第4章 炔烃和共轭双烯
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第四章炔烃二烯烃学习要点:本章学习在了解炔烃和二烯烃结构的基础上,重点掌握这两类化合物的化学性质以及由共轭二烯烃的结构特征所引起的共轭效应及其对化学性质的影响。
第一节炔烃不饱和烃除了烯烃外还有炔烃。
例如气割气焊用的乙炔(HC≡CH),就是一个炔烃,凡含有碳碳叁键的不饱和烃均称为炔烃,碳碳叁键(-C≡C-)是它的官能团,它的通式为C n H2n-2,与碳原子数相同的二烯烃,环烯烃为同分异构体。
一、炔烃的结构以炔烃中结构最简单的乙炔为例,在乙炔中两个叁键碳原子都是只和两个原子相结合,因此它只需要用两个价电子来构成两个σ键,亦即炔碳原子中的s电子轨道只要和一个p电子轨道进行sp杂化就可以了,形成了两个相等的sp杂化轨道,如图4-1所示。
图4-1 碳原子轨道的sp杂化每个sp杂化轨道包含1/2s轨道成分和1/2p轨道成分,其形状与sp3,sp2杂化轨道相似,只是更“胖”些,两个sp杂化轨道对称地分布在碳的两侧,成为一条直线,两者之间的夹角为180º。
如图4-2所示。
所以在乙炔中每一个碳都以一个sp杂化电子轨道与氢的1s电子轨道相互重迭成为一个C-H键,两个碳又各以一个sp杂化轨道相重迭,形成C-C键,这些都是σ键。
图4-2 碳原子的sp杂化电子轨道两个C原子尚各余两个p电子轨道,它们的对称轴都与sp杂化轨道的对称轴互相垂直,这两个p轨道可以在各自侧面重迭形成两个π键,所以炔键叁键中一个是σ键,两个是π键。
实际上叁键中四个π电子的电子云是混合在一起,它们围绕着连接两个碳核的直线成圆筒形分布。
如图4-3所示。
图4-3 乙炔分子的圆筒形π电子云其他炔烃的碳碳叁键与乙炔相同,也是由一个σ键和两个π键组成。
二、炔烃的同分异构和命名炔烃中除了乙炔和丙炔没有异构体外,从丁炔开始有构造异构现象,但由于叁键碳上只有一个取代基,因此炔烃的构造异构体比烯烃少,也无顺反异构体。
例如丁烯有三个构造异构体,但丁炔只有两个构造异构体,如下:CH3CH2C CH CH3C CCH31-丁炔2-丁炔简单的炔烃可采用衍生物命名法,即以乙炔作母体,将其它基团看成取代基,而复杂的炔烃必须采用系统命名法,炔烃的命名与烯烃相似,只须将“烯”改为“炔”即可。