有機化學烯烴和炔烴

有機化學烯烴和炔烴第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章烯烴和炔烴第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月學習要點1.烯烴、二烯烴和炔烴的定義、結(jié)構(gòu)、命名、理化性質(zhì)及同分異構(gòu)現(xiàn)象2.馬氏規(guī)則；誘導效應(yīng)、共軛效應(yīng)第三章烯烴和炔烴第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)烯烴第二節(jié)二烯烴

第三節(jié)炔烴

分子中含有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵的烴稱為不飽和烴，不飽和烴包括烯烴和炔烴第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)烯烴烯烴——分子中含有碳碳雙鍵的不飽和鏈烴，稱為烯烴烯烴的通式——CnH2n（n≥2）官能團為：

C=C第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月sp2雜化軌道（一）雙鍵碳的sp2雜化一、烯烴的結(jié)構(gòu)（二）乙烯的結(jié)構(gòu)

1.乙烯分子所有的碳和氫原子都分布在同一平面第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.雙鍵上的碳采取sp2雜化，形成處于同一平面上的三個sp2

雜化軌道乙烯分子的結(jié)構(gòu)示意圖第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月鍵沒有軸對稱,不能左右旋轉(zhuǎn)

組成鍵的電子稱為電子組成鍵的電子稱為電子乙烯的鍵形成示意圖乙烯分子中的碳碳雙鍵（C=C）是由1個σ鍵和1個π鍵組成的

第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.碳鏈異構(gòu)

碳原子的連接順序不同(1)CH3-CH2-CH=CH21-丁烯(2)CH3-CH=CH-CH32-丁烯2.位置異構(gòu)

雙鍵所在的位置不同二、烯烴的同分異構(gòu)和命名碳鏈異構(gòu)、雙鍵位置異構(gòu)和順反異構(gòu)三種

（一）烯烴的同分異構(gòu)第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.順反異構(gòu)

順反異構(gòu)的條件：①有碳碳雙鍵(或碳環(huán))；②雙鍵(或碳環(huán)上)的兩個碳原子連有不同的原子或基團。如：2-丁烯

第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月當分子構(gòu)造相同，由于碳碳雙鍵（或碳環(huán)）不能旋轉(zhuǎn)而導致的分子中原子或基團在空間的排列方式不同而引起的異構(gòu)現(xiàn)象，稱為順反異構(gòu)

相同的原子或基團在雙鍵的同側(cè)，稱為順式構(gòu)型相同的原子或基團在雙鍵的異側(cè)，稱為反式構(gòu)型

順（或E）-3-甲基-2-戊烯

反（或Z）-3-甲基-2-戊烯第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)生順反異構(gòu)必須具備兩個條件：①分子中存在限制旋轉(zhuǎn)的因素（如雙鍵或脂環(huán)）②每個不能自由旋轉(zhuǎn)的碳原子必須連有兩個不同的原子或基團

Z、E來標記順反異構(gòu)體的構(gòu)型

當兩個較大的原子或基團在雙鍵的同側(cè)時為Z構(gòu)型；在異側(cè)則為E構(gòu)型Z構(gòu)型

E構(gòu)型

a＞b,d＞e

第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月次序規(guī)則的要點：

(1)與雙鍵碳直接相連的原子不同時，按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大者為大基團，原子序數(shù)小者為小基團

(2)如與雙鍵碳直接相連的兩個原子相同，則向外延伸，比較其次相連原子的原子序數(shù)，依次類推，以確定基團的大小次序

(3)當與雙鍵碳相連的為不飽和基團時，看作是連有多個相同的原子

第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.選擇含碳碳雙鍵的最長碳鏈為主鏈（母體），根據(jù)其碳原子數(shù)，稱為“某烯”2.從靠近雙鍵的一端開始，給主鏈上的碳原子編號，確定雙鍵和取代基的位次，若雙鍵正好在主鏈中央，編號則從靠近取代基的一端開始3.以雙鍵碳原子中編號較小的數(shù)字表示雙鍵的位次，寫在烯烴名稱前面，在前面寫出取代基的位次、數(shù)目和名稱。若有多個取代基，命名方法與烷烴的相同（二）烯烴的命名第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.以雙鍵碳原子中編號較小的數(shù)字表示雙鍵的位次，寫在烯烴名稱前面，在前面寫出取代基的位次、數(shù)目和名稱。若有多個取代基，命名方法與烷烴的相同3-甲基-2-乙基-1-丁烯

2,4-二甲基-3-己烯

第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月4.對于有順反異構(gòu)的烯烴，命名時應(yīng)將其構(gòu)型標在系統(tǒng)名稱之前第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

戊烯的五個構(gòu)造異構(gòu)體（1）CH3-CH2-CH2-CH=CH2

1-戊烯（2）CH3-CH2-CH=CH-CH32-戊烯（3）CH2=C-CH2-CH32-甲基-1-丁烯

CH3（4）

CH3-C=CH-CH3

2-甲基-2-丁烯

CH3（5）

CH3-CH-CH=CH2

3-甲基-1-丁烯

CH3第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三、誘導效應(yīng)分子中某些原子或基團對電子的排斥或吸引作用，引起電子云沿著碳鏈向某一方向移動的現(xiàn)象

常見的吸電子基和斥電子基及其誘導效應(yīng)的相對大小順序：吸電子基：－NO2＞－X＞－OCH3＞－NHCOCH3＞－C6H5＞－CH＝CH2斥電子基：－C（CH3）3＞－CH（CH3）2＞－CH2CH3＞－CH3

第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月四、烯烴的物理性質(zhì)1.含2～4個碳原子的烯烴為氣體，5～18個碳原子的烯烴為液體，含19個碳原子以上的烯烴是固體2.直鏈烯烴的沸點要高于帶支鏈的異構(gòu)體，但差別不大3.烯烴的相對密度都小于14.烯烴幾乎不溶于水，但可溶于非極性溶劑（戊烷，四氯化碳，乙醚等）第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月五、烯烴的化學性質(zhì)(一)加成反應(yīng)烯烴在起化學反應(yīng)時隨著鍵的斷裂生成兩個新的鍵，即在雙鍵碳上各加一個原子或基團烯烴的化學性質(zhì)比烷烴活潑，因π鍵不穩(wěn)定，易斷裂，故反應(yīng)主要發(fā)生在π鍵上Pt鉑，Pd鈀，Ni鎳催化劑CH2=CH2+H2

CH3-CH3

1.催化加氫第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月烯烴和鹵素發(fā)生加成反應(yīng)能生成二鹵代物2.與鹵素的加成注1:將乙烯通入溴的四氯化碳溶液或溴水中，溴的棕紅色很快褪去。常用此反應(yīng)來檢驗碳碳雙鍵（C=C）的存在注2:烯烴與鹵素加成也是親電加成,得到反式加成產(chǎn)物第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月烯烴的加成反應(yīng)通常是親電加成反應(yīng)---反式加成反應(yīng)歷程如下：環(huán)狀溴鎓離子

烯烴的加成反應(yīng)首先是由試劑中帶正電荷部分進攻負電性碳引起的，所以稱為親電加成反應(yīng)，此種試劑稱為親電試劑

第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.與鹵化氫的加成鹵化氫的反應(yīng)活性為：HI＞HBr＞HCl

當結(jié)構(gòu)不對稱的烯烴與鹵化氫（不對稱試劑）加成時，就有可能生成兩種加成產(chǎn)物為主馬爾科夫尼科夫規(guī)則第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月不對稱烯烴與鹵化氫（不對稱試劑）加成時，鹵化氫中的氫一般加到含氫較多的碳原子上。這一規(guī)律稱為馬爾科夫尼科夫規(guī)則，簡稱馬氏規(guī)則

馬爾科夫尼科夫規(guī)則誘導效應(yīng)-解釋馬氏規(guī)則

CH3

CH3CH3CCH3>CH3

-CHCH2由于誘導效應(yīng)，也由于超共軛效應(yīng)，三個甲基都將電子云推向正碳原子，減低了正碳原子的正電性。按照靜電學，一個帶電體系，電荷越分散，體系越穩(wěn)定++穩(wěn)定性比較第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月4.與硫酸的加成不對稱烯烴與硫酸加成，遵守馬氏規(guī)則5.與水的加成在酸（硫酸或磷酸）的催化下，烯烴與水加成生成醇

硫酸氫異丙酯異丙醇第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月烯烴和乙硼烷（B2H6）容易發(fā)生加成反應(yīng)生成三烷基硼，該反應(yīng)叫硼氫化反應(yīng)

RCH2CH26RCH=CH2+B2H6

2RCH2CH2-B

RCH2CH2

乙硼烷為甲硼烷（BH3）的二聚體，在溶劑四氫呋喃或其它醚中，乙硼烷能溶解并成為甲硼烷與醚結(jié)合的絡(luò)合物形式6.硼氫化反應(yīng)第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月完成下列反應(yīng)式：1．2．課堂練習參考答案1.2.第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）氧化反應(yīng)

烯烴容易被氧化，氧化反應(yīng)發(fā)生在碳碳雙鍵上

烯烴被高錳酸鉀氧化后，溶液的紫紅色很快褪去，并生成二氧化錳沉淀，此反應(yīng)可用于烯烴的鑒別第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月不同結(jié)構(gòu)的烯烴氧化產(chǎn)物不同。烯烴分子中，碳碳雙鍵（C=C）斷裂

CH2=CO2

R-CH=（RCOOH）

從烯烴的氧化產(chǎn)物可推知烯烴原來的結(jié)構(gòu)氧化氧化氧化第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月A:RCH=CH2RCOOH+CO2B:RR”ROR`-C=C-HR`-C=O+HO-C-R”KMnO4

紫紅色的酸性高錳酸鉀溶液迅速褪色——是檢驗是否有雙鍵的一個重要方法KMnO4聚合反應(yīng)——由低相對分子質(zhì)量的有機化合物相互作用而生成高分子質(zhì)量化合物的反應(yīng)叫聚合反應(yīng)（三）聚合反應(yīng)第30頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么使用主要成分為聚苯乙烯的一次性飯盒，會給環(huán)境造成“白色污染”？

課堂互動第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）乙烯

乙烯（CH2＝CH2）為無色稍有甜味的氣體。燃燒時火焰明亮但有煙。在醫(yī)藥上，乙烯與氧的混合物可作麻醉劑。農(nóng)業(yè)上，乙烯可作為果實的催熟劑

（二）丙烯

丙烯（CH2=CHCH3）為無色氣體，燃燒時產(chǎn)生明亮的火焰。丙烯是重要的化工原料，廣泛用于有機合成及塑料、纖維工業(yè)六、重要的烯烴第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)二烯烴二烯烴--分子中有兩個碳碳雙鍵的不飽和烴，稱為二烯烴二烯烴通式為：CnH2n-2,與炔烴通式相同第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.聚集二烯烴

兩個雙鍵連接在同一碳上,不穩(wěn)定

2.共軛二烯烴

兩個雙鍵之間有一單鍵相隔，共軛

H2C=CH-CH=CH21,3-丁二烯

3.隔離二烯烴

兩個雙鍵間有兩個或以上單鍵相隔

H2C=CH-CH2-CH=CH21,4-戊二烯注意：中間C為sp雜化一、二烯烴的分類和命名第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月共軛二烯烴--1,3-丁二烯結(jié)構(gòu):二、共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月π鍵所在平面與紙面垂直σ鍵所在平面在紙面上（1）每個碳原子均為sp2雜化的（2）四個碳原子與六個氫原子處于同一平面（3）每個碳原子均有一個未參加雜化的p軌道,垂直于丁二烯分子所在的平面（4）四個p軌道相互側(cè)面交蓋所在平面與紙面垂直

第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

共軛體系一般有三個顯著特點1.鍵長平均化2.體系能量降低，穩(wěn)定性明顯增加3.當進行反應(yīng)時，外界試劑的作用不僅能使一個雙鍵極化，而且會影響到整個共軛體系，使整個共軛體系電子云變形，產(chǎn)生交替極化現(xiàn)象在共軛體系中，分子中原子間相互影響，使整個分子的電子云的分布趨于平均化，鍵長也趨于平均化，體系能量降低而穩(wěn)定性增加，這種效應(yīng)稱為共軛效應(yīng)第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三、共軛二烯烴的性質(zhì)（一）親電加成

加成有兩種不同的方式：1.發(fā)生在一個雙鍵上的加成，稱為1,2-加成2.試劑的兩部分分別加到C1和C4兩個碳原子上，稱為1,4-加成第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）雙烯合成雙烯合成又叫狄爾斯-阿爾德（Diels-Alder）反應(yīng)，屬于協(xié)同反應(yīng)。其反應(yīng)特點是共軛二烯烴與某些具有碳碳雙鍵的不飽和化合物發(fā)生1,4-加成反應(yīng)，生成環(huán)狀化合物。它在合成六元環(huán)狀化合物方面具有重要意義

第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月β-胡蘿卜素（又稱為維生素A原）四、天然存在的共軛多烯烴第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)炔烴炔烴——分子中含有碳碳叁鍵的不飽和烴，稱為炔烴炔烴的通式——CnH2n-2

官能團為：-CC-第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）叁鍵碳的sp雜化一、炔烴的結(jié)構(gòu)sp雜化軌道叁鍵碳采取sp雜化,形成同一直線的sp雜化軌第42頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

乙炔分子是一個線形分子，四個原子都排布在同一條直線烷烴碳：sp3雜化烯烴碳：sp2雜化炔烴碳：sp雜化

（二）乙炔的結(jié)構(gòu)碳碳叁鍵是由一個鍵和兩個鍵組成第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.同分異構(gòu)體由碳鏈不同和叁鍵位置不同所引起的。由于在碳鏈分支的地方不可能有叁鍵的存在,所以炔烴的異構(gòu)體比同碳原子數(shù)的烯烴要少由于叁鍵碳上只可能連有一個取代基,因此炔烴不存在順反異構(gòu)現(xiàn)象

二、炔烴的同分異構(gòu)體和命名CH3CH2CH2CCHCH3CHCCH1-戊炔

CH3CH3CH2CCCH3

2-戊炔3-甲基-1-丁炔第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月２.炔烴的命名炔烴的系統(tǒng)命名法與烯烴相似；以包含叁鍵在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈，按主鏈的碳原子數(shù)命名為某炔，代表叁鍵位置的阿拉伯數(shù)字以取最小的為原則而置于名詞之前，側(cè)鏈基團則作為主鏈上的取代基來命名含有雙鍵的炔烴在命名時，一般先命名烯再命名炔。碳鏈編號以表示雙鍵與叁鍵位置的兩個數(shù)字之和最小為原則第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月命名下列化合物：１.２.CH3CH=CHCH2C≡CH

CH3CH=CH2

課堂練習參考答案1.4-已烯-1-炔2.丙烯

第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月三、炔烴的物理性質(zhì)1.炔烴的物理性質(zhì)和烷烴、烯烴基本相似2.低級的炔烴在常溫下是氣體,但沸點比相同碳原子的烯烴略高3.隨著碳原子數(shù)的增加,沸點升高4.叁鍵位于碳鏈末端的炔烴(又稱末端炔烴)的沸點低于叁鍵位于碳鏈中間的異構(gòu)體5.炔烴不溶于水,但易溶于極性小的有機溶劑,如石油醚,苯,乙醚,四氯化碳等第48頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月四、炔烴的化學性質(zhì)（一）加成反應(yīng)在鉑或鈀等催化劑的存在下，炔烴發(fā)生加氫反應(yīng)，在H2過量時，可直接生成烷烴

1.催化加氫若分子內(nèi)同時存在C≡C和C＝C時，催化加氫首先發(fā)生在C≡C上，這是與加鹵素不同的第49頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.與鹵素的加成

由于炔烴的親電加成活性比烯烴小，當分子內(nèi)同時存在C≡C和C＝C時，與鹵素的加成首先發(fā)生在C＝C上第50頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.與鹵化氫的加成比烯烴加成要難不對稱炔烴的加成反應(yīng)符合馬爾科夫尼科夫規(guī)律這是工業(yè)上生產(chǎn)氯乙烯的重要反應(yīng)，氯乙烯是合成聚氯乙烯的單體

第51頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

HO

H

CHCH+H2O

H2C=CH

CH3-C=O

OH

O

RCCH+H2O

R-C=CH2

R-C-CH3

H2SO4HgSO4分子重排H2SO4HgSO4分子重排4.與水的加成烯醇式化合物酮乙醛記住反應(yīng)條件

乙炔加水最終產(chǎn)物是乙醛，這是工業(yè)上制備乙醛的方法之一；其他炔烴的加水產(chǎn)物都是酮

第52頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）

氧化反應(yīng)根據(jù)生成產(chǎn)物的種類和結(jié)構(gòu)也可推斷炔烴的結(jié)構(gòu)

炔烴的氧化反應(yīng)能使高錳酸鉀溶液褪色，也可作為炔烴的鑒定炔烴的碳碳叁鍵（C≡C）在高錳酸鉀酸性溶液等氧化劑的作用下可發(fā)生斷裂，生成羧酸，二氧化碳等產(chǎn)物第53頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

CHCH+CHCHCH2=CH-CCH

乙烯基乙炔

CH2=CH-CCHCH2=CH-CC-CH=CH2