第三章单烯烃

第三章单烯烃

●教学基本要求

1、掌握烯烃的分子结构、п键；

2、理解烯烃的结构与性质的关系；

3、掌握烯烃的命名法、性质及其制法；

4、初步掌握烯烃的亲电加成反应历程。

●教学重点

烯烃的分子结构、п键；烯烃的结构与性质的关系；烯烃的命名法、性质及其制法；烯烃的亲电加成反应历程。

●教学难点

烯烃的亲电加成反应历程。

●教学时数：

●教学方法与手段

1、讲授与练习相结合；

2、讲授与教学模型相结合；

3、传统教学方法与与现代教学手段相结合；

4、启发式教学。

●教学内容

第一节烯烃的结构

分子中仅含有一个碳碳双键C=C的烃称为单烯烃，简称烯烃，通式为C n H2n。C=C是烯烃的官能团。

1.1乙烯的结构

乙烯是最简单的烯烃，分子式为C2H4，构造式为H2C=CH2。

现代物理方法证明，乙烯分子中的所有原子都在同一平面上，每个碳原子只和三个原子相连。碳碳双键的键能为610 kJ/mol，键长为0.134nm，价键之间的夹角彼此成1200角。

根据杂化轨道理论，乙烯分子中的碳原子以sp2杂化方式成键，两个碳原子各以一个sp2轨道重叠形成一个C─Cσ键，又各以两个sp2轨道和四个氢原子的1s轨道重叠，形成四个C─Hσ键，五个σ键都在同一平面上。每个碳原子剩下的一个2p y轨道，它的对称轴垂直于sp2轨道所在的平面。它们平行地侧面重叠，便组成π键。π键的直剖面垂直于σ键所在的平面。

推论：C=C是由一个σ键和一个π键构成。

1、π键的特点

⑴π键不如σ键稳定，比较容易破裂。因为π键重叠程度比σ键小，π键的

键能等于264.4kJ/mol [即610（C=C 键能）-345.6(C ─C 键能)]，小于C ─C 单键的键能为345.6kJ/mol 。

⑵π键具有较大的流动性，容易受外界电场的影响，电子云比较容易极化，容易给出电子，发生反应。由于π键的电子云不象σ键电子云那样集中在两原子核连线上，而是分散成上下两方，故原子核对π电子的束缚力就较小。

2、C=C 和C ─C 的区别

⑴C=C 的键长比C ─C 键短。两个碳原子之间增加了一个π键，也就增加了原子核对电子的吸引力，使碳原子间靠得很近。C=C 键长0.134nm ，而C ─C 键长0.154nm 。

⑵C=C 两原子之间不能自由旋转。由于旋转时，两个p y 轨道不能重叠，π键便被破坏。

3、双键的表示法

双键一般用两条短线来表示，如C=C ，但两条短线含义不同，一条代表σ键，另一条代表π键。

1.2其它烯烃的结构

其它烯烃的双键也都是由一个σ键和一个π键组成的。π键垂直于σ键所在的平面。以丙烯为例：

CH 2=CH ─CH 3

sp 2 sp 2 sp 3

【思考与练习】丙烯分子中共面的碳原子有几个？

第二节 烯烃的同分异构及命名

2.1烯烃的同分异构现象

1、烯烃的异构

与烷烃相似，含有四个和四个以上碳原子的烯烃都存在碳链异构，如： CH 2=CHCH 2CH 3 1-丁烯

异丁烯

与烷烃不同的是，烯烃分子中存在双键，在碳骨架不变的情况下，双键在碳链中的位置不同，也可产生异构体，如下式中的1-丁烯和2-丁烯，这种异构现象称为官能团位置异构（position isomerism ）。

CH 2=CHCH 2CH 3 CH 3CH=CHCH 3

1-丁烯 2-丁烯

CH 2=CCH 3CH 3

碳链异构和官能团位置异构都是由于分子中原子之间的连接方式不同而产生的，所以都属于构造异构。

另外，含相同碳原子数目的单烯烃和单环烷烃也互为同分异构体，

例如丙烯和环丙烷、丁烯与环丁烷和甲基环丙烷等，它们也属于构造异构体。

与烷烃不同，由于双键不能自由旋转，所以当两个双键碳原子各连有两个不同的原子或基团时，产生两种不同的空间排列方式。例如2-丁烯：

(I) 顺-2-丁烯(II) 反-2-丁烯

两个相同基团（如I和II中的两个甲基或两个氢原子）在双键同一侧的称为顺式，在异侧的称为反式。这种由于分子中的原子或基团在空间的排布方式不同而产生的同分异构现象，称为顺反异构，也称几何异构。通常，分子中原子或基团在空间的排布方式称为构型，因此顺反异构也是构型异构，它是立体异构中的一种。

2、烯烃产生顺反异构的条件

需要指出的是，并不是所有的烯烃都有顺反异构现象。产生顺反异构的条件是除了π键的旋转受阻外，还要求两个双键碳原子上分别连接有不同的原子或基团。也就是说，当双键的任何一个碳原子上连接的两个原子或基团相同时，就不存在顺反异构现象了。例如，下列化合物就没有顺反异构体。

C=C C=C

a

a

a

b

b

c

a

a

3、顺反异构体的特性

在顺反异构体中，往往一个比较稳定，另一个则不稳定，并且两者物理性质有时差别也很大，易分离。如：

沸点： 3.7°C 0.88°C

熔点：-138.9°C -105.6°C

稳定性：不稳定稳定

2.2烯烃的命名

1、系统命名法

烯烃的系统命名法基本上与烷烃相似，其要点是：

（1）首先选择含有双键的最长碳链作为主链，按主链中所含碳原子的数目命名为某烯。主链碳原子数在十以内时用天干表示，如主链含有三个碳原子时，即叫做丙烯；在十以上时，用中文字十一、十二、……等表示，并在烯之前加上碳字，如十二碳烯。

（2）给主链编号时从距离双键最近的一端开始，侧链视为取代基，双键的位次须标明，用两个双键碳原子位次较小的一个表示，放在烯烃名称的前面。