双键单烯烃是指分子中含有一个CC的不饱和开链烃【精品-doc】.doc

单烯烃是指分子中含有一个CC的不饱和开链烃【精品-doc】

第三章单烯烃

单烯烃是指分子中含有一个C=C的不饱和开链烃,简称烯烃.通式为CHn2n-2第一节烯烃的结构

乙烯是最简单的烯烃,分子式为CH,构造式HC=CH,含有一个双键.C=C,是2422由一个σ 键和一个π键构成.现代物理方法证明,乙烯分子的所有原子都在同一平面上,每个碳原子只和三个原子相连.杂化轨道理论根据这些事实,设想碳2原子成键时,由一个s轨道和两个p轨道进行杂化,组成三个等同的sp杂化轨20道, sp轨道对称轴在同一平面上,彼此成120角.此外,还剩下一个2p轨道,它的

轨道所在的平面.

乙烯:

C-C σ键

4个C-Hσ键

2在乙烯分子中两个碳原子各以一个sp轨道重叠形成一个C-Cσ键又各2以两个sp轨道和四个氢原子的1s轨道重叠形成四个C-Hσ键五个σ键都在

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案同一平面上。每个碳原子剩下的一个p轨道它们平行地侧面重叠便组成新y

的分子轨道称为π轨道。

其它烯烃的双键也都是由一个σ键和一个π键组成的。

1. π键的特点:

?π键重叠程度比σ键小不如σ键稳定 比较容易破裂。 碳碳π键的键能等于264.4kJ/mol。 [610(C=C键能)-345.6(C-C键能) ]小于C-C单键的键能

345.6kJ/mol.

?π键具有较大的流动性容易受外界电场的影响 电子云比较容易极化容易给出电子发生反应。 这是由于π键的电子云不象σ键电子云那样集中在两原子核连线上而是分散成上下两方故原子核对π电子的束缚力就较小。

C=C和C-C的区别: 2.

? C=C的键长比C-C键短。 两个碳原子之间增加了一个π键也就增加了原子核对电子的吸引力使碳原子间靠得很近。 C=C键长0. 134nm,C-C键长

0. 154nm。

? C=C两原子之间不能自由旋转。 由于旋转时两个p轨道不能重叠 π键便y

被破坏。

三、双键的表示法:

双键一般用两条短线来表示如:C=C但两条短线含义不同一条代表σ键另一条代表π键。

第二节烯烃的同分异构及命名

一、烯烃的同分异构现象

由于烯烃会有双键其异构现象较烷烃复杂它包括碳干异构双键位置不同引起的位置异构(position isomerism)  以及由于双键两侧的基团在空间的位置不同引起的顺反异构。

例如:丁烷只有正丁烷和异丁烷两个异构体而丁烯(Butylene或Butene)就有三个异构体:

CHCHCH=CH CHCH=CHCH 32233

2

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案

双键位置异构碳架异构

此外 由于双键不能自由旋转又产生了另一个异构现象--顺反异构如:2-丁烯有两个:

顺-2-丁烯反-2-丁烯

两个相同基团在双键两个相同基团分处

在

的一边称为顺式(cis-) ;双键的两边称为反式(trans-)

顺、反异构现象在烯烃中很普遍凡是以双键相连的两个碳原子上都带有不同的原子或原子团时都有顺、反异构现象。

如果以双键相连的两个碳原子其中有一个带有两个相同的原子或原子团则这种分子就没有顺、反异构体。因为它的空间排列只有一种。如:

二、烯烃的命名

(一)烯烃的系统命名法基本上和烷烃相似

的最长的碳链为主链。

2.从最靠近双键的一端起把主链碳原子依次编号

3

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案

。

3.双键的位次必须标明出来只写双键两个碳原子中位次较小的一个放在烯烃名称的前面。

2 4-二甲基-2-己烯

4.其他同烷烃的命名原则

如:

3-甲基-2-乙基-1-丁烯

烯基:当烯烃上去掉一个氢原子后剩下的一价基团叫做烯基。

(二) Z、 E命名法

根据IUPAC命名法字母Z是德文Zusammen的字头指同一侧的意思。 E是德文Entgegen的字头指相反的意思。用“次序规则”来决定Z、 E的构型。主要内容有两点:

1.次序规则:

?将双键碳原子所连接的原子或基团按其原子序数的大小排列把大的排在前面小的排在后面 同位素则按原子量大小次序排列。

I Br, Cl, , S, P, O, N, C, D, H

当与双键C所连接的两个原子或基团中原子序数大的与C所连原子序数大12

的原子或基团处在平面同一侧时为(Z)构型命名时在名称的前面附以(Z)字。如:

4

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案

)字。

?如果与双键碳原子连接的基团第一个原子相同而无法确定次序时则应看基团的第二个原子的原子序数依次类推。按照次序规则(Sequence rule)先后排列。

2( Z、 E命名法:烯烃碳碳双键C和C上原子序数大的原子或原子团在双键12

(三) 、顺、反异构体的命名与(Z) 、 (E)构型的命名不是完全相同的。这是两种不同的命名法。

顺、反异构体的命名指的是相同原子或基团在双键平面同一侧时为“顺” 在异侧时为“反” 。

Z、 E构型指的是原子序数大的原子或基团在双键平面同一侧时为“Z” 在异侧时为“E” 。

第三节烯烃的物理性质

在常温下 C-C的烯烃为气体 C-C的为液体 C以上为固体。沸点、熔

2451617

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。

5

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案

沸点: 3.7?C 0.88?C

熔点: -138.9?C -105.6?C

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这是因为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而顺式中则不能。

μ ?0 μ =0

在顺、反异构体中顺式异构体因为极性较大沸点通常较反式高。又因为它的对称性较低较难填入晶格故熔点较低。 (徐积功p60-61)

第四节烯烃的化学性质

一、催化氢化

常用的催化剂:铂黑(Pt) ,钯粉(Pb) ,Raney Ni 1.原理:烯烃与氢加成反应需要很高的活化能加入催化剂后可以降低反应的活化能使反应容易进行。

6

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案

反应进程

?催化剂的作用:是降低烯烃加氢的活化能。

?可能机理:烯烃和一分子氢被吸附在催化剂表面并释放出能量。能量的释放减弱了烯烃π键和氢分子的σ键从而促使两个新的碳氢键形成得到烷烃烷烃自催化剂表面解吸附之后再吸附新的反应物分子加氢反应是在碳碳双键的同侧进行。

2.催化剂的分类

?异相催化剂:催化剂不溶于有机溶剂如:Pt黑 Ni粉

?均相催化剂:催化剂溶于有机溶剂如:三苯基膦与氯化铑的络合物3.氢化热

一摩尔不饱和化合物氢化时放出的热量 叫氢化热(Heat of hydrogenation)

从烯烃氢化热的差别中可以看出各种烯烃的稳定性。如顺-2-丁烯和反-2-丁烯氢化的产物都是丁烷反式的比顺式的少放出4.2KJ/mol,意味着反式的内能少

4.2KJ/mol,也就是说反-2-丁烯更为稳定。

7

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案

二、亲电加成

由于烯烃的电子云流动性强易极化容易给出电子所以容易被缺电子的试剂进攻。

这种缺电子的试剂叫亲电试剂它容易与能给出电子的烯烃双键起加成反应这种反应就叫亲电加成反应。

(1)与卤化氢的加成

8

忻州师范学院精品课程有机化学电子教案