烯烃的化学性质
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烯烃的化学性质
烯烃的化学性质很活泼,可以和很多试剂作用,主要发生在碳碳双键上,能起加成、氧化聚合等反应。此外,由于双键的影响,与双键直接相连的碳原子(α-碳原子)上的氢(α-H )也可发生一些反应。 一. 加成反应
在反应中π键断开,双键上两个碳原子和其它原子团结合,形成两个σ-键的反应称为加成反应。
( 一) 催化加氢
烯烃在催化剂作用下,低温低压既与氢加成生成烷烃。
( 二) 亲电加成
在烯烃分子中,由于π电子具流动性,易被极化,因而烯烃具有供电子性能,易受到缺电子试剂(亲电试剂)的进攻而发生反应,这种由亲电试剂的作用而引起的加成反应称为亲电加成反应。
对电子具有亲和力的试剂叫做亲电试剂。亲电试剂由于缺少电子,容易进攻反应物上带部分负电荷的位置,由这类亲电试剂进攻而发生发反应称为亲电反应。亲电试
剂通常为路易斯酸。如: H +
Br +、Cl +、H 3O +、RC +=O 、Cl 2、Br 2、I 2、HCl 、HBr 、HOCl 、H 2SO 4、F 3C ─COOH 、BF 3、AlCl 3等
烯烃的亲电加成反应历程
烯烃的亲电加成反应历程可由实验证明
实验说明:
1.与溴的加成不是一步,而是分两步进行的。因若是一步的话,则两个溴原子应同时
加到双键上去,那么Cl –
就不可能加进去,产物应仅为1,2-二溴乙烷,而不可能有1-氯-2-溴乙烷。但实际产物中竟然有1-氯-2-溴乙烷,没有1,2-二氯乙烷。因而可以肯定Cl –
是在第二步才加上去的,没有参加第一步反应。
2.反应为亲电加成历程
RCH=CHR + H 2
RCH 2CH 2R
CH 2=CH 2
Br 2
(水溶液)
CH 2-CH 2Br
Br
CH 2-CH 2CH 2-CH 2Br
Cl
Cl
Cl
无
Br Br
δδ
溴在接近碳碳双键时极化成 ,由于带微正电荷的溴原子较带微负电荷的溴原子
更不稳定,所以,第一步反应是Br δ
+首先进攻双键碳中带微负电荷的碳原子,形成溴鎓离子,第二步负离子从反面进攻溴鎓离子生成产物(反面进攻的证明见P 142~144)。
第一步
第二步
在第一步反应时体系中有Na +、Br δ
+,但Na +具饱和电子结构,有惰性,故第一步只有
Br δ
+参与反应,因而无1,2-二氯乙烷生成。烯烃与各种酸加成时,第一步是H + 加到双键碳上,生成碳正离子中间体,第二步再加上负性基团形成产物。
要明确两点:
1)亲电加成反应历程有两种,都是分两步进行的,作为第一步都是形成带正电的中间体(一种是碳正离子,另一种是鎓离子)。 2)由于形成的中间体的结构不同,第二步加负性基团时,进攻的方向不一样,中间体为鎓离子时,负性基团只能从反面进攻,中间体为碳正离子时,正反两面都可以。
C C
H H
H H
Br Br
δδ
C
C H
H H
Br Br Br
CH CH Br
Cl
( )( Cl )
CH 2
CH 2Br Br
C C
H
C H
C X
C C H
X
C
C
E
Nu
δδ C C
C C C C C C E
Et
Nu
E Nu Nu
反面进攻
反式加成产物顺式加成
反式加成
混合产物
(第二步)
(第一步)
一般Br 2, I 2通过鎓离子历程,HX 等通过碳正离子历程。
1) 与HX 的加成
CH 2=CH 2 + HX → CH 3CH 2-X (HX 等通过碳正离子历程) 1° HX 的反应活性
HI > HBr > HCl > (HF 的加成无实用价值。)
2°不对称烯烃的加成产物遵守马氏规则(有一定的取向,即区位选择性)。 例如:
上述两例说明不对称烯烃加HX 时有一定的取向,马尔可夫尼可夫总结了这个规律,我们把它称为马尔可夫尼可夫规则,简称马氏规则。
马氏规则 不对称烯烃与卤化氢等极性试剂进行加成时,试剂中带正电荷的部分E + 总是加到含氢较多的双键碳原子上,试剂中带负电荷的部分(
Nu )总是加到含氢较少的双
键碳原子上。
碳正离子的稳定性顺序为:
3° 过氧化物效应
当有过氧化物(如 H 2O 2, R-O-O-R 等)存在时,不对称烯烃与HBr 的加成产物不符合
CH 3CH=CH 2 + HBr CH 3-CH-CH 3 + CH 3-CH 2-CH 2
Br
Br
CH 3-C=CH 2 + HCl
CH 3-C-CH 3
CH 3
Cl
80%20%
100%
(主)
CH 3
C CH 3
H
CH 3
C CH 3
CH 3
CH 3
C H
H
CH 3
>
>
>
叔仲伯(2°)
(1°)
(3°)