第四章炔烃二烯烃

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能量
➢三种二烯烃的稳定性比较: C>A>B
B
HB= - 297KJ/mol A
C
HA= - 252KJ/mol
HC=-226KJ/mol
反应进程
2 . 丁二烯的结构
(1) 表观数据
变短 0.147nm(0.154nm)
0.137nm(0.134nm) 变长
键长平均化
(2) 共价键理论的解释 ➢ 四个碳原子均为sp2杂化,碳碳之
H
H
OC+H CC H+COK O HH O
H
H
H O
O H A l2 O 3 高 温
O HH 2, N i
5. 化学性质
(1)与溴化氢的加成
➢ 反应
31 + HBr
42
➢ 理论解释
- 80oC 1,2-加成
Br
40oC 1,4-加成
Br
H 2CC HC HC H 2 H + H2CCHCHCH3
HCH + C2a(O
➢ 从甲烷制备 裂 解: 部分氧化:
2 C 41 H 5 0 0 o CHC C + H 3 H 2 4 C H 4 + O 2 H C + C 2 C O H + 7 H 2
➢ 从金属炔化物制备 ➢ 邻二卤代烃脱卤化氢
HC CHNa,3(N l)H HC CN+aI C3HHC CC3H
EC tCN Ha 3 (E l,)C N tC N H + a
EtCCN+aI C3HEtCCC3H + NaI
➢ 乙炔
H C C H N a , N H 3 ( l ) H C C N a + N a , N H 3 ( l ) N a + C C N a +
2R X
RCCR H C C H N a ,N H 3 ( l)H C C N a +IC H 3 H C C C H 3
H+
HH
C
H
H
H
H
Br H2C CHCHCH3
(1) B r + +
H 2 CC HC HC H 3 (2) Br -
H2CCHCHCH3 Br
缺 电 子 的 p-共 轭 效 应
➢*能量图:
➢ H1<H2(绝对值),反应(2)产物能 量较低,化学平衡控制,热力学控制。
➢ E1<E2,反应(1)活化能较低, 反应速度较快,动力学控制;
HI>HBr>HCl。
➢ 过氧化物存在是单分子加成反马氏规则:
B r H 3CCC H过 氧 H B 化 r物H 3CC HC H
(3) 与水的加成
H C C H + H O H H g S O 4 , H 2 S O 4
H2C CH
HO 乙烯醇 烯醇式
重 排 H3CCH
O 乙醛
酮式
➢ 遵守马氏规则
互 变 异 构
H 3 C C C+ H H OH H 4 g , 2 S S H 4O O H 3 C O C H C 2H 重H 排 3 C O C C 3H 丙酮
4.4.3 亲核加成
乙炔:
HCCHN u-
Nu HC CH
Nu 溶剂 H2C CH
➢ Nu-:亲核试剂,阴离子、阴离子型物质、供电子物质。
第四章 炔烃 二烯烃
炔烃
掌握炔烃的命名、结构、同分异构现象; 掌握炔烃的物理性质; 掌握炔烃的化学性质。
二烯烃
掌握二烯烃的分类、命名; 掌握1,3-丁二烯的结构; 了解1,3-丁二烯结构的分子轨道理论; 掌握共轭二烯烃的化学性质; 掌握共轭效应与超共轭效应。
第一节 炔烃
一、炔烃概述 二、炔烃的物理性质 三、炔烃的化学性质 四、炔烃的制备
H 3 CCCC3P H H 2 ,b2 P (H O 3 C dH C A H CC c3)H ➢ 醋酸铅的作用:毒化钯催化剂, 使催化加氢反应停留在烯烃阶段。
EtCCEL t iH n2dlaEr tcaEt.t HH
➢ 生成顺式烯烃。Lindlar催化剂:钯 吸附在碳酸钙上,再用醋酸铅毒化。
EtCCEN t a,3(N l)EHt H H Et
较简单的炔烃,以乙炔为母体。
H3C C CH
甲基乙炔
H3C CHC CH CH3
异丙基乙炔
H2CCH CCH H 2 CCC H CCC H 2H
乙烯基乙炔 二乙烯基乙炔
(2)、系统命名
➢ 取含有碳碳叁键的长链为主链;碳碳叁键的编号最小;
➢ 同时含双键和叁键,编号取双键和叁键位次之和最小; ➢ 同时含双键和叁键,且双键和叁键位次之和相同,将双键
2
节面
1
3 . 二烯烃的命名
H 2 CCC H 2C HC H 2H H 2 CCC HC HC H 3HH 2CCCH C2C H3H
1,4-戊二烯
1,3-戊二烯
1,2-戊二烯
CH3 H2C C CHCH2
2-甲基-1,3-丁二烯
异戊二烯
HH H3C C C
C C CH3 HH
顺,顺-2,4-己二烯
z
z
y
➢ 氢原子改成其他基团,就成为其他炔烃。
小结:碳碳叁键有一个(Csp-Csp)键和 两个(C2p-C2p)键组成。
(3) 同分异构现象
以C5H8的炔烃为例 ➢ 碳链异构:
CCCCC CCCC C
C CCC
C
➢ 官能团位置异构:
CCCCC
CCCCC
4.2 炔烃的命名
CCCC C
(1)、衍生物命名
H2O HgSO4,H2SO4
NaNH2
Ag(NH3)2OHHCN
Cl H3C C CH3
Cl
O
C CH3
OH +
H3C C CH3
CC Na
CH3
H2C C CH3
AgCCCH3
CN
CO2
O
4.5 炔烃的制备
➢ 电石法制备
C a O + 3 C 2 5 0 0 ~ 3 0 0 0 o C C a C 2 + C OC aC 2+2H 2O
➢ 累积二烯烃: H 2 CCCH C2C H 3H 双键在同一个碳原子上,不稳定,易异构化。
➢ 共轭二烯烃: H 2 CCC HC HC H 3H
双键之间相隔一个键,彼此相互影响,具有特 殊性,重点 讨论。狭义的二烯烃指共轭二烯烃。
A H2C CH CH2 CH CH2 B H2C C CH CH2 CH3 C H2C CH CH CH CH3
4.1 炔烃的结构
(1)、sp 杂化
E 2p
2s
-C≡C- 激发
通式 CnH2n-2 (n≥2)
2p
杂化
2p
2s
sp
➢ sp杂化,每个sp杂化轨道有1/2的s成份和1/2的p成份;
➢ 两个sp杂化轨道成180o夹角; ➢ 与sp2、sp3杂化轨道相比较,s成份较大,p成份
Fra Baidu bibliotek2p
2p s p s p x
酸性高锰酸钾氧化更为剧烈
R C [O] R COOH
HC
[O] CO2
(2) 臭氧化反应:
RCCRO '3 RC O C RH 2 'ORCO +R O C ' H OOH O O
R=H,生成甲酸。
4.4.5 聚合反应
HCCHCu H C C l,N C H H 4Cl H2CCHCCH 乙 烯 基 乙 炔
(2Z,4Z)-2,4-己二烯
H CH3 H3C C C
CC H HH
顺,反-2,4-己二烯 (*顺式比反式优先)
(2Z,4E)-2,4-己二烯 (Z比E优先)
4. 丁二烯的制备
➢ 丁烷的脱氢
A l2 O 3 - C r 2 O 3 5 2 0 ~ 6 0 0 o C
➢ 二醇的脱水
C a 8 N i( P O 4 ) 6 6 0 0 ~ 7 0 0 o C
Br H 2CCH C2H CCH 1 B m o 2lrH 2CC BH rC2H CCH
叁键比双键键长更短,将电子云束缚得更紧,难以极化。
(2) 与卤化氢的加成
C l
Cl
H 3 C C C H H C l,H g C l2H 3 C C C H 2 HCl,HgCl2 H3C C CH3
Cl
➢ 符合马氏规则,卤化氢的活性与烯烃的加成一致:
间均形成键;
H
H
➢ 都有未参与杂化的p轨道,C1-C2,
C3-C4的交盖程度最大,形成键;
H
H
➢ C2-C3发生小范围的电子云交盖,
H
H
使电子云平分布;
➢ -的电子离域,形成较稳定的结构, 称之为-共轭效应;
➢ 电子云的平均分布是一个趋势,总体上C1-C2,C3-C4 电子云密度较大;
➢ 电子的离域使分子整体能量降低,稳定性增加。
能量
➢ 低温利于生成1,2-加成产物。
E2 (2)
E1 (1)
➢ 较高的温度(常温反应)利于生成1, 4-加成产物;
+
+
H 2C CH CH CH 3
Br H 2C CH CH CH 3
➢ 极性溶剂利于生成1, 4-加成产物。
H 2C CH CH CH 3 Br 反应进程
(2) 双烯合成反应
+C H 2 165oC ,90M Pa
C H 2
17h
双烯 亲 双 烯 体
C2-C4气体; C5-C15液体; ≥C16固体。
2、液态乙炔易爆炸:乙炔溶解于丙酮吸附于多孔物质。
4.4 化学性质
4.4.1 催化加氢
RCCRH 2 ,P t RCCRH 2,P t H H
H 2H 2 RCCR
H 3 C C C C 3H H 2 , P H 3 C tC 2 C H 2 C H 3H
H CCH CuCl,N H 4Cl H 2CCHCCCHCH 2
二 乙 烯 基 乙 炔
CH
HC
CH
HC
CH
CH
N i(C N )2, Ph3P
苯(产率较低)
HC CH
CH CH CH CH
HC CH
Ni(CN)2
环辛四烯
4.4.6 活泼氢原子的反应
(1) 生成炔钠
与金属钠/液氨或者氨基钠反应
➢ 单取代乙炔
➢ 生成反式烯烃。
4.4.2 亲电加成
(1) 与卤素的加成
Cl HCCHCl2,8F0e~C 8l53o,C CCl4 HCCH
Cl
Cl Cl HC CH
Cl Cl
➢ 反应活性:Cl2>Br2>I2。
➢ 碘与乙炔的加成,主要得到单分子加成产物。
I HCCH+ 2I EtOH HCCH
I
➢ 若双键、叁键同时存在,双键首先发生亲电加成。
应用:鉴别末端炔烃
Ag(N3)2H NO3 RCCAg RCCH
Cu(N3)2CHl RCCCu
(2) 生成重金属盐:
➢ 重金属炔盐因其干燥易爆炸,应用硝酸分解:
Ag + C + Q 爆炸
AgC CAg HNO3
HC CH +AgNO3
练习题
HC C CH3
HCl excessive
KMnO4 heat
Na,3(N l) H
BrEt
EtCCC3H
CCC3H
BrBr
➢ 从四卤代物制备H3CCHC2HKoOrHN,2aENtHO H 3CH C,ChHeat
BrBr H3CCCHZn H3CCCH
BrBr
第二节 二烯烃
通式:CnH2n-2,与炔烃属于官能团异构。
1. 二烯烃的分类
➢ 孤立二烯烃: H 2 CCC H 2C HC H 2H 双键之间相隔一个以上的CH2,彼此影响较小,与单烯烃类似。
Na, NH3(l) B rE t E tC C C H 3 C C C H 3
(2) 生成重金属盐:
➢ 与银氨溶液反应
HC CH +2Ag3 ()2N N3H O AgC CA+g2NH4NO3 +2NH3 乙炔银(白色沉淀)
➢ 与铜氨溶液反应
HCCH+2Cu(3N )2CHl CuC C+u2NH4Cl +2NH3 乙 炔 亚 铜 (红 棕 色 沉 淀 )
编号最小。 练习:系统命名法命名:
H 3CCH CH CCH
3-戊烯-1-炔
(3)、炔基的命名:
H 2CCH C2H CCH
H3C H CC
H C C CH2 CH3
1-戊烯-4-炔
(E)-2-庚烯-4-炔
HC≡C-
乙炔基
HC≡C-CH2-
CH3C≡C-
1-丙炔基
2-丙炔基
4.3 物理性质
1、性状:常温、常压
(3) 分子轨道理论的解释
➢ 分子轨道理论认为:电子扩展到四个碳原子的空间, 形成整体的键分子轨道;
➢ 电子的运动在1,2分子轨道中,1,2分子轨道的 叠加使得C1-C2,C3-C4的电子云密度较高,C2-C3电子云 密度较低。
E
节点
最低未占有轨道 LUMO
前线轨道
最高占有轨道 HOMO
较小,sp杂化轨道较短,成键时电子云偏向sp轨
道,电负性比较:sp>sp2>sp3
z y
➢ 没有杂化的两个p轨道与sp杂化轨道互成90o夹角(如图)。
(2)、乙炔的结构
➢ 一个(Csp-Csp)键;
2yp
2p
2p
2p
H 1ssp
sp sp
sp H 1s x
➢ 两个(Cp-Cp)键;
➢ 两个(Hs-Csp)键; ➢ HCCH在同一条直线上;
HC CH
HOCH3 OH -
H2C CH OCH3
H O A c O H - H 2CC HO C O C H 3 H CN O H- H 2CCHCN
➢ *一元取代乙炔:
EtC +C-HH OOH -3CE HtO CC C 32H H
4.4.4 氧化反应
(1) 高锰酸钾氧化:
E tC C H K M n O O H 4 ,- H 2 O E tC O O H + C O 2
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