新教材高中化学烯烃的加成反应
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1. 烯烃的分类:累积二烯烃(H 2C=C=CH 2)、孤立二烯烃、共轭二烯烃2. 烯烃的结构特征:未参与杂化的p 轨道与烯烃平面垂直。
如果吸收一定的能量,克服了p 轨道的结合力,顺式或反式可以互转。
C=C 键的平均键能为610.9kJ ·mol -1,C-C σ键的平均键能为347.3 kJ ·mol -1,因此 键的键能大约为263.6 kJ ·mol -1。
二元取代烯烃比一元取代烯烃稳定8.3~12.5 kJ ·mol -1。
所以烯烃取代越多越稳定。
1,3-丁二烯是一个平面型分子。
键长均匀化是共轭烯烃的共性。
3. 烯烃的物理性质含2~4个碳原子的烯烃是气体,含5~15个碳原子的烯烃为液体,高级烯烃为固体。
所有烯烃都不溶于水,所有烃(C 、H )都不溶于水。
燃烧时,火焰明亮。
在sp n 杂化轨道中,n 数值越小,s 性质越强。
由于s 电子靠近原子核,它比p电子与原子核结合得更紧,轨道的电负性越大,所以电负性大小次序为s>sp>sp 2>sp 3>p 。
即碳原子的电负性随杂化时s 成分的增大而增大。
烯烃由 于sp 2碳原子的电负性比sp 3碳原子的大,比烷烃容易极化,成为有偶极矩的分子。
以丙烯为例,甲基与双键碳原子相连的键易于极化,键电子偏向于sp 2碳原子,形成偶极,负极指向双键,正极位于甲基一边。
因此当烷烃和不饱和碳原子相连时,由于诱导效应与超共轭效应成为给电子基团。
第八章 烯烃 亲核加成 自由基加成 共轭加成①在abC=Cab类型的烯烃中,顺型异构体总是偶极分子,而且沸点较高。
这对于识别顺反异构体是很有用的。
②也可以通过X射线衍射的方法测定相同基团之间的距离,以确定顺反异构体。
③核磁共振也是测定顺反异构体的有效方法。
共轭烯烃物理性质的特点:①紫外(电子)吸收光谱——向长波方向移动②易极化——折射率增高③趋于稳定——氢化热(烯烃催化加氢生成烷烃放出的热)降低。
加成反应 (addition reaction)•定义键。
即能在含双键或三键的两个碳原子上各加上一个原子或原子团的反应即为加成反应(多为放热,是烯烃和炔烃的特征反应)。
不稳定的环烷烃的开环反应也属于加成反应。
σ键键能较小,容易断裂形成两个π键,π烯烃或炔烃分子中存在(1)催化加氢在Pt、Pd、Ni等催化剂存在下,烯烃和炔烃与氢进行加成反应,生成相应的烷烃,并放出热量,称为氢化热(heat of hydrogenation,1mol不饱和烃氢化时放出的热量)•催化加氢的机理(改变反应途径,降低活化能)键的烯、炔加成。
π吸附在催化剂上的氢分子生成活泼的氢原子与被催化剂削弱了•氢化热与烯烃的稳定性乙烯丙烯 1-丁烯顺-2-丁烯反-2-丁烯氢化热/kJ•mol-1 -137.2 -125.9 -126.8 -119.7 -115.5(1)双键碳原子上烷基越多,氢化热越低,烯烃越稳定:R2C=CR2 > R2C=CHR > R2C=CH2 > RCH=CH2 > CH2=CH2(2)反式异构体比顺式稳定:(3)乙炔氢化热为-313.8kJ•mol-1,比乙烯的两倍(-274.4kJ•mol-1)大,故乙炔稳定性小于乙烯。
•炔烃加氢的控制——使用活性较低的催化剂,可使炔烃加氢停留在烯烃阶段。
——使用不同的催化剂和条件,可控制烯烃的构型:如使钯/碳酸钙催化剂被少量醋酸铅或喹啉钝化,即得林德拉(Lindlar)催化剂,它催化炔烃加氢成为顺式烯烃;炔烃在液氨中用金属钠或锂还原,能得到反式烯烃:•炔烃催化加氢的意义:——定向制备顺式或反式烯烃,从而达到定向合成的目的;——提高烷烃(由粗汽油变为加氢汽油)或烯烃的含量和质量。
•环烷烃的催化加氢环烷烃催化加氢后生成烷烃,比较加氢条件知,环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷开环难度依次增加,环的稳定性依次增大。
(2)与卤化氢加成(a)对称烯烃和炔烃与卤化氢加成对称烯烃和炔烃与卤化氢进行加成反应,生成相应的卤化物:HCl>HBr>卤化氢的活性次序:HI(b)不对称烯烃和炔烃与卤化氢加成不对称烯烃和炔烃与卤化氢加成,可能生成两种产物。
烯烃的亲电加成反应
烯烃的亲电加成反应是有机化学中的一种重要反应。
在此反应中,烯烃分子与亲电试剂之间发生加成反应,形成一个新的碳-碳化合物。
这种反应有许多应用,例如合成天然产物和药物分子等。
通常情况下,烯烃的亲电加成反应可以分为两种类型:电子不足烯烃和电子富烯烃。
对于电子不足烯烃,通常使用亲电性较高的试剂,如卤代烃、硝基化合物、醛类等作为试剂。
例如,使用氯代烃作为试剂,可以将烯烃的一个双键上的氢原子取代为氯原子,生成一种新的卤代烃。
而使用硝基化合物作为试剂,则可以将烯烃上的一个双键上的氢原子取代为硝基,形成一种新的硝基化合物。
对于电子富烯烃,一般使用亲电性较低的试剂,如酸、酚、膦酸等作为试剂。
例如,使用硫酸作为试剂,可以将烯烃的一个双键上的氢原子取代为硫酸基,形成一种新的硫酸酯。
总的来说,烯烃的亲电加成反应是一种重要的有机反应,可以实现高效的合成化学。
该反应已经被广泛应用于天然产物的合成、药物分子的合成以及其他化学领域。
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烯烃的加成反应(学案)任务一:探究烯烃的加成规律问题1:探究乙烯加成规律CH2=CH2+ HCl → CH3CH2ClCH2=CH2+ CH3COOH→ CH3COOCH2CH3CH2=CH2+ CH3CH2OH→ CH3CH2OCH2CH3CH2=CH2→3问题2:探究其他烯烃的加成规律讨论1:试写出分子式为C4H8的属于烯烃的同分异构体讨论2:根据加成反应的反应机理,分析刚才的三种烯烃与 HCl 的加成反应产物①1-丁烯②2-丁烯③2-甲基丙烯任务二:探究二烯烃的加成规律问题1:猜想1,3-丁二烯CH2=CH-CH=CH2与Br2加成的产物问题2:β-月桂烯、与等物质的量Cl2加成理论上可以获得有几种产物?问题3:你能用加成反应的原理分析下面的反应吗?+ →任务三:探究烯烃的连续加成规律①天然橡胶:②乙丙橡胶:③丁苯橡胶:推断题:(1)A的结构简式可能为_________________。
(3)反应④的化学方程式为:_____________________________。
(4)D的结构简式可能为_________________。
(5)工业生产中,为什么不直接从X一步反应获得产物C ?*(6)控制B加成得到产物C需要怎样的条件?+。
烯烃的加成反应
烯烃加成反应是烯烃与某些分子通过加成反应生成新的化合物的反应。
根据反应物的不同,烯烃加成反应可以分为以下几类:
1. 烯烃与H-X(X为卤素或氢)加成反应:烯烃通过与氢卤酸或硫酸等化合物的加成反应,形成卤代烷或烷基硫酸酯等产物。
2. 烯烃和卤代烷加成反应:烯烃与卤代烷通过加热或光照在存在过渡金属催化剂的条件下加成反应,生成高级脂肪烃。
3. 烯烃与芳香化合物加成反应:烯烃与苯、酚等芳香族化合物加成反应,生成环烷烃或芳香族化合物。
4. 烯烃与二酰亚胺加成反应:烯烃与二酰亚胺通过催化加成反应,生成含有环戊二烯结构的四元环化合物。
5. 烯烃与醛或酮加成反应:烯烃和醛或酮通过加成反应,生成α-酮酸或β-羰基化合物等。
6. 烯烃与氯代烃加成反应:烯烃与氯代烷或氯代烯烃加成反应,生成氯代的烷或醇等。
总之,烯烃加成反应具有广泛的应用价值,在化学合成、材料化学和生物化学等领域中有广泛的应用。
烯烃的亲电加成反应烯烃的亲电加成反应与烯烃发生亲电加成的试剂,常见的有下列几种:卤素Br2,Cl2、无机酸H 2SO4,HCl,HBr,HI,HOCl,HOBr及有机酸等;1.与卤素加成主要是溴和氯对烯烃加成;氟太活泼,反应非常激烈,放出大量的热,使烯烃分解,所以反应需在特殊条件下进行;碘与烯烃不进行离子型加成;1加溴:在实验室中常用溴与烯烃的加成反应对烯烃进行定性和定量分析,如用5%溴的四氯化碳溶液和烯烃反应,当在烯烃中滴入溴溶液后,红棕色马上消失,表明发生了加成反应,一般双键均可进行此反应;CH2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br卤素与烯烃的加成反应是亲电加成,反应机制是二步的,是通过环正离子过渡态的反式加成,主要根据以下实验事实:a反应是亲电加成:是通过溴与一些典型的烯烃加成的相对反应速率了解的:可以看到,双键碳上烷基增加,反应速率加快,因此反应速率与空间效应关系不大,与电子效应有关,烷基有给电子的诱导效应与超共轭效应,使双键电子云密度增大,烷基取代越多,反应速率越快,因此这个反应是亲电加成反应;当双键与苯环相连时,苯环通过共轭体系,起了给电子效应,因此加成速率比乙烯快;当双键与溴相连时,溴的吸电子诱导效应超过给电子共轭效应,总的结果起了吸电子的作用,因此加成速率大大降低;b反应是分二步的:如用烯烃与溴在不同介质中进行反应,可得如下结果:上述三个反应,反应速率相同,但产物的比例不同,而且每一个反应中均有BrCH2CH2Br产生,说明反应的第一步均为Br+与CH2=CH2的加成,同时这是决定反应速率的一步;第二步是反应体系中各种负离子进行加成,是快的一步;上述三个反应,如溴的浓度较稀,主要产物为溴乙醇和醚;c反应是通过环正离子过渡态的反式加成,而且是立体选择性的反应stereoselectivereaction;所谓环正离子过渡态,是试剂带正电荷或带部分正电荷部位与烯烃接近,与烯烃形成碳正离子,与烯烃结合的试剂上的孤电子对所占轨道,与碳正离子轨道,可以重叠形成环正离子,如形成活性中间体环正离子,这是决定反应速率的一步;所谓反式加成,是试剂带负电荷部分从环正离子背后进攻碳,发生 SN2反应,总的结果是试剂的二个部分在烯烃平面的两边发生反应,得到反式加成的产物;如下所示:所谓立体选择性反应是指一个反应可能产生几个立体异构式如顺式加成产物与反式加成产物,优先但不是百分之一百得到其中一个立体异构体或一对对映体,这种反应称立体选择性反应参看3.21,5;上述溴与烯烃的加成,是立体选择的反式加成反应;以上结果是通过很多实验事实总结得到的;如溴与Z-2-丁烯加成,得到>99%的一对苏型外消旋体:如反应是顺式加成则得到以下产物:实验结果,顺式加成得到的赤型产物<1%;因此溴与Z-2-丁烯的加成是通过环正离子过渡态的反式加成;习题5-4写出溴与E-2-丁烯加成的反应机制、主要产物,并用费歇尔投影式表示,主要产物是苏型的还是赤型的下面列举溴与环己烯体系的加成反应:溴与环己烯反应如下:在环己烯i中,双键及其两个邻接的碳原子C-6,C-1,C-2,C-3在一个平面上,因此C-4,C-5在环平面的上面和下面,如ii所示;在加成反应中,为了易于表达,常把它写成加成,首先得iv,Br-从离去基半椅型构象如iii或vii,iii与vii达成平衡;iii与Br2团背后进攻C-1,得反式加成产物即具有双直键的二溴化物vBr-C-C-Br四个原子排列是反式共平面,Br-与iv中的C-1结合,是使构象最小的改变,即C-3,C-4,C-5,C-6的碳架改变最小,维持原来的椅型构象;如与C-2结合,要转变成另一椅型构象如ix,这时需要能量较大;加成的最初产物是双直键的二溴化物v,一旦生成后,很快地发生椅型-椅型的构象体互相转换,形成双平键的二溴化物vi,v与vi达成平衡;一般化合物双平键构象稳定,占优势,但v与vi两种构象几乎相等,因为双直键的二溴化物有1,3-双直键的相互作用,但双平键的二溴化物中Br-C-C-Br为邻交叉型,有偶极-偶极的排斥作用,以上两种作用力能量几乎相等,互相抵消;vii同样也能发生加成反应得ix,ix与x达成平衡;iii与vii能量是相等的,反应机会也是均等的,因此v与ix是等量的,v与ix均有光活性,总的结果,得到一对外消旋体;从这里可以了解:原料无光活性,反应产物也无光活性,即使产物有手性,但因得外消旋体而无光活性;如溴与具有光活性的4-甲基环己烯进行加成反应结果如下:i有光活性,它的半椅型构象ii与iii,由于ii中甲基类似平键,iii中甲基类似直键,因此平衡有利于ii,主要由ii进行反应,经iv,得有光活性的v,iii反应仅得少量vi,因此有光活性的反应物,可得有光活性的产物;反应经x得有光活性的xi,也得少量xii;vii也有光活性,主要构象为viii,与Br2如果用RS-4-甲基环己烯反应,主要得到一对由v与xi组成的外消旋体及少量由vi 与xii组成的外消旋体;因此消旋的反应物,得到消旋的产物;由于i、vii有光活性,反应后产生了新的手性碳,得到了不等量的非对映体,如i产生v与vi,vii产生xi与xii;这种在手性因素制约下的化合物,被试剂作用产生新的手性碳原子所组成的不等量的两个光活异构体——非对映体,这是不对称合成,或称手性诱导合成的又一例子;这在3.21,5节中已进行了介绍;习题5-5写出下列化合物与溴的加成产物;习题5-6苯乙烯在甲醇溶液中溴化,得到1-苯基-1,2-二溴乙烷及1-苯基-1-甲氧基-2-溴乙烷,用反应机制说明;习题5-7 4-三级丁基环己烯在甲醇中溴化,得45∶55比例的两种化合物的混合物,分子式都是C11H21BrO,预言这两个产物的立体结构,并提出理由;2加氯:氯对烯烃的加成反应,与溴一样,是亲电的、二步的、通过环正离子过渡态的反式加成;但有少数例外,如与1-苯丙烯的加成反应,得如下结果:可以看出,上述加成反应,溴以反式为主,而氯以顺式为主,不同的加成产物是与不同的反应机制有关;溴对1-苯丙烯的加成,主要通过环正离子过渡态,而氯对1-苯丙烯的加成,主要通过离子对过渡态或碳正离子过渡态;所谓离子对过渡态,即试剂与烯烃加成,烯烃的π键断裂形成碳正离子,试剂形成负离子,这两者形成离子对,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,带正电荷的C——C键来不及绕轴旋转,与带负电荷的试剂同面结合,得到顺式加成产物:所谓碳正离子过渡态,试剂首先离解成离子,正离子与烯烃反应成碳正离子,这是决定反应速率的一步,π键断裂后,C——C键可以自由旋转,然后与带负电荷的离子结合,这时结合就有两种可能,即生成顺式加成与反式加成两种产物:那末为什么溴与1-苯丙烯加成,以反式为主,而氯与1-苯丙烯的加成以顺式为主,原因主要是通过不同的反应机制进行的,而根据哪一种反应机制反应,与试剂、底物的结构及溶剂均有关,与过渡态的势能即活性中间体的稳定性有关;中间体环正离子是由卤原子上孤电子对轨道与碳正离子轨道重叠形成的参看5.4,1,1,环卤鎓离子具有弯曲键的三元环结构,且所带正电荷又在电负性较大的卤原子上,比较不稳定;但由于形成一个C——X共价键,且成环原子均为8电子构型,因此增加了环卤鎓离子的稳定性,故溴与氯对烯烃的加成一般均通过环正离子过渡态;但如果卤原子与碳正离子轨道重叠形成弱的C——X键,如下所示:环正离子较不稳定,这时反应可以按离子对过渡态或碳正离子过渡态进行,其产物的比例也与相应活性中间体的稳定性有关;溴原子比氯原子电负性小,体积大,溴原子的孤电子对轨道容易与碳正离子的p轨道重叠形成环正离子:然后Br-在离去基团的背后进攻C-1,以反式产物为主;而氯原子电负性较大,提供孤电子对与碳正离子成键不如溴原子容易,在1-苯丙烯类化合物中,碳正离子的p轨道正好与苯环相邻,可以共轭,使正电荷分散而稳定,在此情况下,氯对烯烃的加成主要通过离子对过渡态及碳正离子过渡态,故产物以顺式为主:此外,溶剂对产物比例也有影响,如溶剂的极性等等;总之,在一般条件下,溴、氯对烯烃的加成反应是通过环正离子过渡态的反式加成,只有在特定条件下,如底物为1-苯丙烯类化合物,溴加成仍以反式为主,而氯加成却以顺式为主;碘与烯烃一般不发生反应,但氯化碘ICI或溴化碘IBr比较活泼,可定量地与碳碳双键发生反应,因此,利用这个反应,可以测定石油或脂肪中不饱和化合物的含量;不饱和程度一般用碘值来表示的;碘值的定义是:100g汽油或脂肪所吸收的碘量克;2.与酸的加成无机酸和强的有机酸都较易和烯烃发生加成反应,而弱的有机酸如醋酸、水、醇等只有在强酸催化下,才能发生加成反应;1加卤化氢:一般用中等极性的溶剂如醋酸,它既可溶解烯烃,又可溶解卤化氢;体系中要避免有水,因水与烯烃在酸性条件下也能发生加成反应;卤化氢的反应性:HI>HBr>HCl;加成反应如下所示:CH2=CH2+HI→CH3CH2ICH2=CH2+HBr→CH3CH2BrCH2=CH2+HCl→CH3CH2Cla反应有立体选择性:加成反应一般得到以反式加成为主的产物:b反应有区域选择性:卤化氢与不对称烯烃加成时,产物有两种可能:i符合马尔可夫尼可夫Markovnikov,.,1868规则;以后简称马氏规则,ii反马氏规则;从实验得知,产物符合马氏规则;所谓马氏规则,“即卤化氢等极性试剂与不对称烯烃的离子型加成反应,酸中的氢原子加在含氢较多的双键碳原子上,卤素或其它原子及基团加在含氢较少的双键碳原子上”;因此这个加成反应是区域选择性的反应regiospecificreaction;所谓区域选择性,是指当反应的取向有可能产生几个异构体时,只生成或主要生成一个产物的反应;上述反应主要得到i;根据马氏规则,卤化氢与乙烯加成得一级卤代烷外,其它烯烃均得二级、三级卤代烷;马氏规则是总结了很多实验事实后提出的经验规则,现在可以用电子效应来解释,即酸与烯烃加成的位置与形成的碳正离子的稳定性有关,如按i式加成,活性中间体为二级碳正离子iii,如下所示,iii上有两个甲基的给电子诱导效应与超共轭效应;如按ii式反应,活性中间体为一级碳正离子iv,只有一个乙基有给电子的诱导效应与超共轭效应:由于iii比iv稳定,因此过渡态的势能低,活化能低,反应速率快,故按i进行反应;马氏规则的适用范围是双键碳上有给电子基团的烯烃,如果双键碳上有吸电子基团,如CF3,CN,COOH,NO2等,在很多情况下,加成反应的方向是反马氏规则的,但仍符合电性规律,即可以由电子效应来解释,如:由于F3C吸电子,使电子向CF3基方向移动,双键上的电子也向C-2方向移动,使C-2带部分负电荷,C-1带部分正电荷;故在进行亲电加成时,H+与C-2结合,然后X-与C-1结合,得到反马氏规则的产物;同时由于双键上电子云密度降低,亲电加成反应速率降低;如烯烃双键碳上含有X,O,N等具有孤电子对的原子或基团,加成产物仍符合马氏规则,如:ClCH=CH2+HCl→Cl2CHCH3这是由于这些原子上的孤电子对所占的轨道,可以与碳的带正电荷的p轨道共轭,如下所示:v表示卤原子的吸电子诱导效应与给电子的共轭效应;如H+加在C-1上,C-2带正电荷,卤原子的孤电子对轨道与带正电荷碳的p轨道共轭;这样,电子均匀化使正电荷分散而体系稳定,如vi所示;如H+加在 C-2上,则C-1带正电荷,卤原子的孤电子对轨道不能与带正电荷的p轨道共轭,如vii所示;vi较vii稳定,vi进一步与负离子的加成产物符合马氏规则,故共轭效应决定了加成反应的方向;但由于卤原子的吸电子效应大于给电子共轭,使双键碳上电子云密度降低,因此卤乙烯的加成反应比乙烯慢,因此诱导效应决定了加成反应的速率;如双键碳上带有含氧、氏规则,但由于氧、氮原子的电负性比卤原子小,吸电子诱导效应小于卤原子,而给电子共轭效应又大于卤原子,总的结果是吸电子诱导小于给电子共轭,起了给电子作用,使双键碳上电子云密度增加,故具有这些基团的乙烯加成反应速率与乙烯比较,会大大提高;一般含氮的基团比含氧基团更快;c重排反应:卤化氢与烯烃的加成反应,常有重排反应发生,如:如果反应体系中出现了重排产物,那末这些重排产物的反应机制是通过碳正离子过渡态进行的;习题5-8写出HI与下列各化合物反应的主要产物;iCH3CH2CH=CH2iiCH32C=CHCH3iiiCH3CH=CHCH2Cl ivCH33N+CH=CH2vCH3OCH=CH2viCF3CH=CHClviiCH3CH23CCH=CH2习题5-9氯化氢与2-戊烯加成得2-氯戊烷及3-氯戊烷混合物,写出反应机制及其中间体,并加以解释;2加硫酸:硫酸与烯烃在冷时0℃左右加成形成硫酸氢酯,硫酸氢酯在有水存在时加热,水解得醇,此法是烯烃间接水合成醇,是制备醇的一种方法,反应如下:乙醇、异丙醇及三级丁醇在工业上是用相应的烯通入不同浓度的硫酸中如液态的烯烃与酸一起搅拌,即得硫酸氢酯的澄清溶液,然后用水稀释、加热,即水解为醇:由上可以看到,双键碳上有给电子基团的烯烃,可用较稀浓度的硫酸,因为反应较易进行;硫酸与烯烃加成反应遵守马氏规则;反应机制由于在较高浓度的硫酸中不易测定;反应中常有重排产物,故只适用于制备不发生重排反应的简单烯烃;3在酸催化下加水:烯烃在酸催化下与水直接水合得醇,反应很类似于加硫酸与水,双键碳上有给电子基团有利于反应,反应遵守马氏规则,反应速率取决于质子化的速率,与水结合是快的一步;如乙烯、水在磷酸催化下,在300℃,7MPa水合成醇:此法简单、便宜,但设备要求较高,此法也易发生重排反应,适用于制备不易重排的醇,由于石油工业的发展,乙烯、丙烯等来源充足,乙醇及异丙醇可用此法大规模生产;烯烃的水合反应,包括直接水合与间接水合,立体选择性很差,往往是顺式加成与反式加成的混合物;4与有机酸、醇、酚的加成:强的有机酸较容易与烯烃发生加成反应,而弱的有机酸以及醇、酚只有在强酸如硫酸、对甲苯磺酸CH3————SO3H,简写成TsOH、氟硼酸HBF4等催化下,才能发生加成反应,反应遵守马氏规则;如:习题5-10写出下列试剂与1-甲基环己烯的反应产物:iH2SO40℃ iiCF3COOH iii CH3COOH,H+ ivC2H5OH,H+习题5-11溴与1-甲基环己烯的亲电加成,得到一对外消旋体,请写出反应机制,并用电子效应加以解释;注意溴与不对称烯烃加成时的电子效应及构象;3.与次卤酸的加成氯或溴在稀水溶液中或在碱性稀水溶液中可与烯烃发生加成反应,得到β-卤代醇:O再与环卤鎓离子反应,得反式加反应过程可能首先形成环卤鎓离子,然后OH-或H2成产物;反应遵守马氏规则;习题5-12写出溴在碱性的稀水溶液中与下列化合物反应的反应机制经过环正离子过渡态,用构象式表示,有几个产物,指出它们的关系;i环己烯 ii1-甲基环己烯 iiiR-4-乙基环己烯类似次卤酸与烯烃反应的试剂还有:。
烯烃可与卤素进行加成反应,生成邻二卤代烷。
该反应可用于制备邻二卤化物.烯烃可与卤化氢加成生成相应的卤代烷。
通常是将干燥的卤化氢气体直接与烯烃混合进行反应,有时也使用某些中等极性的化合物如醋酸等作溶剂,一般不使用卤化氢水溶液,因为使用卤化氢水溶液有可能导致水与烯烃加成这一副反应发生。
实验结果表明,不同卤化氢在这一反应中的活性次序是:HI>HBr>HCl,这与其酸性强度次序相符合。
卤化氢是一不对称试剂,当它与乙烯这样结构对称的烯烃加成时,只能生成一种加成产物:但遇到像丙烯这样的不对称烯烃时,则有可能生成两种不同的加成产物:实验结果表明,卤化氢与不对称烯烃的加成具有择向性,即在这一离子型加成反应中,卤化氢中的氢总是加到不对称烯烃中含氢较多的双键碳上。
这一规律是俄国化学家马尔柯夫尼可夫(V·Markovnikov)1869年提出的,称为马尔柯夫尼可夫定则,简称马氏定则。
例如:应用马氏定则,可以对许多这类反应的产物进行预测,并指导我们正确地利用这一反应来制备卤代烷。
当然,某些双键碳上连有强吸电子基的烯烃衍生物在卤化氢加成时,从形式上看就表现出反马氏定则的特性。
但从实质上看并不矛盾,因为亲电加成时,亲电试剂的正性部分总是首先加在电子云密度大的双键碳上,只不过大多数情况下,电子云密度大的双键碳上含氢原子多的缘故。
例如:此外,烯烃与溴化氢的加成当有过氧化物存在时,则真正表现出反马氏定则的特征。
例如:这种因过氧化物存在而导致加成反应取向发生改变的现象称为过氧化物效应。
在烯烃的亲电加成反应中,只有溴化氢对双键的加成有过氧化物效应,其他亲电试剂对双键的加成则不受过氧化物存在与否的影响。
因为过氧化物效应不按亲电加成反应机制进行,而是按自由基反应机制进行(见后)。
烯烃与硫酸加成生成硫酸氢酯,该酯经过水解便得到醇。
例如:利用这一过程可由烯烃制得醇,称为烯烃的间接水合法。
由于生成的硫酸氢酯可溶于浓硫酸,故实验中也常利用这一性质以硫酸除去烷烃等某些不活泼有机化合物中少量的烯烃杂质。
烯烃的加成反应方程式总结烯烃是一类具有双键结构的碳氢化合物,其分子中至少存在一个碳碳双键。
由于双键的存在,烯烃具有较高的反应活性,在化学反应中容易发生加成反应。
烯烃的加成反应可以通过一系列的化学方程式来描述。
本文将对常见的烯烃加成反应方程式作一个简要总结。
1. 烯烃的氢化反应烯烃可以通过与氢气的反应发生氢化反应,生成饱和烃。
这个反应也被称为加氢反应,可以用以下方程式表示:烯烃+ H2 → 饱和烃例如,丙烯(C3H6)与氢气(H2)的氢化反应方程式为:C3H6 + H2 → C3H82. 烯烃的卤素加成反应烯烃与溴或氯等卤素发生加成反应时,双键上的碳原子会与卤素原子结合,生成相应的卤代烷化合物。
这个反应可以用以下方程式表示:烯烃+ X2 → 卤代烷例如,乙烯(C2H4)与溴(Br2)的卤素加成反应方程式为:C2H4 + Br2 → C2H4Br23. 烯烃的水化反应烯烃可以与水发生加成反应,生成醇。
这个反应也被称为水合反应,可以用以下方程式表示:烯烃+ H2O → 醇例如,乙烯(C2H4)与水(H2O)的水化反应方程式为:C2H4 + H2O → C2H5OH4. 烯烃的醇酸脱水反应烯烃可以与醇或酸反应,发生脱水反应生成醚。
这个反应可以用以下方程式表示:烯烃 + 醇/酸→ 醚 + H2O例如,丙烯(C3H6)与乙醇(C2H5OH)的醇酸脱水反应方程式为:C3H6 + C2H5OH → C3H6O + H2O5. 烯烃的重排反应一些烯烃在特定条件下可以发生分子内的重排反应,生成结构相似但位置不同的同分异构体。
重排反应可以用以下方程式表示:烯烃→ 同分异构体例如,异戊烯(C5H8)在催化剂存在下可以发生重排反应,生成顺戊烯(C5H10):C5H8 → C5H10总结:烯烃的加成反应是一类重要的有机合成反应,通过在双键上的加成作用,在烯烃分子中引入新的官能团。
常见的烯烃加成反应包括氢化反应、卤素加成反应、水化反应、醇酸脱水反应和重排反应。
烯烃的亲电加成反应烯烃的亲电加成反应与烯烃发生亲电加成的试剂,常见的有下列几种:卤素( B% CI2)、机酸(H2SQ, HCI,HBr,HI,HOC( HOB)及有机酸等。
1 .与卤素加成主要是溴和氯对烯烃加成。
氟太活泼,反应非常激烈,放出大量的热,使烯烃分解,所以反应需在特殊条件下进行。
碘与烯烃不进行离子型加成。
(1)加溴:在实验室中常用溴与烯烃的加成反应对烯烃进行定性和定量分析,如用5%溴的四氯化碳溶液和烯烃反应,当在烯烃中滴入溴溶液后,红棕色马上消失,表明发生了加成反应,一般双键均可进行此反应。
CH=CH+Br2 f BrCHCHBr卤素与烯烃的加成反应是亲电加成,反应机制是二步的,是通过环正离子过渡态的反式加成,主要根据以下实验事实:(a)反应是亲电加成:是通过溴与一些典型的烯烃加成的相对反应速率了解的:烯疑H2C=CH5 CH3CH=CH, CCH3)2C=CH2(CH3XC=C(&H3)212W4 14相对速率CH==CHz BrCH==CH;3-4 < 0 04可以看到,双键碳上烷基增加,反应速率加快,因此反应速率与空间效应关系不大,与电子效应有关,烷基有给电子的诱导效应与超共轭效应,使双键电子云密度增大,烷基取代越多,反应速率越快,因此这个反应是亲电加成反应。
当双键与苯环相连时,苯环通过共轭体系,起了给电子效应,因此加成速 率比乙烯快。
当双键与溴相连时,溴的吸电子诱导效应超过给电子共轭效应, 总的结果起了吸电子的作用,因此加成速率大大降低。
(b) 反应是分二步的:如用烯烃与溴在不同介质中进行反应,可得如下 结果: CH 汙 ---- ► BrCH £CH £Br^BrCH 2CH £OHCH 2=CH 2+Br a > BrCH 2CH 2Br+BrCH £CH 2CH2C14-BrCH 2CH 2OHCH 尸CH’+BrM 込珈⑶虑比衣卅班也人比。
加成反应 (addition reaction)•定义键。
即能在含双键或三键的两个碳原子上各加上一个原子或原子团的反应即为加成反应(多为放热,是烯烃和炔烃的特征反应)。
不稳定的环烷烃的开环反应也属于加成反应。
σ键键能较小,容易断裂形成两个π键,π烯烃或炔烃分子中存在(1)催化加氢在Pt、Pd、Ni等催化剂存在下,烯烃和炔烃与氢进行加成反应,生成相应的烷烃,并放出热量,称为氢化热(heat of hydrogenation,1mol不饱和烃氢化时放出的热量)•催化加氢的机理(改变反应途径,降低活化能)键的烯、炔加成。
π吸附在催化剂上的氢分子生成活泼的氢原子与被催化剂削弱了•氢化热与烯烃的稳定性乙烯丙烯 1-丁烯顺-2-丁烯反-2-丁烯氢化热/kJ•mol-1 -137.2 -125.9 -126.8 -119.7 -115.5(1)双键碳原子上烷基越多,氢化热越低,烯烃越稳定:R2C=CR2 > R2C=CHR > R2C=CH2 > RCH=CH2 > CH2=CH2(2)反式异构体比顺式稳定:(3)乙炔氢化热为-313.8kJ•mol-1,比乙烯的两倍(-274.4kJ•mol-1)大,故乙炔稳定性小于乙烯。
•炔烃加氢的控制——使用活性较低的催化剂,可使炔烃加氢停留在烯烃阶段。
——使用不同的催化剂和条件,可控制烯烃的构型:如使钯/碳酸钙催化剂被少量醋酸铅或喹啉钝化,即得林德拉(Lindlar)催化剂,它催化炔烃加氢成为顺式烯烃;炔烃在液氨中用金属钠或锂还原,能得到反式烯烃:•炔烃催化加氢的意义:——定向制备顺式或反式烯烃,从而达到定向合成的目的;——提高烷烃(由粗汽油变为加氢汽油)或烯烃的含量和质量。
•环烷烃的催化加氢环烷烃催化加氢后生成烷烃,比较加氢条件知,环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷开环难度依次增加,环的稳定性依次增大。
(2)与卤化氢加成(a)对称烯烃和炔烃与卤化氢加成对称烯烃和炔烃与卤化氢进行加成反应,生成相应的卤化物:HCl>HBr>卤化氢的活性次序:HI(b)不对称烯烃和炔烃与卤化氢加成不对称烯烃和炔烃与卤化氢加成,可能生成两种产物。