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1、学习必备欢迎下载第三章 烯 烃一、学习目的和要求1. 把握烯烃的构造异构和命名；2. 把握烯烃的结构；3. 把握烯烃结构的 Z/E 标记法和次序规章；4. 把握烯烃的来源和制法；5. 把握烯烃的物理性质；6. 把握烯烃的化学性质：催化氢化、亲电加成，马尔柯夫尼柯夫规章，硼氢化- 氧化反应、臭氧化反应；7. 明白烯烃的重要代表物：乙烯、丙烯和丁烯；二本章节重点、难点烯烃的分子结构、 键的特点、 键与 键的区分、 Z/E 标定法、记住次序规章、碳正离子的结构及其稳固性、 亲电加成的反应历程和影响因素、乙烯的分子轨道、 丙稀的游离基反应、马氏与反马氏规章；三教学内容2烯烃是指分子中含有一个碳碳双键的
2、开链不饱和烃，烯烃双键通过SP 杂化轨道成键，因此和烷烃相比，相同碳原子的烯烃比烷烃少两个碳原子，通式为CnH2n ；3.1 烯烃的构造异构和命名3.1.1 烯烃的同分异构烯烃的同分异构现象比烷烃的要复杂，除碳链异构外，仍有由于双键的位置不同引起的位置异构和双键两侧的基团在空间的位置不同引起的顺反异构；造异构（以四个碳的烯烃为例）：CH3-CH2-CH=CH21-丁烯位置异构CH3-CH=CH-CH32-丁烯构造异构CH3-CCH3=CH22-甲基丙烯碳链异构3.1.2 烯烃的命名1烯烃系统命名法烯烃系统命名法，基本和烷烃的相像；其要点是：1） 挑选含碳碳双键的最长碳链为主链，称为某烯；2）
3、从最靠近双键的一端开头，将主链碳原子依次编号；3） 将双键的位置标明在烯烃名称的前面（只写出双键碳原子中位次较小的一个）；4） 其它同烷烃的命名原就；例如： CH3 CHCH=CH2的名称是 3- 甲基 -1- 丁烯；CH3烯烃去掉一个氢原子后剩下的一价基团就是烯基，常见的烯基有：CH2=CH-CH3CH=CH-乙烯基丙烯基（ 1- 丙烯基）CH2=CH-CH2-CH2= C烯丙基（ 2- 丙烯基）2CH3烯烃衍生物命名法（补充）异丙烯基烯烃衍生物命名法是以乙烯为母体，将其他烯烃看成他们的烷基衍生物；例：CH2=CH-CH3甲基乙烯（ CH2）2 C=CH2 （不对称二甲基乙烯）使用范畴：结构
4、简洁的烯烃；3.2 烯烃的结构最简洁的烯烃是乙烯，我们以乙烯为例来争论烯烃双键的结构；3.2.1 双键的结构乙烯与丙烯的共价键参数如下：H117H121.7 CC0.133nmH0.108nmHC=C键能为 610KJ / mol， CC键能为 346KJ / mol，由键能看出碳碳双键的键能不是碳碳单键的两倍， 说明碳碳双键不是由两个碳碳单键构成的；事实证明碳碳双键是由一个 键和一个 键构成的；现代物理方法证明：乙烯分之的全部原子在同一平面上；23.2.2 sp杂化2杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时是以sp 杂化方式进行的，这种杂化过程如下所示：2p2s激发态sp2 杂化2psp2sp
5、2 sp2杂化态2一个sp三个sp2 的关系2 轨道与p 轨道的关系sp3.2.3 烯烃分子中化学键的形成22形成烯键的两个碳原子为sp 杂化，它们各用一个sp 杂化轨道以“头碰头”方式重叠形2-1-1-1成碳碳 键；每个碳原子余下的两个sp 轨道分别与其它原子或基团结合形成两个 单键； 这样而形成的五个 键均处同一平面上， 两个碳原子各剩余一个未参与杂化的p 轨道， 并垂直于该平面，且相互平行，从而侧面重叠形成 键，也可以描述为以“肩并肩”方式形成 键；所以碳碳双键相当于由一个碳碳 键和一个碳碳 键组成， 平均键能为 610.9 kJ.mol， 其中碳碳 键的平均键能为 343.3 kJ.m
6、ol， 键的键能为 263.6 kJ.mol， 键的键能较 键的小；（ 键键能 =双键键能 碳碳单键键能 = 610KJ/ mol346 = 264KJ/ mol ）3.2.4 乙烯分子的形成方式乙烯分子的形成方式如下所示：HHHHHHCCHH乙烯中的键HH键的形成HH电子云外形3. 2 .5键的特点与 键相比， 键与 键有明显区分，由此打算了烯烃的化学性质， 键的特点如下：（ 1） 键以“肩并肩”方式重叠，碳碳之间的连线不是轴对称，因此以双键相连的两个原子之间不能再以碳碳之间连线为轴自由旋转，假如吸取肯定的能量， 克服 p 轨道的结合力， 才能环绕碳碳之间连线旋转，结果使键破坏；（ 2） 键
7、由两个 p 轨道侧面重叠而成，重叠程度比一般 键小，键能小， 不如 键坚固， 简洁发生反应；（ 3） 键电子云不是集中在两个原子核之间，而是分布在上下两侧， 原子核对 电子的束缚力较小，因此 电子有较大的流淌性，在外界试剂电场的诱导下，电子云变形，导致 键被破坏而发生化学反应；（ 4） 键不能独立存在，只能与 键共存；3.2.6顺反异构由于双键不能自由旋转， 而双键碳上所连接的四个原子或原子团是处在同一平面的，当双键的两个碳原子各连接两个不同的原子或原子团时，就能产生顺反异构体；例如：H H3 CH H 3CC = CC = CH CH 3CH3H顺丁烯bp 3.7 反丁烯bp0.88 顺反异
8、构体（立体异构体）构型异构这种由于组成双键的两个碳原子上连接的基团在空间的位置不同而形成的构型不同的现象称为顺反异构相现象；构成双键的任何一个碳原子上所连的两个基团要不同是产生顺反异构体的必要条件 ，如下图所示：构成双键的任何一个碳原子上所连的两个基团要不同是产生顺反异构体的必要条件，如下图所示：aaaaaaCCCCabbbdCCCCabbdd有顺反异构的类型无顺反异构的类型顺反异构体的命名可在系统名称前加一“顺”或“反”字，例如：CH 3H CCH2 CH 3C HCH 3CH 2CHCCH CHH23顺 -2- 戊烯反-3- 甲基-3- 己烯【顺反命名法有局限性】 ， 即在两个双键碳上所连
9、接的两个基团彼此应有一个是相同的，彼此无相同基团时，就无法命名其顺反；例如：BrCH 3HCCHCH 3CH2CH 3CCCH 3CH 3CH 2CH2 CH 2CH 3CCClCH2CH 2CH 3CHCH 3CH 3为解决顺反命名法的局限性，IUPAC规定，用 Z、E命名法来标记顺反异构体的构型；3.3 E Z 命名法3.3.1 次序规章次序规章的要点：（ 1）比较与双键碳原子直接连接的原子的原子序数，按大的在前、小的在后排列；例如：I Br Cl S P F O N C D H-Br -OH -NH2 -CH3 H（ 2）假如与双键碳原子直接连接的基团的第一个原子相同时，就要依次比较其次
10、、第三次序原子的原子序数，来打算基团的大小次序；例如： CH3CH2- CH 3-（因第一次序原子均为C，故必需比较与碳相连基团的大小）CH3-中与碳相连的是CH 、H、HCH3CH2-中与碳相连的是CC 、H、H所以 CH3CH2- 优先； 同理： CH3 3C- CH 3CHCH3CH- CH 3 2CHCH2- CH 3CH2CH2CH2-（ 3） 当取代基为不饱和基团时，就把双键、三键原子看成是它与多个某原子相连；例如：CH 2=CH相当于CH 2-CH CCC=OOC相当于O3.3.2 E Z 命名法Z、E 命名法的详细内容是：一个化合物的构型是Z 型仍是 E 型，要由“次序规章”来
11、打算 ，分别比较两个双键碳原子上的取代基团按“次序规章”排出的先后次序，假如两个双键碳上排列次序优先的基团位于双键的同侧，就为 Z 构型，反之为 E构型；Z 是德文 Zusammen的字头，是同一侧的意思；E 是德文 Entgegen的字头，是相反的意思；例如：BrHC=CCH 3ClBr CH 3- Cl HE-1-氯 -2-溴丙烯CH3CH3CH2CH 2CH 2CH3C=CCHCH 3CH 3CH3CH2- CH 3-CH 32CH- CH 3CH 2CH2-Z-3-甲基 -4- 异丙基庚烷BrClC=CClHBr Cl Cl HZ-1,2- 二氯 -1- 溴乙烯【提请留意】：用箭头帮忙
12、判定Z、 E 构型是相当有益的；同一方向为Z；不同方向为 E；例：【特殊说明：需要说明的是，顺反命名和命名Z、E 是不能一一对应的】3.4 烯烃的制备3.4.1 工业制法烯烃工业上可由石油裂解制得；3.4.2 试验室制法（ 1）由醇脱水：醇在无机酸催化剂存在下加热时，失去一分子水而得到相应的烯烃；常用的酸是硫酸和磷酸；中学中就已经明白到由乙醇在浓硫酸存在下，加热脱水生成乙烯；（ 2）卤代烷脱卤化氢：仲、叔卤代烷形成烯烃时，其双键位置主要趋向于在含氢较少的相邻碳原子上；以取代较多的烯烃为主要产物，这就是札依采夫（Saytzeff规律；3.5 烯烃的物理性质在常温下， C2C4 的烯烃为气体， C5 C16 的为液体， C17 以上为固体；沸点、熔点、比重都随分子量的增加而上升，比重都小于1，都是无色物质，溶于有机溶剂，不溶于水；沸点：3.7 C0.88 C熔点：-138.9 C-105.6C顺、反异构体之间差别最大的物理性质是偶极矩，一般反式异构体的偶极矩较顺式小，或等于零， 这是由于在反式异构体中两个基团和双键碳相结合的键，它们的极性方向相反可以抵消，而顺式中就
