不饱和烃

这是一篇关于不饱和烃的思维导图，主要内容包括：炔烃，二烯烃，萜类化合物，单烯烃。

不饱和烃

单烯烃

烯烃的结构

乙烯是最简单的烯烃，分子式为C2H4，构造式为C2=H4

乙烯分子中含有一个双键。乙烯分子的所有原子在同一平面上，每个碳原子只和三个原子相连。

烯烃的主要化学反应有加成反应、氧化反应和α-H卤代反应。

烯烃的同分异构和命名

烯烃的同分异构现象

由于烯烃含有双键，使烯烃同分异构现象比烷烃复杂得多。

与烷烃相似，含有四个或四个以上的烯烃都存在碳链异构。

与烷烃不同的是，烯烃分子中存在双键，在碳链结构不变的情况下，双键在碳链的位置不同，也可以产生异构体，这种现象称为官能团位置异构

而2-又存在两种顺反异构体。

这种同分异构现象的产生是由于组成双键的两个碳原子不能相对自由旋转，使这两个碳原子所连接的原子或基团在空间上的排列不同，以至形成的空间构型不同，这一现象称为顺反异构现象。

2-丁烯的两个顺反异构体中两个相同的原子或基团位于平面同侧的称为顺式结构，在异侧的称为反式结构，一般反式异构体比顺式异构体稳定。

烯烃的命名

烯烃的系统命名法

选择·一条含双键的最长碳链作为主链，以主链碳原子数目命名为“某烯”。

从最靠近双链的一端起，把主链碳原子依次编号。

标记双键位置， 写出双键碳原子中位次较小的编号，放在烯烃名称前。

其他命名原则与烷烃相同。

烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团称为烯基，烯基的编号自去掉氢的碳原子开始。

对于顺反异构体，如果双键两个碳原子上连接的原子或基团均不同时， 按上述顺反命名就有困难。IUPAC命名法中，用Z或E来区别不同构型，称为Z/E命名法。

原则是：按照“顺序规则“，将每个双键碳原子连接的原子或基团2比较顺序.当一个碳原子所连的两个原子或基团中序数大的与另一个碳原子所连的原子或基团处于平面同一侧时称为”Z“构型；反之，若不在同一侧，则称为”E“构型。

顺，反与Z、E命名之间没有必然的对应关系。

烯烃的物理性质

在常温下，烯烃的物理性质和烷烃相似，也是随着碳原子数的增加而呈现规律性变化。

含2~4个碳原子的烯烃为气体，含5~18个碳原子的为液体，含19个碳原子及以上的为固体。

他们的沸点、熔点和相对密度都随分子量的增加而上升，，但相对密度都小于1，都是无色物质，不溶于水，易溶于有机溶剂。

含系统碳原子数的直链烯烃的沸点比有支链的高。顺式异构体的沸点比反式异构体的高，熔点比反式异构体的低

烯烃的化学性质

烯烃的化学性质与烷烃不同，它很活泼，主要原因是分子中存在碳碳双键，π键的强度比σ键低得多，容易发生加成、氧化、聚合等反应。

催化加氢

常温、常压下，烯烃很难同氢气发生反应，但是在催化剂存在下，烯烃与氢气发生加成反应，形成相应的烷烃。

烯烃的催化加氢反应是定量进行的，因此可以通过检测氢气体积的方法，来确定烯烃中双键的数目。

一般认为烯烃的加氢是催化剂表面进行的。当烯烃与氢气在分散得很细的金属催化剂表面时，氢分子的共价键断裂，形成活泼的氢原子；同时，烯烃中的π键也被削弱从而大大降低了氢化反应所需要的活化能，提高了反应效率。

氢化反应是放热反应，1mol不饱和化合物氢化时放出的热量称为氢化热。每个双键的氢化热大约为125kJ·mol-1,可以通过测定不同烯烃的氢化热，比较烯烃的相对稳定性。氢化热越小的烯烃约稳定。

亲电加成反应

由于烯烃双键的形状及其电子云分布的特点，烯烃容易给出电子，因此易受到亲电试剂的进攻。凡是缺电子的都是亲电试剂。这种由亲电试剂对额进攻而引起的加成反应称为亲电加成反应

与卤素加成

与卤化氢加成

马氏规则：不对称烯烃与酸发生加成反应时氢原子总是加到含氢较多的双键碳原子上，这个规则称为马尔科夫尼科夫规则，简称马氏规则。

硼氢化反应

烯烃与硼氢化物进行的加成反应称为硼氢化反应。

最简单的硼氢化物为甲硼烷，硼原子周围只有六个外层电子，不稳定，因此两个甲硼烷可以互相结合生成乙硼烷。

乙硼烷为无色气体，有毒在空气中能自燃，通常在乙醚、四氢呋喃中保存及使用；与烯烃反应时迅速解离为甲硼烷-醚的配合物，不需要进行分离即可直接与烯烃发生加成反应。

在硼氢化反应中，氢原子加到了烯烃中含氢较少的碳原子上，而硼加到了较多的碳原子上，与马氏规则的取向相反。

三烷基硼烷的一个重要用途是在碱性溶液中与过氧化氢反应生成醇，这一步与硼氢化一步结合合在一起，自称为烯烃的硼氢化-氧化反应，可以由烯烃制备醇，它与烯烃水合反应不同，得到的是反马氏规则产物

氧化反应

烯烃容易被氧化，氧化产物与烯烃的结构、氧化剂和氧化条件有关

KMnO4氧化 在中性或碱性条件下用KMnO4氧化烯烃生成邻二醇。如果是在酸性条件下氧化，反应进行得更快，得到的是碳碳双键断裂的氧化产物。由于不同结构的烯烃，氧化产物不同，因此通过分析氧化得到的产物，可以推测原来烯烃的结构。

臭氧化反应 将含有6％~8%臭氧的氧气通入液态烯烃或烯烃的四氯化碳溶液中，能迅速生成糊状臭氧化合物，这个反应称为臭氧化反应。

催化氧化 将乙烯与空气或空气混合，在银催化下，乙烯被氧化生成环氧乙烷，这是工业上生产环氧乙烷的主要方法。

聚合反应

烯烃在一定条件下π键断裂，分子间一个接一个地结合，成为分子量巨大的高分子化合物，这样的反应称为聚合反应。

萜类化合物

萜类化合物 0是广泛分布于植物、昆虫及微生物等生物体中的一大类天然有机化合物，在生物体内含量虽然不高，但却有着重要的生理作用。

异戊二烯规律和萜的分类

异戊二烯规律：萜类分子在结构上的共同点是分子中的碳原子数都是5的整倍数。而且化合物的碳架可以看成是由若干个异戊二烯单位主要以头尾相接而成的。这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律。

根据分子中所含异戊二烯单位的多少，可将萜类物质分为单萜、倍二萜、三铁及四萜等。

重要的萜类化合物大多数萜类化合物结构复杂，命名·时多用俗名，结构通常写简式。

单萜

链状单萜

单环单萜

二环单萜

倍半萜是由三个异戊二烯单位构成的萜类化合物

二萜是由四个异戊二烯单位构成的萜类化合物

三萜是由六个异戊二烯单位构成的萜类化合物

四萜由八个异戊二烯单位构成。

二烯烃

分子中含有两个或两个以上双键的烃称为多烯烃。其中含有两个双键的称为二烯烃，与碳原子数烯烃的炔烃是同分异构体。

二烯烃的分类和命名

二烯烃的性质和分子中两个双键的相对位置有·密切的关系，根据两个双键的的相对位置不同，可将二烯烃分为以下三种类型：

）累积二烯烃。也成为联烯，分子中两个双键连在同一个碳原子上，累积二烯烃很不稳定，容易重排为相应的炔烃。例如1,2-丁二烯CH2=C=CH-CH3。

（2）隔离二烯烃。也成为孤立二烯烃，分子中两个双键被一个以上的单键所隔开。隔离二烯烃由于分子中的两个碳碳双键距离较远，相互影响较小，其化学性质一般与烯烃相似。例如：1，4-戊二烯CH2=CH-CH2-CH=CH2

（3）共轭二烯烃。分子中两个双键被一个单键所隔开。如例如，1，3-丁二烯CH2=CH-CH=CH2。

多烯烃的系统命名法与单烯烃相似。命名时，取含双键最多的最长碳链为主链，称为“某几烯“。

和单烯烃一样，多烯烃的双键两端连接的原子或基团各不相同时也存在顺反异构现象，命名时也可使用顺反法或Z/E法。

共轭二烯烃的结构

共轭二烯烃在结构和性质上都表现出一系列的特性

在1，3-丁二烯分子中，四个碳原子都是sp2杂化的，相邻碳原子之间以sp2杂化形成C-Cσ键，其他的sp2杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠形成六个C-Hσ键，这些σ键都处在同一平面上，即1，3-丁二烯的四个碳原子和两个氢原子都处在同一个平面上。此外，每个碳原子还有一个未参加杂化的p轨道，这四个轨道垂直于碳原子和氢原子所在的平面且彼此间相互平行。这样，不仅C1与C2、C3与C4的p轨道反式了侧面重叠，而且C2与C3的p轨道也发生了一定程度的重叠，形成了编号四个碳原子的四个电子的大π键，这样形成的大π键称为离域键。

共轭体系的类型

π-π共轭

p-π共轭

超共轭

σ-π超共轭

σ-p超共轭

共轭二烯烃的化学性质

1，2-加成和1，4-加成

在化学反应中，共轭二烯烃表现出和孤立二烯烃不同的一些特点;例如：1，4-戊二烯与溴加成，当加成一个双键时，会生成4，5-二溴-1-戊烯。

但在相同条件下，用1，3-丁二烯和溴加成，当加成一个双键时，不仅得到3，4-二溴-1-丁烯，同时也得到1，4-二溴-2-丁烯。这两种反应称为1，2-加成和1，4-加成。

炔烃

炔烃是含有碳碳三键的不饱和烃，炔烃比同碳数的的单烯烃少两个氢原子，通式为CnH2n-2

炔烃的结构和命名

炔烃的结构

乙炔是最简单的炔烃，分子式为C2H2，构造式为H-C≡C-H，分子中包含一个三键

现代物理方法证明，乙炔分子中所有原子都在一条直线上，碳碳三键的键长为0.12nm，比碳碳双键的键长短，这说明乙炔分子中两个碳原子较之乙烯更为靠近，同时原子核对于电子的吸引也增加了。碳碳三键的键能为836.8 kJ/mol

炔烃的命名

由于三键是直线形结构，每个三键碳原子上只可能连有一个取代基，因此炔烃不存在顺反异构现象，炔烃异构体的数目比含同碳数目的烯烃少。

炔烃的系统命名法原则和步骤与烯烃相似，只是将“烯”改为“炔”字。

分子中同时含有双键和三键的化合物，称为烯炔。命名时，选择包含双键和三键的最长碳链我主链，编号时遵循最低系列原则，书写时先烯后炔。

双键和三键处在相同的位次时应使双键的编号最小

炔烃的物理性质

炔烃的的物理性质与烷烃、烯烃类似，也是随着碳原子数的增加而呈规律性变化。炔烃的沸点比对应的烯烃高10~20℃，相对密度比对应的烯烃稍大，在水中的溶解度也比对应的烷烃和烯烃大些。

炔烃的化学性质

炔烃的化学性质和烯烃相似，有加成、氧化和聚合等反应。

加成反应

催化加氢：在催化剂存在的条件下，炔烃和氢气先还原为烯烃，但反应难以在烯烃阶段辉继续加氢生成烷烃。

亲电加成：炔烃与烯烃一样，可以与卤素和卤化氢发生亲电加成反应。炔烃亲电加成的特点如下。

第一步加成为反式加成

若卤素或卤化氢卤化氢过量，则双键可以继续加成

不对称炔烃加氢卤酸时，称为符合马氏规则。

水化反应炔烃在酸性溶液下水化，先生成一个很不稳定的烯醇。

具有这种烯醇式结构的化合物，会很快转变为稳定的酮式结构

烯醇式结构和相应的酮式结构互为同分异构体，称为互变异构体。由于两者互变很快，酮式结构较稳定，在平衡状态下，绝大多数以酮式化合物形式存在。

炔烃的水化反应符合马氏规则，因此除乙炔得到乙醛外，其他炔烃与水加成均得到酮

氧化反应：炔烃可被高锰酸钾等氧化剂氧化，三键断裂生成羧酸或二氧化碳等产物。

金属炔化物的生成反应:由于sp杂化碳原子的电负性较强，因此三键碳原子上的氢原子具有微弱的酸性，可以被某些金属炔化物。

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