第三章 烯烃1

3.2 烯烃的同分异构现象
构造 结构 构型 构象
CH3 碳架异构 H2C CH CH2CH3 H2C C CH3 构造异构 位置异构 CH2 CHCH2 CH3 CH3CH CHCH3 CH3OCH3 官能团异构 CH3CH2OH 互变异构 CH2 CH OH CH3 CHO 同分异构 顺反异构 构型异构 对映异构 立体异构 构象异构
4. 立体异构体的命名

前面已经讲过，对两边有相同基团的烯烃，可用（顺－反）命名 CH3 CH3CH2 法来标示构型： CH3 H
C C H H Cl C C CH2CH3

顺－2－丁烯 但是，有些化合物如： 3 CH C C H
反－3－氯－3－己烯
C3H7 H C2H5 F Cl C C Br

分子内无相同基团的，无法用顺－反来标示。为了解决这个问题， IUPAC命名法规定了Z－E命名法。Z－E是德文的词头，Z是德语 “同侧”的词头，E是德语“相反”的词头。
Z－E命名法






Z－E命名法规则： A 将双键碳原子上所连的四个取代基团按“次序规则”排序。 B 分别比较每个碳原子上所连的两个取代基团在次序规则中的 优先顺序，如果两个优先的基团在同侧，就命名为Z构型；如果 两个优先的基团在相反侧，就命名为E构型。 C 命名时，将优先的基团放在后边（注：这与先简单，后复杂， 同类合并的规则相一致）。 D 取代基团的“次序规则”： (a)先比较与双键碳原子直接相连的原子，它们的优先次序与原 子序数大小相同。如：I＞Br＞Cl＞S＞F＞O＞N＞C＞H 如果是同位素，原子量重的优先于轻的。如：C14＞C12，D＞H
烯烃的同分异构现象



例1、试写出分子式为C5H10的所有烯烃的同分异构体。 要找出烯烃所有的同争异构体，通常的程序是： 先写出可能的位置异构体(A)C＝C－C－C－C (B)C－C＝C－C－C 再写出可能的碳架异构体 (C)C＝C－C－C (D) C＝C－C－C (E) C－C＝C－C
C C C
第三章 烯烃(Alkenes)
烯烃：就是分子内含有碳碳双键的碳氢化合物。
单烯烃 开链烯烃 烯烃 环状烯烃 通式：CnH 2n
多烯烃 又分为累积二烯烃、孤立二烯烃、共轭二烯烃 环状单烯烃 环状多烯烃
3.1 烯烃的结构特点
C＝C双键就是烯烃的官能团。以最简单的乙烯为例：现代物理方 法测定，乙烯是一个平面型分子，每个碳只与三个其它的原子 相连，键角接近120℃。它的结构如下：
次序规则（续）

(b)若直接相连的原子相同，则按外推法比较，原子序数总和大 的优先。如： CH3CH2 CH2CH(CH3)2
>
>
C
C
E构型
(CH3)2CH

CH2CH2CHCH3
Br (c)取代基为不饱和基团时，应把π 键打开， 相当于各连一个 对方的原子，然后，再计算原子序数总和。如：
CH CH2
双键上的反应（加成、氧化、还原、聚合等）
一、烯烃的加成反应

烯烃的加成反应就是打开π 键，加成试剂的两个原子或原子团分 别加到双键碳原子上，形成两个新的σ 键，从而得到饱和的化合 物。
C C + Y Z


常见的加成试剂有：H2、X2、HX、H2SO4、H2O、HOX、B2H6等等。 1、催化加氢 H2分子活性较低，一般条件下难与烯起加成反应，但如果有催化 剂存在，在加热、加压条件下，烯烃可被加氢，还原为饱和的烷 烃。 催化剂 C C + H2 CH CH 加热 加压 工业上常用的催化剂有Ni、Pt、Pd等过渡金属，一般在加热、加 压下进行。
乙烯的结构
在形成乙烯时，
H C H C H H
两个P轨道彼次“肩并肩”地从侧面重叠，形成的化学键叫做键。 因此，在乙烯分子中，C＝C双键是由一个键和一个键组成。
分子轨道理论
分子轨道理论认为，两个原子轨道可以通过线性组合形成两个分子 轨道。其中一个能量比原子轨道低的分子轨道，叫成键轨道，另 一个能量比原子轨道高的叫反键轨道。如乙烯的C－C 键：
烯烃的氢化热与稳定性



（3）可由氢化热来判断不同烯烃的稳定性。 在氢化反应中，要断开一个π 键，一个H－H σ 键，同时形成两 个新的C－Hσ 键，这是一个放热反应。通常把一摩尔烯烃氢化时 所放出的热量称作氢化热。 不同的烯烃有不同的氢化热。如： 乙烯 丙烯 1－丁烯 顺－2－丁烯 反－2－丁烯 氢化热 137 126 127 120 115 KJ/mol 烯烃的氢化热的高低，反映出它的稳定性。通常氢化热越高，说 明该烯烃所具有的内能就越高，该烯烃就越不稳定。

最后再找出可能的顺反异构体。是否有，主要看双键碳上是否带 有相同的原子或原子团，如果有，则无顺反异构体；如果无，则 有顺反异构体。 CH3 CH3
(F) H C C CH2CH3 H (G) H C H C CH2CH3

因此，分子式为C5H10的烯烃共有A、C、D、E、F、G六同分异构体
3.3 烯烃的命名

这种方法只适用于比较简单的烯烃。
2. 系统命名法



A 选主链：选含有双键的连有较多取代基的最长碳链做主链， 叫某烯。如果碳原子数超过十个，叫某某碳烯。 如： 1－己烯 2－十二碳烯 B 编号：从靠近双键一端开始，双键位次以双键碳中较小的编 号表示，写在某烯之前。 C 处理取代基：先简单，后复杂，同类合并。如：


烯烃的命名一般采用衍生物命名法和系统命名法。 1.衍生物命名法 衍生物命名法是把所有的烯烃都看做是乙烯分子中的氢原子被其 它取代基所取代的产物。因此，衍生物命名法是以乙烯为母体， 其余部分看作取代基。如：
CH3 CH3－CH＝CH2 C＝CH2 CH3－CH＝CH－CH3 CH3CH2－CH＝CH－CH3 CH3 对称二甲基乙烯 甲基乙烯 不对称二甲基乙烯 或 1，1－二甲基乙烯 或 1，2－二甲基乙烯 1－甲基－2－乙基乙烯
O*
SP2
SP2
O
键分子轨道
乙烯分子中的两个P轨道也可线性组合形成两个分子轨道。一个是 成键轨道，一个是＊反键轨道。
*
2P
2P
键的特点
(1)由于是P轨道侧面重叠而成，重叠程度比键小得多。因此键能 小，易断裂。 C＝C － C－C ＝ 键键能 611 － 347 = 264 KJ/mol (2) 键电子云不象键电子云那样集中在两个原子核之间，而是分 布在键的上、下方。电子云外露，易受试剂的进攻；离原子核 较远，受核束缚力较小，电子云流动性较大，易极化变形。因而 键化学活性较高。 (3) 键无对称轴，有一个对称面，两原子不能沿连线自由旋转。 因而，烯烃分子中各原子位置比较固定，可能会产生立体异构现 象。
烯烃的氢化热与稳定性

如图： E
(KJ/mol)
1－丁烯 顺－2－丁烯 反－2－丁烯
CH3 C H C
CH3 H H C C CH3
127
120
115
CH3
正丁 烷
H

由此，我们可以得出一个规律，即，双键碳上被取代的烷基越 多，烯烃就越稳定。对于顺反异构体，反式比顺式稳定。由于 顺式中两个烃基相距较近，存在着斥力或者说张力作用，使分 子内能提高；而反式中，两个烃基在异侧，无此张力，故较稳 定。
构型和构象的区别

构型和构象的区别在于：构型是固定不变的，在室温下，构型之 间不能任意转化。但构象之间则能在室温下，围绕C－C单键旋 转而快速互变。 CH
CH3
3
CH3 C H C
CH3 H
CH3 C H C
H CH3
H H CH3
H H H3C H
H
H H

由于构象有无数个，所以通常所说的同分异构体不包括构象。 由上述可知，烯烃的同分异构现象比烷烃要复杂些。它有构造异 构中的碳架异构和位置异构，又有立体异构中的顺反异构。但不 是所有烯烃都有顺反异构，只有那些双键的两个碳上，都连有两 个不相同的基团时，才有顺反异构。
H 0.133nm 116.6° H C 121.7° C 0.10 8n m H
2
H
杂化轨道理论认为：
跃迁 SP 杂化 SP 杂化轨道
2
2P轨道
2杂化轨道的特点 SP
SP2杂化轨道与SP3杂化轨道相比，有以下特点：
120 °
1、由于SP2杂化轨道的S成分增加,P成分减少了,形状显得矮胖一 点 2、由于S轨道离核较近，吸电子能力更强，故SP2杂化轨道的电负 性比SP3杂化轨道大些。 3、三个SP2杂化轨道相互排斥，形成最稳定的排布是平面正三角 形，轨道对称轴以在C为中心指向三角形的三个顶点，彼次间 夹角为120 ℃ 。
2、加卤素


亲电加成反应是由烯烃的特征结构－π键电子云结构所决定的， 所以亲电加成反应是烯烃的特征反应。烯烃与X2、HX、H2SO4、 H2O、HOX等的加成反应都是亲电加成反应。 2、加卤素 烯烃与卤素的反应不需要光照或加热，在室温下就能很容易地进 行。如：将溴的四氯化碳溶液加到烯烃中，或将气态的烯烃通到 Br2/CCl4溶液中，红棕色的溴即该消失。
C
C
F
3.4 烯烃的来源与制法 3.5 烯烃的物理性质
自学 自学
Br I Z-1-氟-2-氯-2-溴-1-碘乙烯
3.7 烯烃的化学性质



烯烃的官能团为C＝C双键，其中有一个是π键，π键的特点是： 重叠程度小、键能小，电子云外露，易受试剂的进攻，离核较远， 受核束缚力较小，易极化变形，易发生化学反应。所以烯烃的大 部分反应都发生在C＝C双键上。如能发生加成反应、氧化反应、 还原反应、聚合反应等。 另外，在烯烃中，与双键碳相连的碳原子称作α－C，α－C上的 氢原子称作α－H，由于受双键的影响，使得α－C－H键也表现 出一定的活性，在一定条件下，能发生α－H的反应。烯烃的性 质可由下图表现出来： CH2＝CH－CH3 α－H的反应（取代，氧化）