烯烃的亲电加成反应机理和马氏规则
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次序规则: ①将双键碳原子所连接的原子或基团按其原子序数的大 小排列,把大的排在前面,小的排在后面,同位素则按 原子量大小次序排列。 I, Br, Cl,, S, P, O, N, C, D, H
反之,若不在同一侧的则为(E)构型,命名 时在名称前面附以(E)字。
②如果与双键碳原子连接的基团第一个原子相同而 无法确定次序时,则应看基团的第二个原子的原子 序数,依次类推。按照次序规则(Sequence rule) 先后排列。
2. Z、E命名法:
烯烃碳碳双键C1和C2上原子序数大的原子或原子团 在双 键平面同一侧时,为"Z"构型,在异侧时为"E" 构型。
(三)、顺、反异构体的命名与(Z)、(E)构 型的命名不是完全相同的。
这是两种不同的命名法。顺、反异构体的命 名指的是相同原子或基团在双键平面同一侧 时为"顺",在异侧时为"反"。Z、E构型指的 是原子序数大的原子或基团在双键平面同一 侧时为"Z",在异侧时为"E"。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 烯烃的物理性质
在常温下,C2-C4的烯烃为气体,C5-C16的为液体, C17以上为固体。沸点、熔点、比重都随分子量的增 加而上升,比重都小于1,都是无色物质,溶于有机 溶剂,不溶于水。
沸点: 3.7℃ 熔点: -138.9℃
0.88℃ -105.6℃
顺、反异构体之间差别最大的物理性质是偶极矩,反式异构体的 偶极矩较顺式小,或等于零,由于反式异构体中两个基团和双键 碳相结合的键,方向相反可以抵消,而顺式中则不能。
3.氢化热
二、亲电加成
1.与酸的加成
(1)与卤化氢的加成
①HX的活泼次序: HI > HBr >HCl 浓HI,浓HBr能和烯烃起反应,浓盐酸要用AlCl3催化剂 才行。 ②马氏规则(Markovnikov 规则) 凡是不对称的烯烃和酸(HX)加成时,酸的负基X-主要 加到含氢原子较少的双键碳原子上,H+加到含氢多的双 键碳原子上。
卤素的活泼性:氟 > 氯 > 溴 > 碘
②与卤素和水的作用
(氯主要加到丙烯末端的碳原子上)
类似次卤酸与烯烃反应的试剂还有:
3.与乙硼烷的加成(硼氢化反应)
由于乙硼烷在空气中能自燃,一般不预先制好。而把 氟化硼的乙醚溶液加到硼氢化钠与烯烃的混合物中, 使B2H6一生成立即与烯烃起反应。
与不对称的烯烃反应时,硼原子加到含氢较多的碳原 子上。
三、氧化反应
1.用KMnO4或OsO4氧化 ① KMnO4 在碱性条件下(或用冷而稀的 KMnO4)
第三章 烯 烃
第一节 烯烃的结构
1.π键的特点:
⑴ π键重叠程度比σ键小,不如σ键稳定,比较容易破 裂。C=Cπ键的键能等于264.4kJ/mol。[610(C=C 键能)-345.6(C-C键能)]小于C-C单键的键能 345.6kJ/mol. ⑵ π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。
③过氧化物(H2O2,ROOR等)存在下,HBr与不 对称烯烃加成--反马氏规则.
过氧化物对HCl,HI加成反应方向没影响.
(2)与硫酸的加成
不对称烯烃与H2SO4加成时,产物符合马氏规则.
2.卤化
① 与卤素加成
反应在常温时就可以迅速地定量地进行,溴的四氯化碳溶 液与烯烃反应时,溴的颜色消失,利用这个反应来检验烯 烃。如:
2.从最靠近双键的一端起,把主链碳原子依次编号
3.双键的位次必须标明出来,只写双键两个碳原子中 位次较小的一个,放在烯烃名称的前面。
2,4-二甲基-2-己烯
4.其他同烷烃的命名原则 如:
烯基:当烯烃上去掉一个氢原子后剩下的一价基团 叫做烯基。
(二) Z、E命名法
根据IUPAC命名法,字母Z是德文Zusammen的字 头,指同一侧的意思。E是德文Entgegen的字头, 指相反的意思。用"次序规则"来决定Z、E的构型。 主要内容有两点:
在顺、反异构体中,顺式异构体因为极性较大,沸点通常较反式 高。它们的对称性较低,较难填入晶格,故熔点较低。
第四节 烯烃的化学性质
一、催化氢化
常用的催化剂:铂黑(Pt),钯粉(Pb),Raney Ni
1.原理:烯烃与
氢加成反应需要 很高的活化能,
加入催化剂后,
可以降低反应的 活化能,使反应 容易进行。
顺、反异构现象在烯烃中很普遍,凡是以 双键相连的两个碳原子上都带有不同的原 子或原子团时,都有顺、反异构现象。
如果以双键相连的两个碳原子,其中有一个带有两个 相同的原子或原子团,则这种分子就没有顺、反异构 体。因为它的空间排列只有一种。如:
二、烯烃的命名
(一)烯烃的系统命名法,基本上和烷烃相似 1.选择一个含双键的最长的碳链为主链。
①催化剂的作用:降低烯烃加氢的活化能。 ②可能机理:烯烃和一分子氢被吸附在催化剂表面, 并释放出能量。能量的释放减弱了烯烃π键和氢分子 的σ键,从而促使两个新的碳氢键形成,烷烃自催化 剂表面解吸附,再吸附新的反应物分子,加氢反应是 在碳碳双键的同侧进行。 2.催化剂的分类 ①异相催化剂:催化剂不溶于有机溶剂,如:Pt黑, Ni粉 ②均相催化剂:催化剂溶于有机溶剂,如:三苯基膦 与氯化铑的络合物
2.C=C和C-C的区别:
⑴ C=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。 ⑵ C=C两原子之间不能自由旋转。由于旋转时,两个 py轨道不能重叠,π键便被破坏。
三、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。
第二节 烯烃的同分异构及命名
一、烯烃的同分异构现象
烯烃具有双键,其异构现象较烷烃复杂,主要包括碳 干异构,双键位置不同引起的位置异构(position isomerism),及双键两侧的基团在空间的位置不同 引起的顺反异构。此外,由于双键不能自由旋转又产 生了另一个异构现象----顺反异构,如:2-丁烯有两 个:
反之,若不在同一侧的则为(E)构型,命名 时在名称前面附以(E)字。
②如果与双键碳原子连接的基团第一个原子相同而 无法确定次序时,则应看基团的第二个原子的原子 序数,依次类推。按照次序规则(Sequence rule) 先后排列。
2. Z、E命名法:
烯烃碳碳双键C1和C2上原子序数大的原子或原子团 在双 键平面同一侧时,为"Z"构型,在异侧时为"E" 构型。
(三)、顺、反异构体的命名与(Z)、(E)构 型的命名不是完全相同的。
这是两种不同的命名法。顺、反异构体的命 名指的是相同原子或基团在双键平面同一侧 时为"顺",在异侧时为"反"。Z、E构型指的 是原子序数大的原子或基团在双键平面同一 侧时为"Z",在异侧时为"E"。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 烯烃的物理性质
在常温下,C2-C4的烯烃为气体,C5-C16的为液体, C17以上为固体。沸点、熔点、比重都随分子量的增 加而上升,比重都小于1,都是无色物质,溶于有机 溶剂,不溶于水。
沸点: 3.7℃ 熔点: -138.9℃
0.88℃ -105.6℃
顺、反异构体之间差别最大的物理性质是偶极矩,反式异构体的 偶极矩较顺式小,或等于零,由于反式异构体中两个基团和双键 碳相结合的键,方向相反可以抵消,而顺式中则不能。
3.氢化热
二、亲电加成
1.与酸的加成
(1)与卤化氢的加成
①HX的活泼次序: HI > HBr >HCl 浓HI,浓HBr能和烯烃起反应,浓盐酸要用AlCl3催化剂 才行。 ②马氏规则(Markovnikov 规则) 凡是不对称的烯烃和酸(HX)加成时,酸的负基X-主要 加到含氢原子较少的双键碳原子上,H+加到含氢多的双 键碳原子上。
卤素的活泼性:氟 > 氯 > 溴 > 碘
②与卤素和水的作用
(氯主要加到丙烯末端的碳原子上)
类似次卤酸与烯烃反应的试剂还有:
3.与乙硼烷的加成(硼氢化反应)
由于乙硼烷在空气中能自燃,一般不预先制好。而把 氟化硼的乙醚溶液加到硼氢化钠与烯烃的混合物中, 使B2H6一生成立即与烯烃起反应。
与不对称的烯烃反应时,硼原子加到含氢较多的碳原 子上。
三、氧化反应
1.用KMnO4或OsO4氧化 ① KMnO4 在碱性条件下(或用冷而稀的 KMnO4)
第三章 烯 烃
第一节 烯烃的结构
1.π键的特点:
⑴ π键重叠程度比σ键小,不如σ键稳定,比较容易破 裂。C=Cπ键的键能等于264.4kJ/mol。[610(C=C 键能)-345.6(C-C键能)]小于C-C单键的键能 345.6kJ/mol. ⑵ π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。
③过氧化物(H2O2,ROOR等)存在下,HBr与不 对称烯烃加成--反马氏规则.
过氧化物对HCl,HI加成反应方向没影响.
(2)与硫酸的加成
不对称烯烃与H2SO4加成时,产物符合马氏规则.
2.卤化
① 与卤素加成
反应在常温时就可以迅速地定量地进行,溴的四氯化碳溶 液与烯烃反应时,溴的颜色消失,利用这个反应来检验烯 烃。如:
2.从最靠近双键的一端起,把主链碳原子依次编号
3.双键的位次必须标明出来,只写双键两个碳原子中 位次较小的一个,放在烯烃名称的前面。
2,4-二甲基-2-己烯
4.其他同烷烃的命名原则 如:
烯基:当烯烃上去掉一个氢原子后剩下的一价基团 叫做烯基。
(二) Z、E命名法
根据IUPAC命名法,字母Z是德文Zusammen的字 头,指同一侧的意思。E是德文Entgegen的字头, 指相反的意思。用"次序规则"来决定Z、E的构型。 主要内容有两点:
在顺、反异构体中,顺式异构体因为极性较大,沸点通常较反式 高。它们的对称性较低,较难填入晶格,故熔点较低。
第四节 烯烃的化学性质
一、催化氢化
常用的催化剂:铂黑(Pt),钯粉(Pb),Raney Ni
1.原理:烯烃与
氢加成反应需要 很高的活化能,
加入催化剂后,
可以降低反应的 活化能,使反应 容易进行。
顺、反异构现象在烯烃中很普遍,凡是以 双键相连的两个碳原子上都带有不同的原 子或原子团时,都有顺、反异构现象。
如果以双键相连的两个碳原子,其中有一个带有两个 相同的原子或原子团,则这种分子就没有顺、反异构 体。因为它的空间排列只有一种。如:
二、烯烃的命名
(一)烯烃的系统命名法,基本上和烷烃相似 1.选择一个含双键的最长的碳链为主链。
①催化剂的作用:降低烯烃加氢的活化能。 ②可能机理:烯烃和一分子氢被吸附在催化剂表面, 并释放出能量。能量的释放减弱了烯烃π键和氢分子 的σ键,从而促使两个新的碳氢键形成,烷烃自催化 剂表面解吸附,再吸附新的反应物分子,加氢反应是 在碳碳双键的同侧进行。 2.催化剂的分类 ①异相催化剂:催化剂不溶于有机溶剂,如:Pt黑, Ni粉 ②均相催化剂:催化剂溶于有机溶剂,如:三苯基膦 与氯化铑的络合物
2.C=C和C-C的区别:
⑴ C=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。 ⑵ C=C两原子之间不能自由旋转。由于旋转时,两个 py轨道不能重叠,π键便被破坏。
三、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。
第二节 烯烃的同分异构及命名
一、烯烃的同分异构现象
烯烃具有双键,其异构现象较烷烃复杂,主要包括碳 干异构,双键位置不同引起的位置异构(position isomerism),及双键两侧的基团在空间的位置不同 引起的顺反异构。此外,由于双键不能自由旋转又产 生了另一个异构现象----顺反异构,如:2-丁烯有两 个: