第三章 烯烃和环烷烃

合集下载

有机化学第三章环烷烃

有机化学第三章环烷烃

2、加成反应 、
小环烷烃,特别是环丙烷,和一些试剂作用时易发生开环。 小环烷烃,特别是环丙烷,和一些试剂作用时易发生开环。 A: 加氢(随碳原子数增加,环的稳定性增加;加氢反应条 加氢(随碳原子数增加,环的稳定性增加; 件也愈苛刻) 件也愈苛刻)
Ni + H2 40 C Ni 110 C Pt 330 C以 上 以
互为构象异构体。 互为构象异构体。
重叠式构象
交叉式构象
一、环己烷的构象
1918年 Mohr提出非平面无张力环学说,提出环已烷 年 提出非平面无张力环学说, 提出非平面无张力环学说 的六个碳原子都保持正常键角109o28’的椅式和船式构象。 构象。 的六个碳原子都保持正常键角 的椅式和船式构象
1、椅式构象(稳定的极限构象) 椅式构象(稳定的极限构象)
环 丁烷 环 丙烷 cyclopropane cyclobutane
环戊烷 cyclopentane
CH3 CH3 A: Isopropylcyclopentane
CH2CH2CH2CH2CH3 B: 1-Cyclobutylpentane
C3
2
4
D
1
5 4 3 2
E
CH3 CH3 CH CH3
F
CH3 CH3 CH3CCH CH3 Br
+ HBr
3、氧化反应 、
a)小环不被高锰酸钾,臭氧所氧化 )小环不被高锰酸钾,
+ KMnO4 + O3 H+ × H+ ×
应用:鉴别小环与不饱和烃类化合物 应用:
CH3 CH=C H 3C H3C CH3 KMnO4 H3C H
+
COOH +

第3章09饱和烃

第3章09饱和烃

②σ键可沿键轴做自由旋转,而不破坏共价键
③σ键键能较大,较牢固。
6
乙烷:
H H H C C
H H H
6个C-H σ键,键长: 0.110 nm, 1个C-C σ键,键长: 0.153 nm。
7
在烷烃分子结构中,碳原子的都是sp3杂化。由于
sp3杂化轨道间夹角要求接近 109.5° ,所以三个碳以 上烷烃不是直线型的而是折线型,C-C-C键间夹角 亦接近 109.5。
1 2 3 4 5 CH 3CHCH 2CHCH 2CHCH 3
6
CH 3
CH 2CH 3
2,6-二甲基-4-乙基壬烷
⑤ 如有两等长的最长碳链可供选择,则选连 有支链最多的作为主链
CH 3CH 2CH CH 3CH CHCH 2CH 3 CHCH 3
CH 3 CH 3
2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷
正丁烷
异丁烷
C4H10
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3 CH3
b.p. m.p.
-0.5º C -138.3º C
-11.7 º C -159.4 º C
而这种构造异构是由于碳骨架不同引起的,所以 又叫碳架异构。
11
随着碳原子数的增加,构造异构体的数目显著增加。
烷烃构造异构体的数目
碳原子数
CH 3 H + Cl Cl CH 3 Cl + H Cl
435
243
349
431
ΔH= 435+243-349-431= -102(kJ· mol-1) ΔH<0,为一放热反应。
38
甲烷与F2、Br2、I2的反应:
CH4 + F2 CH3F + HF

第三章 环烷烃

第三章 环烷烃
a.命名与开链烃相似:以不饱和碳环为母体,侧链为取代基。 b.碳环上的编号顺序:应是不饱和键所在的位置号码最小。 c.对于只有一个不饱和键的环烯(或炔)烃,双键或叁键位置可不标。
环戊烯
环辛炔
1,3-环己二烯
带有侧链的环烯烃命名:
a. 若只有一个不饱和碳上有侧链,该不饱和碳编号为1; b. 若两个不饱和碳都有侧链或都没有侧链,则碳原子编号顺序除双 键所在位置号码最小外,还要同时以侧链位置号码的加和数为最 小。
第三章 环烃
第一节 脂环烃
脂环族化合物:结构上具有环状碳骨架,性质与开链化合物相似的
一类化合物。脂环烃:只有C、H两种元素组成的脂环化合物。
一、脂环烃的分类
1、按碳环数分:单环脂环烃;二环脂环烃和多环脂环烃等
CH3
十氢化萘
降冰片烷
螺[2,4]庚烷
立方烷
棱烷
蓝烷
金刚烷
2、按成环碳原子数分:三元环、四元环、五元环脂环烃等
环己烷不是平面结构,较为稳定的构象 为折叠的船型构象和椅型构象。
1
(Ⅰ)
6 1
2
3 5 3 2 5
4
(Ⅱ)
6
4


在(Ⅰ)和(Ⅱ)中,C2、C3 、C5 、C6都在一个平面内,但在(Ⅱ)
中,C1和C4在平面的同一侧,这种构象叫船式构象;而在(Ⅰ)
中,C1和C4在平面的上下两侧,这种构象叫椅式构象
HH3C 3C
11
1 C1-C2 1 C1-C2
C5-C4 6 C5-C4 6 C1-C2 C1-C2 C5-C4 C5-C4
4
HH HH3C 2 3C HH HH
2
H H
6 6 44 55

有机化学 第三章 烯烃

有机化学 第三章 烯烃

在次卤酸中,氧原子的电负性(3.5) 较氯原子(3.0)和溴 原子(2.8)强,使分子极化成HO X。加成仍符合马氏规律。 在实际生产过程中,通常用氯和水代替次卤酸,结果生成 氯乙醇和,1,2-二氯乙烷。
CH2=CH2
Cl2/H2O
δ- δ+
CH2CH2 + CH 2CH2 Cl OH Cl Cl
– 反应机理
– 顺反异构体的命名
• 顺/反标记法 相同基团在双键同侧为“顺(cis)” ,反之,为“反(trans)”。 • Z/E标记法 依照“次序规则”,比较双键碳上连接的两个基团, 较优基团在双键同侧为“Z” ,反之,为“E”。
CH3 H C C CH3 CH3 H
H
C
C
CH3 CH2CH3
CH3CH2 H
有 机 化 学 ORGANIC CHEMISTRY
第三章 烯烃
CHAPTER 3 ALKENES
第三章 烯 烃 3 ALKENES
分类
开链烯烃 如:(CH3)2C=CH2
按碳的连 接方式分
环烯烃
如:
单烯烃 按双键 数目分 多烯烃
如:H2C=CH2
如:
第一节 烯烃的结构、异构和命名 3.1 Structure,Isomerism and nomenclature
• 加卤化氢 如:
一卤代烷
AlCl3 130~ 250℃
CH2=CH2 + HCl
CH3CH2Cl
分子不对称的烯烃加HX时,可得两种加成产物:
CH3CH=CH2 + HX CH 3CH2CH2X + CH 3CHCH3 X
马氏(Markovnikov)规律:不对称烯烃发生亲电加成时, 酸中带正电荷的质子H+总是加到含氢较多的双键碳原子 上,而负性基团加到含氢较少的双键碳原子上。如:

第三章 烯烃和环烷烃

第三章 烯烃和环烷烃
包括(碳架异构,官能团位置异构) 官能团位置异构:由于双键的位置不同引起同分
异构现象
例1:丁烯的三个同分异构体
(1) CH3-CH2-CH=CH2 1-丁烯) (2) CH3-CH=CH-CH3 2-丁烯
(3) CH3-C=CH2 CH3
2-甲基丙烯(异丁烯)
•例2:戊烯的五个构造异构体
(1) CH3-CH2 -CH2 -CH=CH2 1-戊烯 (2) CH3 -CH2 -CH=CH-CH3 2-戊烯 (3) CH2=C-CH2-CH3 2-甲基-1-丁烯,
2.顺反异构体的构型命名(有顺反异构时)
a.命名时如两个相同的基团在同侧或在异侧,则在1. (命名法)前分别加一顺(cis-)或反(trans-)字表示 .
b.若顺反异构体的双键碳原子上没有相同基团,顺反的 命名发生困难.
IUPAC规定:则在1.(命名法)前分别加E或Z字表示 E - Entgegen-表示“相反”两个双键碳上的优先基团(
激发
杂化
2S2 2P2
3个SP2杂化轨道
2. 乙烯的键
• C: 2s12px12py12pz1
• 碳原子上未参加杂化的p轨道,它们的对称轴垂直
于乙烯分子所在的平面,它们相互平行以侧面相互 交盖而形成键. •键没有轴对称,不能自由旋转.
3. 碳碳单键和双键电子云分布的比较
•键电子云集中在两核之间,不易与外界试剂接近; •双键是由四个电子组成,相对单键来说,电子云密度更大; 且构成键的电子云暴露在乙烯分子所在的平面的上方和 下方,易受亲电试剂(E+)攻击
同碳上下比较
a
b
C=C
a’
b’
(a>a’,b>b’; a<a’ ,b<b’)

第三章烃类热裂解

第三章烃类热裂解

第三章烃类热裂解引言:乙烯、丙烯和丁二烯等低级烯烃分子中具有双键,化学性质活泼,能与许多物质发生加成、共聚或自聚等反应,生成一系列重要的产物,是化学工业的重要原料。

工业上获得低级烯烃的主要方法是将烃类热裂解。

烃类热裂解是将烃类原料(天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油等)经高温(750℃以上)、低压(无催化剂)作用,使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应,生成分子量较小的烯烃、烷烃和其他分子量不同的轻质和重质烃类。

烃类热裂解非常复杂,具体体现在:(1)原料复杂:烃类热裂解的原料包括天然气、炼厂气、石脑油、轻油、柴油、重油甚至是原油、渣油等;(2)反应复杂:烃类热裂解的反应除了断裂或脱氢主反应外,还包括环化、异构、烷基化、脱烷基化、缩合、聚合、生焦、生碳等副反应;(3)产物复杂:即使采用最简单的原料乙烷,其产物中除了H2、CH4、C2H4、C2H6、外,还有C3、C4、等低级烷烃和C5以上的液态烃。

烃类热裂解按原料的变化可分为:在低级不饱和烃中,以乙烯最重要,产量也最大。

乙烯产量常作为衡量一个国家基本化学工业的发展水平的标志。

表3-l和表3-2列举了世界主要国家与地区的乙烯生产能力。

烃类热裂解制乙烯的生产工艺主要为原料烃的热裂解和裂解产物分离。

本章将分别予以讨论。

第一节热裂解过程的化学反应1.1烃类裂解的反应规律1.1.1烷烃的裂解反应(1)正构烷烃正构烷烃的裂解反应主要有脱氢反应和断链反应对于C5以上的烷烃还可能发生环化脱氢反应。

脱氢反应是C-H键断裂的反应,生成碳原子数相同的烯烃和氢,其通式为C5以上的正构烷烃可发生环化脱氢反应生成环烷烃。

如正己烷脱氢生成环己烷。

断链反应是C-C键断裂的反应,反应产物是碳原子数较少的烷烃和烯烃,其通式为相同烷烃脱氢和断链的难易,可以从分子结构中碳氢键和碳碳键的键能数值的大小来判断。

表3-3给出了正、异构烷烃的键能数据。

由表3-3的数据看出如下规律:①同碳原子数的烷烃C-H键能大于C-H键能,断链比脱氢容易;②随着碳链的增长,其键能数据下降,表明热稳定性下降,碳链越长裂解反应越易进行。

环烷烃和烯烃烯烃

环烷烃和烯烃烯烃
乙烯是平面型分子 五个σ键在同一个平面上; π电子云分布在平面的上下方。
3
3. π键的特点
π键电子云 旋转时π键断裂
2个双键碳、与双键相连的 4个原子必在同一个平面上。
1.侧面重叠,键不结实; 〔 π键键能:;σ键键能:〕 2. π电子离核较远,受核束缚较小,易极化,反响活性高; 3. 不能自由旋转,存在顺反异构。
➢马氏规那么:不对称烯烃与卤化氢加成时,卤化氢中的氢总是 ➢ 加到含氢较多的双键碳原子上,卤素加到含氢较少的碳原子上。
21
➢马➢氏规那么的实质是:在加成反响的第一步,优先生成较稳定的碳正离
子。
22
➢ 碳正离子稳定性 〔同自由基稳定顺序〕
> > > CH3
H3C C+
H H3C C+
H H3C C+
(1) 加卤化氢
对称烯烃:
反响活性顺序:HI > HBr >HCl
➢ 反响机理:
+ 慢 CC +HX
CC H
X 快
碳正离子 ✓ 反响分两步进展
✓ 经历碳正离子中间体
✓ 形成碳正离子的一步是决速步骤
CC HX
反响决速步由亲电试剂进攻而引起,故此反响称亲电加成反响。
21
不对称烯烃加成具有区域选择性。
10
➢顺反异构体的命名
1. 顺反命名法 必须有一样基团参照
一样基团在双键同侧为顺式,不同侧为反式。 可用词头“顺〔cis〕〞和“反〔trans〕〞表示构型。
顺(cis)
反(trans)
顺-2-戊烯 cis-2-pentene
?
反-2-戊烯 trans-2-pentene
11

第三章烯烃——精选推荐

第三章烯烃——精选推荐

练习
Br
Cl
H3C
C2H5
H
CH3
H
CH2CH2CH3
(Z)-2-氯-1-溴丙烯
5
H3C
D
43
2
Cl
C
(E)-3-乙基-2-己烯
Br 1
O2N
H
(1E,3Z)-3-氘-2-硝基-4-氯-1-溴-1,3-戊二烯
3.3 烯烃的制法
一、醇脱水
醇在酸(硫酸或磷酸)催化下,加热脱水生成烯烃。
CH3CH2CHCH3 60% H2SO4
反式加成
+DBr
Br H
(±)
H3C
CH3 D
(2)反应有区域选择性
RHC CH2 +HBr
RCHCH3 + RCH2CH2Br
H2C
Br主产物
CH3CH2CHCH3
CHCH2CH3 +HBr CH3COOH
Br 80%
+ CH3CH2CH2CH2Br
20%
CH3 +HCl CH3COOH
H3C Cl
HH
H
C H
CH2
CCH CC
CO H
CO O
CC
N
C CH
CCH C N
CN
CC
N
常见不饱和基团的优先次序: - C≡N > - C≡C > - CH=CH2 > -CH2CH3 -COOH > -COR > -CHO >-CH2OH
比较-CH2Cl与-COOH , - CH2OH与- C≡C
-CH2Cl > -COOH Cl、H、H O、O、O
H2C CHCH2CH3
1-丁烯
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

• 亚基
有两个自由价的基称为亚基。
H2C= 亚甲基
Methylidene -CH2- 亚甲基
Methylene
CH3CH= 亚乙基
ethylidene -CH2CH2- 1,2- 亚乙基 ethylene (dimethylene)
(CH3)2C= 亚异丙基
isopropylidene -CH2CH2CH2-
烯 烃:含C=C的碳氢化合物
类型:
➢单烯:通式:CnH2n
➢二烯:
C CH2
连二烯 累积二烯
➢多烯:
H3C CH3
CH3
共轭二烯 (第六章)
(CH2)n 孤立二烯
n1
CH3 CH2OH
维生素A
第一节 烯烃的结构、异构和命名
一、 乙烯的结构
1. sp2杂化轨道
SP2杂化 1个S轨道与2个P轨道混 合形成三个能量等同新轨道的过程。
C=C
CH3
H
CH3
Cl
IUPAC规定: E - Entgegen-表示“相反”
Z - Zusammen-表示“共同 ”
同碳上下比较
a
b
C=C
a’
b’
(a>a’,b>b’; a<a’ ,b<b’)
(1)Z构型
a
b
C=C
a’
b’
(a>a’,b<b’;a<a’,b>b’)
(2) E 构型
Z 型:两个双键碳上的优先基团(或原子)在同一侧。 E 型:两个双键碳上的优先基团(或原子)不在同一侧。
•组成键的电子称为 电子; •组成 键的电子称为 电子;
3. 碳碳单键和双键电子云分布的比较
•键电子云集中在两核之间,不易与外界试剂接近; •双键是由四个电子组成,相对单键来说,电子云密度更大; 且构成键的电子云暴露在乙烯分子所在的平面的上方和 下方,易受亲电试剂(E+)攻击,所以双键有亲核性.
•a,a’,b,b’为次序,由次序规则定.
•E-Z标记法—次序规则
(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)>H
IUPAC规定:则在1.(命名法)前分别加E或Z字表示 E - Entgegen-表示“相反”两个双键碳上的优先基团(
或原子)不在同一侧
Z - Zusammen-表示“共同”两个双键碳上的优先基团
(或原子)在同一侧
•若顺反异构体的双键碳原子上没有相同基团,顺反 的命名发生困难.
Br
Cl
Br
H
C=C
包括(碳架异构,官能团位置异构) 官能团位置异构:由于双键的位置不同引起同分
异构现象
例1:丁烯的三个同分异构体
(1) CH3-CH2-CH=CH2 1-丁烯) (2) CH3-CH=CH-CH3 2-丁烯
(3) CH3-C=CH2 CH3
2-甲基丙烯(异丁烯)
•例2:戊烯的五个构造异构体
(1) CH3-CH2 -CH2 -CH=CH2 1-戊烯 (2) CH3 -CH2 -CH=CH-CH3 2-戊烯 (3) CH2=C-CH2-CH3 2-甲基-1-丁烯, 2-甲基丁烯
a
a
C=C
b
b
a
b
C=C
b
a
顺式(两个相同基团处于双键同侧) 反式(异侧)
• 只要任何一个双键上的同一个碳所连接的两个 取代基是相同的,就没有顺反异构.
• 命名:在前加一顺(cis-)或反(trans-)字表示.
注意: 只要任何一个双键上的同一个碳所连接的两
个取代基是相同的,就没有顺反异构.
•下列结构没有顺反异构
CH3 (4) CH3-C=CH-CH3
2-甲基-2-丁烯
CH3 (5) CH3-CH-CH=CH2 3-甲基丁烯
CH3
•如双键位置在第一个碳上,双键位置数据可省.
2、 顺反异构(立体异构)
•由于双键不能自由旋转,当双键的两个碳原子各连
接不同的原子或基团时,可能产生不同的异构体.
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;
第三章 烯烃(alkenes)和环烷烃(cycloalkanes)
主要内容
烯烃的类型、结构和命名 烯烃构型的表示方式(顺式和反式,E型和Z型) 一些常用的不饱和基团(烯基) 烯烃的亲电取代反应,常见的几种反应,产物的类型 亲电加成的一般机理(正碳离子机理) Markovnilkov加成规则及解释 卤素与烯烃的加成机理(环正离子机理)及反应对立 体 选择性的解释
a
a
C=C
a
b
a
c
C=CaBiblioteka d• 顺反异构体,因几何形状(结构)不同,物理 性质不同。
例如:
CH3 C=C
H
CH3 H
顺-2-丁烯
CH3
H
C=C
H
CH3
反-2-丁烯
CH3
CH3
C=C
H
Cl
顺-2-氯-2-丁烯
CH3CH2
CH3
C=C
H
H
顺-2-戊烯
•三. 烯烃的命名(系统命名):
1. 系统命名(无顺反异构时) a. 选择一条含双键的最长的碳链为主链,其余与烷烃的
激发
杂化
2S2 2P2
3个SP2杂化轨道
2. 乙烯的键
• C: 2s12px12py12pz1 • 碳原子上未参加杂化的p轨道,
• 它们的对称轴垂直于乙烯分子 • 所在的平面,它们相互平行以侧 • 面相互交盖而形成键.
•键没有轴对称,不能自由旋转.
*
乙烯的成键轨道和 *反键轨道
反 键 轨 道
成 键 轨 道 乙烯的成键轨道和 *反键轨道形成示意图
4. 乙烯的结构对键长,键角的影响
• 甲烷的H-C-H键角109.5º • C-C单键长:0.154nm • C=C双键键长:0.133nm • 断裂乙烷C-C 单键需要 • 347kJ/mol • 断裂双键需要611kJ/mol • 说明碳碳 键断裂需要264kJ/mol
二、 烯烃的异构
1、 构造异构
命名一样,命名为:某烯 b. 双键的编号将尽可能以较小的编号 c. 标出双键的位次,只写出较小的数字,放在烯烃名
称的前面 d. 其余与烷烃的命名原则相同
• 几个重要的烯基
CH2=CH- 乙烯基 Vinyl
CH=CHCH2- 烯丙基 allyl
CH3CH=CH- 丙烯基 propenyl
CH2=C- 异丙烯基 isopropenyl
1,3- 亚丙基 trimethylene
两种亚基:中文名称通过前面的编号来区别, 英文名称通过词尾来区别
2.顺反异构体的构型命名(有顺反异构时)
a.命名时如两个相同的基团在同侧或在异侧,则在1. (命名法)前分别加一顺(cis-)或反(trans-)字表示 .
b.若顺反异构体的双键碳原子上没有相同基团,顺反的 命名发生困难.
相关文档
最新文档