烯烃

有机化学，下图是有关烯烃相关知识和的思维导图，包含烯烃的异构、 烯烃的命名、 烯烃的物理性质、 烯烃的化学性质等内容 ，干货满满，值得大家学习!

烯烃

• 烯烃的结构
  • 定义：分子中有一个碳碳双键的开链不饱和烃 通式：CnH2n官能团-C=C-
  • 碳碳双键均是SP2杂化，1个C-Cσ键，2个C-Hσ键
  • π键的特点：①由p轨道侧面重叠形成，π键上的电子云非轴对称，不能自由旋转（双键不能旋转）②p轨道肩并肩重叠，重叠度不如头碰头重叠，所以π键不如四个σ稳定③π键上的的作用流动性较大，容易极化而发生反应
• 烯烃的异构
  • 碳链异构：双键的位置不同而导致的异构
  • 原子或基团在空间上的取向不同而导致的异构（条件：构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或基团都要不同）
    • 顺式异构（两个相同基团处于双键的同侧）
    • 反式异构（两个相同的基团处于双键的异侧）
    • 注意：只要任何一个双键的同一个碳所连接的两个原子或基团相同的，就没有顺反异构
  • E-Z标记法——次序规则给 （若顺反异构体的双键碳原子上没有相同基团）
    • 两个碳原子的上面都大于下面则为Z型2，若两个碳原子的一边上面大于下面，另外一边下面大于上面则为E型
    • 步骤
      • 1.首先由和双键碳原子直接相连原子的原子序数决定，大的在前（I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D(氘1中子）c
      • 2.若双键碳原子直接相连第一原子的原子序数相同，则依次比较以后的原子序数
      • 3.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
• 烯烃的命名
  • 1.选择含碳碳双键的最长碳链为主链（母体）
  • 2.碳链编号时，应从靠近双键的一端开始
  • 3.按英文首字母顺序排列取代基
  • 4.若双键位置不在第一个碳上，则需表明双键位置，反之则然
  • 5.对于顺反异构，需在前面加一个顺或反字表示，同样若时E/Z构型也需在前面表明E或Z
  • 注意：顺式不一定是Z构型；反式不一定是E构型
  • 烯基的命名：烯烃去掉一个氢原子（从含自由键的碳原子开始编号）
• 烯烃的物理性质
  • 1.含2-4个碳原子的烯烃为气体，5-18个碳原子的烯烃为液体
  • 2.双键在链端的烯烃（a烯烃）的沸点比其他异构体要低
  • 3.直链烯烃的沸点比带支链的异构体沸点高，但差别不大
  • 4.顺式异构体的沸点一般比反式的要高；熔点较低
  • 5.烯烃的相对密度小于1
  • 6.烯烃几乎不溶于水，但可溶于非极性溶剂（eg.四氯化碳，乙醚，戊烷等）
• 烯烃的化学性质
  • 反应原因：π键，不稳定，可极化能力强
  • 反应动力：与缺电子或带正电荷的分子反应
  • 反应结果：亲电加成（π键断裂，形成两个新的σ键）
  • 1.缺氢，可加H2 2.双键上电子云密度大，易给出电子，被氧化 3.双键共轭稳定a-中间体
• 烯烃的催化氢化反应（不饱和的双键加氢变成饱和的单键）
  • 催化剂
    • 均相催化剂
    • 异相催化剂（eg：Pt，Pd，Caco3等）
      • 1.在进行催化加氢时，常将烯烃先溶于适当的溶剂，然后和催化剂一起在搅拌下通入氢气
      • 2.催化剂一般制成高度分散的粉末状，还负载于载体
      • 3.大部分催化加氢都是顺式加成。即新的碳氢σ键都形成于双键的同侧
• 烯烃的亲电加成反应
  • 常见的亲电试剂
    • 1.卤素：X2, 2.无机酸：HX,HOX,H2SO4 3.有机酸 4.缺电子试剂：H6B2
  • 一：与卤素
    • 烯烃易与氯和溴发生加成反应，碘一般不与烯烃发生反应。氟与烯烃的反应剧烈。烯烃与溴加成，常以CCl4为溶剂，室温即可
    • eg：H2C=CH2+Br2/CCl4→BrH2C-CH2Br（红棕色消失。鉴别烯烃）
  • 二：与HA(HCl，HBr，HSO4,H2O等）
    • 第一步反应是由亲电试剂的攻击而发生的，所以与HX的加成反应叫亲电加成反应
    • 第一步的反应速率慢，为控速步骤
    • 满足马氏规则：卤化氢等极性试剂与不对称烯烃的加成反应中，试剂的氢原子加在含氢较多的双键碳上，卤素或其他原子及基团加在含氢较少的双键碳原子上（关键是生成稳定的碳正原子）
    • 由于生成更稳定的活性中间体碳正离子的需要，烯烃与HX的加成会出现碳正离子可能重排
  • 三：和HOX（次卤酸）(其实是烯烃和卤素在水溶液下的反应，生成醇）
    • eg：H3C-CH=CH2+H2O+X2→H3C-CH（OH)-CH2(X) {试剂中带部分正电荷的部分加在含氢较多的双键碳原子上面）
  • 四：和B2H6
    • 立体选择性：顺式加成
    • 区域选择性：B原子加在含氢较多的碳原子上（加成取向反马氏规则，因为马氏是H加在含氢较多的碳原子上，其他的原子或卤素加在含氢较少的双键碳原子上）
    • 硼氢化（继续和没加成完的烯烃反应）应用
      • ①三烷基硼烷与双氧水在碱性下将三烷基硼烷进一步氧化制备一级醇
      • ②三烷基硼烷在羧酸的条件下可以制备得到相应饱和的烷烃
• 烯烃的自由基加成反应
  • 烯烃与HBr加成的过氧化物效应：在日光或过氧化物存在下，烯烃和HBr加成的取向正好和马氏规则相反（但在无日光或过氧化物的条件下符合马氏规则）
  • 只有HBr有过氧化物效应
  • 生成稳定的自由基：R3C.>R2CH.>RCH2.>CH3.
• 烯烃的氧化反应
  • A.环氧化：烯烃在试剂的作用下，生成环氧化物的反应
  • B.与高锰酸钾反应
    • 1.条件：在稀冷条件下合成制备顺式邻二醇，同时紫红色褪去来鉴别是否存在双键
    • 2。条件：酸性或碱性且加热条件下则产物专一（如果碳碳双键的碳上面连有两个烷基则生成酮，如果碳上面连有一个烷基一个氢则生成羧酸，如果碳上面连有两个氢则产物为二氧化碳）
  • C.臭氧化反应
    • 先生成一级臭氧化物再生成二级臭氧化物（忌干燥，易燃，但制得的二级臭氧化物可不用经过分离而直接进行水解反应生成相应的羰基化合物，如酮或者醛，同时产生过氧化氢，这时为了避免生成的过氧化氢对醛进一步的氧化，可以在体系当中加入一定的还原剂来消耗过氧化氢）
    • 可由臭氧化-还原水解制备的醛或酮来反推烯烃的结构
• 烯烃a-H的反应
  • 定义：和碳碳双键直接相连的碳原子上面的氢称为a氢（易发生取代反应和氧化反应）
  • 自由基型氯代反应：（在室温下烯烃和卤素在四氯化碳的反应是直接和双键上碳加成反应，但将条件换成如高温或高压下和卤素反应则不在是双键上面的加成反应，而变成a氢原子的取代反应）
  • 氧化反应（eg：①丙烯和氧在三氧化钼在400摄氏度下反应生成丙烯酸②丙烯和氨气在氧气的环境下面发生氨化氧化反应（氨氧化反应）得到丙烯腈）