CH- CH3CH2- CH3-,丙烯加HBr,诱导效应对马氏规则的解释,由于甲基是一个供电子基团，向双键供电子，使双键上的电子云发生偏移，含氢原子较多的双键碳原子带部分负电荷（-）。H+ 首先加到带负电荷的（即含氢较多的）双键碳原子上，然后，Br- 才加到另一个双键碳上，产物符合马氏规则。,b）从正碳离子的稳定性解释,碳正离子（I）上由于连有两个供电子
8、的烃基，而碳正离子(II)上只连了一个，所以碳正离子（I）稳定性大于(II)。因此当氢离子进攻丙烯双键时，主要生成更稳定的碳正离子（I），下一步溴加到2位碳上，产物符合马氏规则。,丙烯加HBr,过氧化物效应（反马氏规则）：,该反应属于自由基加成，不属于亲电加成反应历程 。对不对称烯烃与HCl和HI的加成反应方式没有影响，只有HBr才发生这种过氧化效应。, 与硫酸加成,烯烃能和浓硫酸发生加成反应，生成硫酸氢酯，硫酸氢酯水解生成相应的醇。,不对称烯烃与硫酸的加成反应，遵守马氏规则。, 与水加成,不对称烯烃与水的加成反应遵从马氏规则,2. 氧化反应,（1）高锰酸钾氧化,由于不同结构的烯烃，氧化产物不
9、同，因此通过分析氧化得到的产物，可以推测原来烯烃的结构。,(2) 臭氧化反应,（3）催化氧化,环氧乙烷是重要的有机合成中间体。,3.烯烃-H的卤代,烯烃与卤素在室温下可发生双键的亲电加成反应，但在高温(500 600 )时， 则在双键的位发生自由基取代反应。,如果用N-溴代丁二酰亚胺（简称NBS）为溴化剂，在光或引发剂如过氧化苯甲酰作用下，则-溴代可以在较低温度下进行。,4聚合反应,第二节 炔 烃,炔烃是分子中含有碳碳叁键的烃。 通式为 CnH2n-2。 炔烃比相应的烯烃少两个氢原子。,一、炔烃的结构和命名,乙炔为最简单的炔烃，分子式为C2H2，构造式为HC CH,乙炔的两个键电子云对称地分布
10、在碳碳键周围，呈圆筒形。,1. 乙炔的结构,炔烃的系统命名法与烯烃相同，只是将“烯”字改为“炔”字。例如：,2.炔烃的命名,丙炔 2-丁炔 3-甲基-1-丁炔 2,2,5-三甲基-3-己炔,分子中同时含有双键和叁键的化合物，称为烯炔。命名时，选择包含双键和叁键的最长碳链为主链，编号时遵循最低系列原则，书写时先烯后炔。如：,1-戊烯-3-炔 4-己烯-1-炔,双键和叁键处在相同的位次时，应使双键的编号最小。,1-戊烯-4-炔（不叫4-戊烯-1-炔 ）,二、炔烃的物理性质,炔烃的物理性质与烷烃、烯烃类似，也是随着碳原子数的增加而呈规律性变化。炔烃的沸点比对应的烯烃高1020，相对密度比对应的烯烃稍
11、大，在水中的溶解度也比相应烷烃和烯烃大些。,1 .加成反应,（1）催化加氢 在催化剂如镍、铂、钯的条件下，炔烃和氢气反应先还原为烯烃，但反应难以停止在烯烃阶段，会继续加氢成烷烃。,三、炔烃的化学性质,若选用适当的试剂如活性较弱的催化剂和适当控制反应条件，可以使反应停留在烯烃阶段。这种使炔烃氢化停留在烯烃阶段的反应称为部分氢化。,如在Pd-CaCO3催化剂中加入抑制剂醋酸铅和喹啉，称林德拉（Lindlar）催化剂，可获得顺式烯烃。,如在液氨中用钠还原炔烃，主要得到反式烯烃。,（2）亲电加成,炔烃也能和卤素和卤化氢发生亲电加成反应，反应是分步进行的，先加一分子卤素或卤化氢，且为反式加成。,若卤素或
12、卤化氢过量，则双键可以继续加成。,不对称炔烃加氢卤酸时，产物符合马氏规则。,虽然炔烃比烯烃多一个键，但炔烃的亲电加成活性比烯烃弱。如乙炔氯化需要光照或在FeCl3催化下才能进行。而乙炔和氯化氢在通常情况下也难进行加成反应，需要使用催化剂才能进行。,如烯炔加卤素时，首先加在双键上 。,2.水化反应,在稀硫酸水溶液中，用汞盐作催化剂，炔烃可以和水发生加成反应 。,炔烃水化，先生成一个很不稳定的烯醇，很快转变为稳定的酮式结构。,炔烃与水的加成遵从马氏规则。 除乙炔得到乙醛外，其他炔烃与水加成均得到酮。,3氧化反应,炔烃可被高锰酸钾等氧化剂氧化，叁键断裂生成羧酸或二氧化碳等产物。,4金属炔化物的生成,
13、由于sp杂化碳原子的电负性较强，因此叁键碳原子上的氢原子具有微弱酸性，可以被金属取代生成金属炔化物。,具有RCCH结构的炔烃（端位炔烃）都可进行此反应，且非常灵敏，现象明显，可被用来鉴别乙炔和端位炔烃。,将乙炔通入银氨溶液或亚铜氨溶液中，则分别析出白色炔化银沉淀和棕红色的炔化亚铜沉淀 。,第三节 二烯烃,分子中含有两个或两个以上双键的碳氢化合物称为多烯烃。其中含有两个双键的称为二烯烃或双烯烃，通式为CnH2n-2。,一、二烯烃的分类和命名,多烯烃的系统命名法与单烯烃相似。命名时，取含双键最多的最长碳链为主链，称为某几烯，主链碳原子的编号从距离双键最近的一端开始。,多烯烃的命名,2-甲基-1,3
14、-丁二烯（异戊二烯） 1,3,5-己三烯,多烯烃的双键两端连接的原子或基团各不相同时，也存在顺反异构现象。命名时要逐个标明其构型。,顺，反-3-甲基-2,4-庚二烯 反，顺-3-甲基-2,4-庚二烯 （2E,4E）-3-甲基-2,4-庚二烯 （2Z,4Z）-3-甲基-2,4-庚二烯,顺，顺-3-甲基-2,4-庚二烯 反，反-3-甲基-2,4-庚二烯（2Z,4E）-3-甲基-2,4-庚二烯 （2E,4Z）-3-甲基-2,4-庚二烯,3-甲基-2,4-庚二烯有四种构型式,二、1，3丁二烯的结构,P轨道相互重叠，形成大键。键长和电子云分布的平均化，体系能量降低，分子更稳定。,三、共轭体系和共轭效应,
15、1共轭体系的类型,-共轭：,p-共轭：, -共轭：, - p共轭：, -共轭和 - p共轭的能力比-共轭或p-共轭弱得多，所以又统称为超共轭。,2共轭效应的传递和相对强度,共轭效应是指在共轭体系中原子间的一种相互影响，这种影响，造成分子更稳定，内能更小，键长趋于平均化，并引起物质性质的一系列变化。 共轭效应通过共轭键来传递，当共轭体系一端受电场的影响时，就能沿着共轭键传递的很远，同时在共轭键上的原子将依次出现电子云分布交替的现象。,对于p-共轭来说，电子朝向电子云密度小的方向运动。例如，氯乙烯型p-共轭体系中，p电子朝着双键方向移动，呈供电子效应。,同族元素，随着原子序数的增加原子半径增大，与碳原子的轨道重叠困难，形成p-共轭的能力变弱。他们供电子效应的大小顺序为：,同周期元素，p轨道的大小相近，但元素的电负性变大，原子核对其未共用电子对的吸引力增强，电子不易参加共轭，供电子效应顺序为：,对于-共轭来说，电子云转移的方向与p-共轭情况不同。电负性强的元素吸电子，使共轭体系的电子云向该元素偏离。例如：,-共轭的强度次序对同周期元素来说，电负性越大，吸电子能力越强。,对于同族元素来说，除了电负性关系之外，原子半径越大，则共轭程
