烯烃的结构与命名物性

第三章烯烃和炔烃第一部分：烯烃

烯烃的结构和异构

烯烃的命名

烯烃的物理性质

烯烃的化学性质

烯烃的制法

烯烃当中双键碳原子的sp2杂化C: 1s22s22p2

sp2杂化1s22s12p

12p y12p z1

x

烯烃当中双键碳原子的sp2杂化

.

一个s轨道、两个p轨道“杂化”形成三个等同的sp2杂化轨道。sp2杂化轨道的形状与sp3杂化轨道类似。三个sp2杂化轨道的对称轴在同一平面上，互成120°角，大头一瓣指向正三角形的三个角顶。碳原子上另一个未杂化的p

z 轨道垂直于sp2杂化轨道对称轴所在的平面。

乙烯中的两个碳原子各以一个sp 2轨道相结

合，形成一个C-C σ键：剩余的两个sp 2轨

道还与H 的轨道结合形成两个C-H σ键。

乙烯分子：只表示出σ键

乙烯的结构

每个双键碳原子剩下的2p轨道（各有一个电子）垂直于sp2杂化轨道所在的平面，两个p轨道平行重叠形成一种新的键，称为π键

π键由两部分组成：一部分电子云在原子平面的上方，另一部分在下方。构成π键的电子云称为π电子云。

C C

H H

H H

C C

H

H H

Hπ

π

烯烃分子中的π键

分子中的六个原子(C、H)及五个σ键都处于同一平面

键角(bond angles):

H-C-H = 117.5°H-C-C = 121°

键长(bond distances): C—H = 0.110 nm

C=C = 0.134 nm

乙烯的结构

乙烯分子是一个平面分子分子中六个原子

及所形成的五个 键都处在同一平面，每

一个碳都是sp2杂化

结构已为电子衍射和光谱研究所证实

每一个碳都有一个半充满的p 轨道Each carbon has a half-filled p orbital

两个p轨道平行重叠，形成 键

乙烯中C-C之间，除了σ键之外，还多了一个π键，键能增强，所以C-C键短

另外，乙烯中碳为sp 2

杂化，轨道s成分大，核对电子云的束缚

紧，键能增强，键距缩短。也会导致C-H键变短乙烯乙烷

乙烯中C-C 键键长比乙烷中C-C 键长略短的原因？ 乙烯中C-H 键键长比乙烷中C-H 键长略短的原因?

丙烯中C-C 单键的键长（0.150nm ）比乙烷中C-C 键长

（0.153nm ）略短。原因：双键碳原子为sp 2杂化，轨道s 成分大，核对电子云的束缚紧，键能增强，键距缩短。

C C

H

H

CH 3

H 120o 120o 0.150nm 0.134nm 烯烃的结构

另一种解释是认为是因烷基的给电子作用引起的，使得CC 双键上的电子云密度增加，键能增加。

σ键轨道沿键轴方向重叠，重叠程度大，键能较高。

π键是p 轨道以肩并肩形式重叠，重叠程度相对较小，π键键能比σ键小。

C C

sp 2－sp

2C C σ键对称轴C C H

H H

H p －p C C H H H H 对称面π键

σ键的轨道呈轴对称，π键的轨道呈平面对称

烯烃分子中的键能

12

C-C单键键能：361.0KJ/mol C=C（σ＋π）双键键能：612.5 KJ/mol π键的键为：612.5-361.0＝251.5 KJ/mol π比σ键能小361.0-251.5＝109.5KJ/mol

•因此：π键的电子对受核的束缚小，具有较大的流动性及反应活性，因此烯烃具有较活泼的化学性质。

烯烃分子中的键能

双键的成键方式（σ＋π）决定了它不能象σ键那样自由旋转，旋转将使p轨道间不能重叠，一般情况下将

破坏π键。

碳碳双键旋转将使p轨道将不能重叠，破坏π键。π键旋转受阻产生烯烃的另一种异构现象－几何异构体（geometrical isomerism）

几何异构体（Geometrical isomerism ）

分子模型

顺－2－丁烯反－2－丁烯

到目前已出现过的几种异构体名词：

异构体（Isomers ）就是具有相同分子式的不同化合物

立体异构体Stereoisomers 构造异构体

Constitutional isomers

碳架异构，官能团位置异构

分子中原子的连接排列方式不同构象异构、顺反异构相同的连接方式，但原子在

空间的不同排列

异构体（Isomers ）

trans cis 几何异构体相互之间一般不相互转化，如果吸收一定的能量，克服了p轨道间形成的键的结合力，即可围绕碳碳σ键旋转，通过半扭曲型的过渡态，可由顺型转变为反型异构体，或者由反型转为顺型。

几何异构体的转化(1)

trans cis 几何异构体的转化(2)

不是所有的烯烃都有几何异构体

无几何异构体，只有一种排列方式

烯烃的IUPAC命名法

1. 选主链：选择含双键的最长碳链为主链称为某烯（如丁

烯、己烯）

2. 从靠近双键的一端进行编号，以确定取代基和双键的位

置。双键的位置用双键碳原子编号较小的一个表明，放在烯烃名称前。

3. 其它方面同烷烃的命名

2-甲基丙烯

2-Methylpropene

1-丁烯（1-Butene ）

顺式-2-丁烯cis-2-Butene

反式-2-丁烯trans-2-Butene

C C

H H

H

CH 2CH 3H 3C

C

C

CH 3H

H H

CH 3C C

H 3C

H

C C

H H

H 3C

H 3C

C 4H 8有多种异构体，怎样表示（命名）立体异构体的构型

对于双键的两个碳上有相同的原子或基团的，用顺反法命名