导图社区 有机化学:不饱和烃
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编辑于2022-10-12 21:58:04不饱和烃
单烯烃
结构:含有C=C 双键的键长比单键短,双键键能小于单键键能和 双键碳原子采用SP2杂化
σ键:正面交叠,“头碰头”,轴对称,能自由旋转 π键:侧面交叠,“肩并肩”,镜面对称,不能自由旋转 π键 只能与σ键共存
异构现象
结构异构:碳架异构 位置异构
立体异构 构型异构:顺反异构 (双键碳原子连接不同的原子或基团
命名
1. 选择含双键的最长碳链为主链,按主链所含碳原子数称某烯 2. 从靠近双键的一端依次把主链上碳原子编号,使双键的碳原子编号较小 3. 把双键碳原子的最小编号写在烯名称之前,取代基位次、名称写在某烯之前 4. 碳原子数多于10个时,烯前加一碳字 5. 双键在第一个碳原子时,其位次可以省去不写(仅限无取代基
顺反异构法命名:(1.)两个双键碳原子中的两个相同原子或基团处于双键同一侧的,称为顺式,反之称为反式 (2.)ZE命名法,按次序确定两个双键碳原子上的优先基团,两个优先基团(或原子)位于双键同侧为Z,两侧为E
① 优先次序规则 原子序数大者优先,同位素质量大者优先 I > Br > Cl > S > P > F > O > N > C > D > H • 基团的第一个原子相同时,比较与其相连的下一个原子 -C(CH3)3 > -CH(CH3)2 > -CH2CH3 > -CH3 -CH2CH3 > -CH3 -CH2Cl > -CH2F -CH2OCH3 > -CH2OH • 双键与三键可看成是两个或三个相同原子
单烯烃的理化性质
物理
沸点随碳原子数目增加而升高 密度小于1,随碳原子数目(分子量)增加而增大 不溶于水,易溶于苯、乙醚、氯仿,四氯化碳等有机溶剂 熔点、沸点、密度等在同系列中的递变规律与烷烃相似
化学
加成反应
(1) 与卤素加成
反应式
活性
卤素活性:F2 > Cl2 > Br2 >I2 太激烈 工业 实验室 难反应
(2) 与卤化氢加成
卤化氢气体或很浓的氢卤酸溶液可与烯烃加成而生成一卤代烷
单烯烃与卤化氢加成反应历程
区位选择性反应:当反应的取向有可能产生几个产物时,主要生成其中一个产物的反应
符合马氏规则:不对称烯烃和卤化氢加成时,氢原子主要加到含氢较多的双键碳原子上(氢多加氢)
存在过氧化物时:在过氧化物存在下,HBr与不对称烯烃加成的取向反马氏规则,称为过氧化(物)效应
(3)与硫酸加成
烯烃与冷的浓硫酸作用,可以得到酸式硫酸酯,而且加成符合马氏规则。 冷的浓硫酸可以用来除去烷烃、烯烃混合物中的低级烯烃。
(4)与水加成
以强酸(如硫酸)为催化剂,烯烃也能与水加成水合。
制取简单的醇(乙醇、异丙醇、叔丁醇) 需酸催化,高浓度烯烃、高压、设备要求高 一次转化率低,反复操作,能耗高
(5)与次卤酸加成(Cl2+H2O、Br2+H2O):烯烃与次卤酸加成,生成卤代醇。
(6) 硼氢化反应(反马氏)
硼氢化反应
烯烃与乙硼烷(B2H6)发生加成反应生产三烷基硼,这个反应叫做硼氢化反应
硼烷对π键的加成反应,常用乙硼烷 是甲硼烷的二聚体,在四氢呋喃或其他醚中能溶解成为甲硼烷与醚结合的络合物形式存在,然后甲硼烷与重键反应. 不单独存在
硼氢化-氧化反应
烷基硼在碱性溶液中与过氧化氢发生氧化-水解反应,生成反马氏醇(产物)
聚合反应
(1) 加聚(自身加成)
① 少数分子加成聚合,生成低聚物(酸性聚合),主要产物为少取代烯烃
② 多个分子加聚,生成高聚物(催化聚合),聚乙烯PE/聚氯乙烯PVC
(2) 共聚:两种或两种以上单体聚合
氧化反应
(1) 高锰酸钾氧化
① 低温,KMnO4稀溶液,中性或弱碱性 产物为顺式邻二醇(α-二醇)
② 加热,KMnO4过量,酸性,双键断裂
可以根据产物推断烯烃的结构
(2) 臭氧化
①完全干燥的条件下,烯烃可被臭氧氧化成臭氧化合物,在还原剂(锌)存在下水解,生成低级的醛和酮。若无还原剂,水解后得到酮和羧酸。 ② 臭氧化物易于爆炸,一般不分离出来,直接水解,产物为醛、酮、H2O2 ③ 为避免生成的醛又继续被H2O2氧化,常保持在还原条件下水解
(3) 与氧气反应
工业制环氧乙烷:
工业制乙醛:
工业制丙酮:
还原反应——催化加氢
催化氢化和还原 有机物加氧、去氢,被氧化 有机物加氢、去氧,被还原
烯烃相对活性: 乙烯>一取代乙烯>二取代乙烯>三取代乙烯>四取代乙烯
α-H原子的卤代反应
烯烃与 X2反应的两种形式(例:丙烯+Cl2):
炔烃
结构
结构特点是含有C≡C 三键由一个σ键与两个互相垂直的π键组成 三键碳原子采用SP杂化 三键键长比双键要短
命名(与烯烃类似)
炔烃的理化性质
物理
沸点随碳原子数目增加而升高 密度小于1,随碳原子数目(分子量)增加而增大 不溶于水,易溶于苯、乙醚、氯仿,四氯化碳等有机溶剂 递变规律与烷烃相似
化学
炔烃的性质与烯烃相似。化学反应主要发生在三键,π键容易断裂。 不同:加成活性低,有弱酸性
加成反应p46
催化加氢
与卤素加成: 炔烃与红棕色溴溶液反应,生成无色的溴代烃,可以做炔烃鉴别 若同时存在三键与双键,加成反应首先发生在双键
与卤化氢加成: 马氏加成产物 分步加成,可控制在第一步。 合成上应用: 制烯基卤代物,制偕二卤代物
与水加成: 遵守马氏规则,除乙炔外,其他炔烃与水加成, 末端炔总是生成甲基酮
氧化反应p47
炔烃可被高锰酸钾等氧化剂氧化,碳碳三键断裂,生成羧酸或CO2等
金属炔化物的生成p47
由于炔氢酸性较弱,需与强碱(Na,NaNH2)成盐。 例:将乙炔通入银氨溶液或亚铜氨溶液中,分别析出灰白色和红棕色炔化物沉淀 沉淀易爆炸,遇酸分解成原炔烃,可用于分离和精制乙炔和末端炔烃
聚合反应p47
二烯烃:碳碳双键,CnH2n-2, 是炔烃的同分异构体
分类命名
聚集二烯烃 隔离二烯烃 共轭二烯烃
不稳定,存在和应用较少 结构和性质基本上与烯烃相似 具有特殊的结构和性质,重点讨论
命名: 以二烯为母体,标明两个双键的位置。 顺反异构体命名时必须逐个标明构型
1,3-丁二烯
双键比乙烯双键长,单键比乙烷短。 每一个碳原子都以sp2杂化轨道相互重叠或与氢原子的1s轨道重叠, 形成三个C-Cσ键和六个C-Hσ键。 π-π共轭。
共轭效应
(1)共轭体系中所有原子均在同一平面,形成打π键的p轨道垂直于它 (2)共轭体系的单双建趋于平均化,共轭链越长,平均化程度越大 (3)共轭体系中π电子发生转移时,链上出现正负交替现象。共轭效应沿共轭链传递,但并不因为它的增长而减弱 (4)由于π电子处于离域轨道,共轭结果导致热力学能降低
共轭二烯烃的化学性质
(1)1,2-加成与1,4-加成反应 亲电加成,比单烯烃容易 亲电试剂与单烯烃相同 极性溶剂有利于1,4-加成 低温有利于1,2-加成,高温有利于1,4-加成
双烯合成
共轭二烯烃及其衍生物与含有碳碳双键、碳碳三键等的化合物进行1,4-加成的反应,生成环状化合物
烯烃亲电加成反应的中间体是碳正离子。稳定次序为:烯丙基>3°(三级碳正离子)>2°>1° 碳正离子越稳定,生成速率越快。共轭效应可以明显稳定碳正离子。
诱导效应:起源于电负性;诱导效应的强弱取决于原子或基团吸(斥)电子能力。是一种静电作用,只涉及到电子云密度分布的改变,引起键的极性改变,一般不引起整个分子的价态的变化。沿σ键传递,离吸电子(给电子)基团越远,效应越弱 诱导效应可以叠加。方向相同叠加,相反互减,极性变化一般是单一方向的
亲电加成反应历程:由路易斯酸(亲电试剂)进攻引起有机反应,通称亲电反应。由路易斯碱(亲核试剂)进攻引起有机反应,通称亲核反应。通称离子型反应。
烯烃与水加成反应也得到醇,但是符合马氏规则
马氏规则原则解释
子主题
顺反与ZE无必然联系 顺反命名无括号,Z、E命名要有括号
含有碳碳双键或碳碳三键的烃:烯烃 CnH2n 炔烃 CnH2n-2二烯烃 CnH2n-2 烯炔 CnH2n-4 (只含一个双键和一个三键)