有机化学 烯烃.pptx

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1、要求深刻理解和熟练掌握的内容:烯烃顺反异构现象(E/Z标记);烯烃的制备和化学性质。要求一般理解和掌握的内容:重要的烯烃;烯烃的聚合反应难点:烯烃亲电加成反应历程第1页/共55页定义:分子中有一个碳碳双键的开链不饱和 烃。C=CBrClSPFONCD(氘 1中 子)H -Br -OH -NH2 -CH3 -H(2)若双键碳原子直接相连第一原子的原子序数相同,则比较以后的原子序数 -CH2CH3 -CH3(3)若取代基为不饱和基团,应把双键或三键原子看成是它以单键和多个原子相连:C C CCC C-CH=CH2 相当于-CH-CH2,-C C 相当于-C-CHE-Z标记法次序规则:第14页/共5

2、5页(Z)-1-氯-2-溴丙烯(E)-3-甲基-4-乙基-3-庚烯(Z)-1,2-二氯-1-溴乙烯例1:例2:例3:第15页/共55页注意:顺反和ZE是两种命名方法,在一般情况下,顺式异构体可称作Z构型,反式可称做E构型。如:(E)-或顺-(Z)-或反-但两者并不完全等同,有时矛盾。如:顺-2-丁烯或(Z)-2-丁烯第16页/共55页四、烯烃的来源和制法1.主要来源:石油裂解、热裂气中分离2.烯烃的实验室制法:醇脱水用浓H2SO4脱水会有重排等反应发生,一般只用于制备简单的烯烃。如:(1)第17页/共55页卤代烷脱卤化氢(2)(3)第18页/共55页(1)含24个碳原子的烯烃为气体,518个碳

3、原子的烯烃为液体.(2)末端烯烃 的沸点比其它异构体要低.(3)直链烯的沸点要高于带支链的异构体,但差别不大.(4)顺式异构体的沸点一般比反式的要高;而熔点较低.(5)烯烃的相对密度都小于1.(6)烯烃几乎不溶于水,但可溶于非极性溶剂(戊烷,四氯化碳,乙醚等).五、烯烃的物理性质第19页/共55页六、烯烃的化学性质双键的存在使烯烃具有很大的化学活泼性,碳碳双键成为这类化合物的反应中心。烯烃主要发生加成、取代、氧化 三大类反应,其中最典型的反应就是双键中的键断开,生成两个更强的键,即在双键碳上各加一个原子或基团。这样的反应叫做加成反应。1.催化加氢在催化剂铂、钯、镍等存在下,烯烃与氢加成得到烷烃

4、,这种反应称为催化加氢,它是一种还原反应。第20页/共55页在进行催化加氢时,常将烯烃先溶于适当的溶剂(如乙醇,乙酸等),然后和催化剂一起在搅拌下通入氢气。催化剂一般制成高度分散的粉末状,还负载于载体.大部分催化加氢都是顺式加成,即新的C-H键都形成于双键的同侧。第21页/共55页2.亲电加成反应烯烃具有双键,在分子平面双键位置的上方和下方都有较大的电子云,容易受到带正电或带部分正电荷的亲电试剂的攻击而发生反应。由亲电试剂的作用而引起的加成反应叫做亲电加成反应。电子云加成反应往往是放热反应,往往需要较低的活化能。所以烯烃容易发生加成反应是烯烃的一个特征反应.第22页/共55页(1)与HX的加成

5、(HXHCl、HBr、HI)卤化氢的反应活性顺序为HIHBrHCl反应历程:第一步的反应速度慢,为速率控制步骤,即生成的碳正离子越稳定,反应速率越快。第23页/共55页则对于(主)(次)马尔科夫尼科夫规则:卤化氢等极性试剂与不对称烯烃的离子型加成反应,酸中的氢原子加到含氢较多的双键碳原子上,而卤原子或其他原子及基团加在含氢较少或不含氢的双键碳原子上。马氏规则的适用范围是双键碳上有给电子基团的烯烃。如果双键碳上有吸电子基团如CF3、CN、COOH、NO2等,多数情况下是反马氏规则的。如烯烃双键碳上含有X、O、N等有孤对电子对的原子或基团,加成产物仍符合马氏规则。第24页/共55页 烯烃分子的一个

6、碳原子的价电子状态由原来sp2的杂化转变为sp3杂化.另一个带正电的碳原子,它的价电子状态仍然是sp2杂化,它具有一个p空轨道(缺电子).碳正离子的结构和稳定性分析:乙基碳正离子的空p轨道:第25页/共55页按照静电学,一个带电体系的稳定性决定于其电荷的分布情况,电荷越分散,体系越稳定。由于诱导效应和超共轭效应,和sp2杂化碳原子相连的甲基及其它烷基都有给电子性或供电性(与相连的氢原子比较),烷基将电子云推向正碳原子,就减低了正碳原子的正电性,或者说,它的正电荷并不是集中在正碳原子上,而是分散到所连接的烷基上。第26页/共55页比较伯、仲、叔碳正离子和甲基碳正离子的构造式可看出,带正电的碳原子

7、上取代基越多,正电荷越分散,因而越稳定。因而它们的稳定性顺序如下:即叔(3)R+仲(2)R+伯(1)R+CH3+第27页/共55页由此推导得到烯烃与质子酸加成反应的相对活性顺序为:第28页/共55页 比较下列碳正离子的稳定性,由大到小顺序排列:cbabac第29页/共55页不对称烯烃与亲电试剂加成反应,试剂带部分正电荷的部分加到双键带部分负电荷碳上,而试剂带部分负电荷的部分加到双键带部分正电荷的碳上。写成通式:可以把马氏加成规则进一步扩展成普遍规律:第30页/共55页烯烃与浓硫酸反应,生成烷基硫酸(或叫酸性硫酸酯)CH2=CH2+HO-SO2-OH CH3-CH2-OSO3H不对称烯烃的加成方

8、向符合马尔科夫尼科夫规律 (2)与H2SO4的加成第31页/共55页烷基硫酸水解可得到醇(烯烃的间接水合)此反应可用于烯烃与烷烃的分离(3)与H2O加成由于中间体碳正离子可以和水中杂质作用,因此副产物多,另外碳正离子可重排,产物复杂,故此方法缺乏制备醇的工业价值,但合成题中也常用。第32页/共55页烯烃容易与氯、溴发生加成反应(碘一般不与烯烃反应。氟与烯烃反应太剧烈,往往得到碳链断裂的各种产物)烯烃与溴作用,通常以CCl4为溶剂,在室温下进行.(4)与卤素的加成溴的CCl4溶液为黄色,它与烯烃加成后形成二溴化物即转变为无色。褪色反应很迅速,是检验碳碳双键是否存在的一个特征反应。第33页/共55

9、页反式加成的历程环状溴鎓离子1212问:结构对称的烯烃在反式加成时Br-进攻(1)、(2)的产物是否一样?答:不一样,互为镜像第34页/共55页烯烃与卤素(Br2,Cl2)在水溶液中的加成反应。生成卤代醇,也生成相当多的二卤化物。(5)与HO-Br或HO-Cl的加成加成反应的结果,双键上加上了一分子次溴酸(HO-Br)或次氯酸(HO-Cl),所以叫和次卤酸的加成.实际上是烯烃和卤素在水溶液中的加成。此反应可以在含双键的化合物中同时引入X和OH两个官能团。第35页/共55页该反应也是亲电加成反应,第一步不是质子的加成,而是卤素正离子的加成(反应机理见P55)。按照马尔科夫尼科夫规律,带正电的X+

10、加到含有较多氢原子的双键碳上.HO加到连有较少氢原子的双键碳上.例:第36页/共55页在日光和过氧化物存在下,烯烃和 HBr 加成的取向正好和马尔科夫尼科夫规律相反,叫做烯烃与HBr加成的过氧化物效应。3.自由基加成过氧化物效应只有HBr有过氧化物效应第37页/共55页链引发:RO:OR 2RO (烷氧自由基)RO+HBr ROH+Br (自由基溴)链增长:反应机理:自由基型加成链终止(主)1R(次)2R第38页/共55页3R2R1RCH3越稳定的自由基越易生成.注意:烯烃只能和HBr发生自由基加成,和HCl和HI加成是吸热反应,反应需要很大的活化能,故HCl和HI、HCN、H2O等无过氧化物

11、效应.自由基具有强烈取得电子的倾向,因此自由基很活泼。和中心碳原子(具有未成对电子的碳原子)相连的甲基(或其他烷基)具有给电子性,能增加中心碳原子上的电子云密度,减低了自由基的活泼性,也就是增加了自由基的稳定性。甲基数目越多,给电子性越强,自由基的稳定性就越大即稳定性次序:第39页/共55页预测下列反应的主要产物:第40页/共55页4.硼氢化氧化反应硼氢化氧化反应的特点:具有反马氏规律加成取向,立体化学上为顺式加成,且无重排产物生成。总结果相当于是在双键上反马式加一分子H2O第41页/共55页比较下列反应产物:应用:不对称的末端烯烃经硼氢化氧化反应可以得到相应的伯醇,是制备伯醇的一个很好的方法

12、.第42页/共55页5.氧化反应烯烃成环氧化一般用过氧酸250370第43页/共55页在稀、冷KMnO4(中性或碱性)溶液中生成邻二醇(2)高锰酸钾氧化结果是在双键位置顺式引入两个羟基。(高锰酸钾也可用四氧化锇(OsO4)代替)烯烃与高锰酸钾溶液反应,使紫红色的高锰酸钾溶液褪色,是检验烯烃的简便方法.反应产物与反应条件有关:稀、冷第44页/共55页在酸性高锰酸钾溶液中,继续氧化,双键位置发生断裂,得到酮和羧酸的混合物,如:进一步氧化或碱性、中性条件下加热以上反应可用于推测原烯烃的结构第45页/共55页臭氧化物锌粉+醋酸6.臭氧化反应根据臭氧化物水解后得到的醛、酮结构,可推测原烯烃的结构第46页

13、/共55页例P64答案:9.(1)(2)12.13.或或或第47页/共55页 聚合反应-由低相对分子质量的有机化合物相互作用 而生成高分子化合物的反应叫聚合反应.nCH2=CH2 .CH2-CH2.+.-CH2-CH2-n 单体和聚合物,加成聚合反应的概念 低密度聚乙烯(0.92g/cm3)或软聚乙烯;高密度聚乙烯(0.94g/cm3)或硬聚乙烯。聚乙烯具有耐酸,耐碱,抗腐蚀,具有优良的电绝缘性能.引发剂7.聚合反应如:聚乙烯第48页/共55页和双键碳直接相连的碳原子叫碳原子,碳上的氢叫做氢原子。氢原子受双键影响,比较活泼。(1)(自由基型)氯代有些烯烃需要在溶液中进行H卤代反应,可以用N-溴代丁二酰亚胺(NBS)作为卤代试剂。NBS:(8.-氢原子的反应注意反应条件:加热或光照室温或无光照得加成产物第49页/共55页(2)氧化:烯烃的氢原子易被氧化,在不同条件下,产物不同。七、重要的烯烃第50页/共55页总结1.2.或第51页/共55页1.2.500第52页/共55页P63-6.第53页/共55页2 2、(6(6、7)7)3 3、(2(2、3 3、5 5、8)8)7 7、1010、1111、作业(P63)第54页/共55页感谢您的观看!第55页/共55页

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