大学有机化学第三章烯炔烃
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《烯烃炔烃》讲义一、烯烃烯烃是一类含有碳碳双键(C=C)的不饱和烃。
在有机化学中,烯烃具有重要的地位,广泛存在于自然界和工业生产中。
1、烯烃的结构烯烃的通式为 CnH2n(n≥2)。
碳碳双键是烯烃的官能团,其中的两个碳原子采取 sp2 杂化,形成三个σ 键和一个π 键。
π 键的电子云分布在双键所在平面的上方和下方,不如σ 键稳定,容易发生加成、氧化等反应。
2、烯烃的命名烯烃的命名遵循一定的规则。
首先选择含有双键的最长碳链作为主链,根据主链碳原子的数目称为“某烯”。
从距离双键最近的一端开始给主链碳原子编号,以确定双键的位置。
然后将双键的位置用阿拉伯数字标明,放在“某烯”之前。
如果有多个双键,则用“二烯”“三烯”等表示,并分别标明双键的位置。
例如,CH3CH=CHCH3 命名为 2-丁烯;CH2=CHCH2CH3 命名为1-丁烯。
3、烯烃的物理性质在常温常压下,C2—C4 的烯烃为气体,C5—C18 的烯烃为液体,C19 以上的烯烃为固体。
烯烃的沸点随着碳原子数的增加而升高。
相对分子质量相近的烯烃,支链越多,沸点越低。
烯烃的密度都小于水。
烯烃难溶于水,易溶于有机溶剂。
4、烯烃的化学性质(1)加成反应烯烃容易发生加成反应,这是烯烃的重要反应之一。
①与氢气加成:在催化剂的作用下,烯烃可以与氢气发生加成反应,生成相应的烷烃。
例如,CH2=CH2 +H2 → CH3CH3②与卤素加成:烯烃可以与卤素(如溴、氯)发生加成反应,使卤素溶液褪色。
这是鉴别烯烃的常用方法之一。
例如,CH2=CH2 + Br2 → CH2BrCH2Br③与卤化氢加成:烯烃与卤化氢(如氯化氢、溴化氢)发生加成反应,遵循马氏规则,即氢原子加在含氢较多的双键碳原子上。
例如,CH2=CH2 +HCl → CH3CH2Cl(2)氧化反应烯烃容易被氧化,不同的氧化剂和反应条件会得到不同的氧化产物。
①被高锰酸钾氧化:在酸性条件下,烯烃被高锰酸钾氧化,双键断裂,生成羧酸或酮。
第三章烯烃、炔烃和二烯烃第一节烯烃和炔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C n H2n。
炔烃是含有(triple bond) 的不饱和开链烃。
炔烃比碳原子数目相同的单烯烃少两个氢原子,通式CnH2n-2。
一、烯烃和炔烃的结构乙烯是最简单的烯烃, 乙炔是最简单的炔烃,现已乙烯和乙炔为例来讨论烯烃和炔烃的结构。
(一)乙烯的结构分子式为C2H4,构造式H2C=CH2,含有一个双键C=C,是由一个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sp2杂化轨道,sp2轨道对称轴在同一平面上, 彼此成1200角.此外,还剩下一个2p轨道,它的对称轴垂直于sp2轨道所在的平面。
乙烯:C-C σ键4C-H σ键在乙烯分子中,两个碳原子各以一个sp2轨道重叠形成一个C-Cσ键,又各以两个sp2轨道和四个氢原子的1s轨道重叠,形成四个C-Hσ键,五个σ键都在同一平面上。
每个碳原子剩下的一个py轨道,它们平行地侧面重叠,便组成新的分子轨道,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。
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。
π键重叠程度比σ键小,不如σ键稳定,比较容易破裂。
(二)乙炔的结构乙炔的分子式是C2H2,构造式H-C≡C-C,碳原子为sp 杂化。
两个sp杂化轨道向碳原子核的两边伸展,它们的对称轴在一条直线上,互成180°。
在乙炔分子中,两个碳原子各以一个sp轨道互相重叠,形成一个C-Cσ键,每个碳原子又各以一个sp轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成C-Hσ键。
此外,每个碳原子还有两个互相垂直的未杂化的p轨道(px,py),它们与另一碳的两个p轨道两两相互侧面重叠形成两个互相垂直的π键。