第三章 烯--教案

第三章烯烃

一、学习目的和要求

1. 掌握烯烃的构造异构和命名。

2．掌握烯烃的结构。

3．掌握烯烃结构的Z/E标记法和次序规则。

4. 掌握烯烃的来源和制法。

5. 掌握烯烃的物理性质。

6．掌握烯烃的化学性质：催化氢化、、亲电加成，马尔柯夫尼柯夫规则，硼氢化-氧化反应、臭氧化反应。

7. 了解烯烃的重要代表物：乙烯、丙烯和丁烯。

二．本章节重点、难点

烯烃的分子结构、π键的特点、σ键与π键的区别、Z/E标定法、记住次序规则、碳正离子的结构及其稳定性、亲电加成的反应历程和影响因素、乙烯的分子轨道、丙稀的游离基反应、马氏与反马氏规则。

三．教学内容

烯烃是指分子中含有一个碳碳双键的开链不饱和烃，烯烃双键通过SP2杂化轨道成键，因此和烷烃相比，相同碳原子的烯烃比烷烃少两个碳原子，通式为CnH2n 。

3.1 烯烃的构造异构和命名

3.1.1 烯烃的同分异构

烯烃的同分异构现象比烷烃的要复杂，除碳链异构外，还有由于双键的位置不同引起的位置异构和双键两侧的基团在空间的位置不同引起的顺反异构。造异构（以四个碳的烯烃为例）：

CH3-CH2-CH=CH2 1-丁烯位置异构

CH3-CH=CH-CH3 2-丁烯构造异构

CH3-C(CH3)=CH2 2-甲基丙烯碳链异构

3.1.2 烯烃的命名

(1) 烯烃系统命名法

烯烃系统命名法，基本和烷烃的相似。其要点是： 1） 选择含碳碳双键的最长碳链为主链，称为某烯。 2） 从最靠近双键的一端开始，将主链碳原子依次编号。

3） 将双键的位置标明在烯烃名称的前面（只写出双键碳原子中位次较小的一个）。 4） 其它同烷烃的命名原则。

例如：CH 3—CH —CH=CH 2 的名称是3-甲基-1-丁烯。 CH 3

烯烃去掉一个氢原子后剩下的一价基团就是烯基，常见的烯基有： CH2=CH- 乙烯基

CH 3CH=CH- 丙烯基（1-丙烯基） CH 2=CH-CH 2- 烯丙基（2-丙烯基） CH2= C –

CH3 异丙烯基

(2) 烯烃衍生物命名法（补充）

烯烃衍生物命名法是以乙烯为母体，将其他烯烃看成他们的烷基衍生物。例： CH 2=CH-CH 3 甲基乙烯 （CH 2）2C=CH 2 （不对称二甲基乙烯） 使用范围：结构简单的烯烃。

3.2 烯烃的结构

最简单的烯烃是乙烯，我们以乙烯为例来讨论烯烃双键的结构。

3.2.1 双键的结构

乙烯与丙烯的共价键参数如下：

H

0.108nm

0.133nm

117°

121.7°

键能为 610KJ / mol ，C —C 键能为346KJ / mol ，由键能看出碳碳双键的键

能不是碳碳单键的两倍，说明碳碳双键不是由两个碳碳单键构成的。事实证明碳碳双键是由一个σ键和一个π键构成的。现代物理方法证明：乙烯分之的所有原子在同一平面上。

3.2.2 sp 2杂化

杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时是以sp 2

杂化方式进行的，这种杂化过程如下所示：

3.2.3烯烃分子中化学键的形成

形成烯键的两个碳原子为sp 2

杂化，它们各用一个sp 2

杂化轨道以“头碰头”方式重叠形成碳碳σ键；每个碳原子余下的两个sp 2

轨道分别与其它原子或基团结合形成两个σ单键；这样而形成的五个σ键均处同一平面上，两个碳原子各剩余一个未参与杂化的p 轨道，并垂直于该平面，且互相平行，从而侧面重叠形成π键，也可以描述为以“肩并肩”方式形成π键。所以碳碳双键相当于由一个碳碳σ键和一个碳碳π键组成，平均键能为610.9 kJ.mol -1

，其中碳碳σ键的平均键能为343.3 kJ.mol -1

，π键的键能为263.6 kJ.mol -1

，π键的键能较σ键的小。（π键键能 = 双键键能 — 碳碳单键键能 = 610KJ / mol – 346 = 264KJ / mol ）

3.2.4 乙烯分子的形成方式

一个sp

2

三个 的关系

sp 2

轨道与

轨道的关系p sp 2sp 2sp sp 2

2p

2s

2p

杂化

2杂化态

激发态

乙烯分子的形成方式如下所示：

3. 2 .5 π键的特点

与σ键相比，π键与σ键有明显区别，由此决定了烯烃的化学性质，π键的特点如下： （1）π键以“肩并肩”方式重叠，碳碳之间的连线不是轴对称，因此以双键相连的两个原子之间不能再以碳碳之间连线为轴自由旋转，如果吸收一定的能量，克服p 轨道的结合力，才能围绕碳碳之间连线旋转，结果使π键破坏。

（2）π键由两个p 轨道侧面重叠而成，重叠程度比一般σ键小，键能小，不如σ键牢固，容易发生反应。

（3）π键电子云不是集中在两个原子核之间，而是分布在上下两侧，原子核对π电子的束缚力较小，因此π电子有较大的流动性，在外界试剂电场的诱导下，电子云变形，导致π键被破坏而发生化学反应。

（4）π键不能独立存在，只能与σ键共存。 3.2.6顺反异构

由于双键不能自由旋转，而双键碳上所连接的四个原子或原子团是处在同一平面的，当双键的两个碳原子各连接两个不同的原子或原子团时，就能产生顺反异构体。 例如：

这种由于组成双键的两个碳原子上连接的基团在空间的位置不同而形成的构型不同的现象称为顺反异构相现象。

如

π电子云形状

π键的形成

乙烯中的 σ键H CH 3H H 3C

CH 3H

H H 3C

顺丁烯

反丁烯

（立体异构体）

顺反异构体

构型异构

C = C

C = C

bp0.88℃

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