大学有机化学 烯烃和炔烃
有机化学--第三章 不饱和烃：烯烃和炔烃
碳碳双键不能绕键轴自由旋转。因此，当两个双键碳 原子各连有两个不同的原子或基团时，可能产生两种不同 的空间排列方式。
一些烯烃的物理性质
构型：(I)和(Ⅱ)的分子式相同，构造亦相同，但分子中的原子在空间 排列不同。分子中原子在空间的排列形式称为构型。 构型异构体：(I)和(Ⅱ)是由于构型不同而产生的异构体，称为构型异 构体(configurational isomers)。构型异构体具有不同的物理性质。
3.1.1 碳原子轨道的sp2杂化
H
H
CC
H
Hale Waihona Puke H1/3s +2/3p
3.1.2 碳碳双键的组成
在乙烯中，成键的两碳原子各以一个sp2杂化轨道彼 此交盖形成一个C—C σ键，并各以两个sp2杂化轨道分 别与两个氢原子的1s轨道形成两个C—H σ键，这样形成 的五个σ键其对称轴都在同一平面内。
由于每个碳原子上余下的p轨道的对称轴垂直于同一 平面，且彼此平行，这样两个p轨道就从侧面相互平行交 盖成键，组成新的轨道，称为π轨道。处于π轨道的电子称 为π电子，这样构成的共价键称为π键。
含一个碳碳三键者称为炔烃(alkynes)，通式为CnH2n-2， 碳碳三键(一C≡C一)是炔烃的官能团。分子中既含有碳碳 双键，又含有碳碳三键者称为烯炔。
3.1 烯烃和炔烃的结构
碳碳双键是由两对共用电子构成，通常用两条短线表 示：C＝C。碳碳三键由三对共用电子构成，通常用三条 短线表示：C≡C。但实验事实表明，它们都不是由两个 或三个σ键加合而成：
与烷基相似，一个不饱和烃从形式上去掉两个氢原 子也构成亚基。最常见的不饱和亚基有—CH＝CH—， 称为1，2-亚乙烯基。
《烯烃炔烃》烯烃与酸的性质
《烯烃炔烃》烯烃与酸的性质《烯烃炔烃：烯烃与酸的性质》在有机化学的广阔领域中，烯烃和炔烃是两类非常重要的不饱和烃。
它们具有独特的结构和性质，而烯烃与酸的反应更是其中一个重要的方面。
烯烃是指含有碳碳双键的烃类化合物。
由于双键的存在，烯烃具有较高的反应活性。
当烯烃与酸发生反应时，会展现出多种有趣的化学性质。
常见的酸如硫酸、盐酸等都能与烯烃发生反应。
以硫酸为例，烯烃在一定条件下可以与硫酸发生加成反应。
这个反应的过程是硫酸分子中的氢原子加成到烯烃双键的一端，而硫酸根则加成到另一端。
这一加成反应遵循马氏规则，也就是说氢原子通常会加成到含氢较多的双键碳原子上。
比如说，乙烯与硫酸的反应，生成的产物是硫酸氢乙酯。
这个反应在工业上有着一定的应用，例如用于制备乙醇等化合物。
除了硫酸，烯烃还能与盐酸发生加成反应。
这个反应的机制与和硫酸的加成类似，也是遵循马氏规则。
烯烃与酸的反应在有机合成中具有重要的意义。
通过这些反应，可以引入新的官能团，从而进一步转化为其他有用的化合物。
此外，酸的浓度和反应条件也会对烯烃与酸的反应产生影响。
在较浓的酸环境中，反应可能会更加迅速和彻底；而在温和的条件下，反应的选择性可能会有所不同。
另外，不同结构的烯烃与酸反应的活性也有所差异。
一般来说，双键上取代基越多，反应活性可能会越低。
这是因为取代基会对双键的电子云分布产生影响，从而改变其反应性能。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求和反应条件来选择合适的烯烃和酸，以达到预期的反应效果。
例如，在工业生产中，利用烯烃与酸的反应可以制备一系列的有机化合物，为化工产业提供了重要的原料和中间产物。
在实验室研究中，对烯烃与酸反应的深入理解和掌握，有助于设计和合成具有特定结构和功能的有机分子。
总之，烯烃与酸的反应是有机化学中一个重要的研究领域，对于理解有机化学反应的机理、开发新的合成方法以及推动化学工业的发展都具有重要的意义。
通过不断地探索和研究，我们能够更好地利用这些反应，为人类创造更多的价值。
大学有机化学 烯烃和炔烃PPT优质课件
C + Br
C
极性 Br
C
Bδr+
δBr
慢
C B+r + Br-
C
C
π- 络合物
.
σ- 络合物 (溴鎓离子)
第二步： 背面
Br
Br- +
C B+r
快
C
C
C
Br
.
第三章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 (三、烯烃的性质)
2. 加卤化氢 (HX)
X
C C + HX
CC
H
烯烃与卤化氢同样发生分步的、亲电性加成反应
.
3个sp2杂化轨道取平面正
三角形分布，与未杂化的
p 轨道垂直。sp2 杂化轨
道之间的夹角为 120o.
第三章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 (一、烯烃的结构)
头碰头重叠形成C—Cσ 键
键: 284 kJ/mole
.
肩并肩重叠形
成键，重叠
程度较小, 键 较不牢固，不 能自由旋转。
键键能 357kJ/mole
第三章 烯烃和炔烃
第一节 烯 烃
一 烯烃的结构 二 命名和异构 三 烯烃的性质 四 共轭烯烃
第二节 炔 烃
一 炔烃的结构 二 异构和命名 三 炔烃的性质
.
第三章 烯烃和炔烃
第三章 烯烃和炔烃
（Alkenes and Alkynes）
分子中含C=C双键的叫烯烃; 而含C≡C叁键的叫炔烃。烯烃 和炔烃都是不饱和烃 (Unsaturated hydrocarbons)。
.
诱导效应: 多原子分子中，由于原子和基团电负性的不同，引起 键的极性并通过通过静电诱导作用依次影响分子中不 直接相连的键，使之发生极化，从而引起整个分子中 电子云分布发生改变的作用。用符号 I 表示。
烯烃和炔烃的命名
CH2CH3
2 CH3HC CH C CCH3
.
CH3
•如双键位置在第一个碳上,双键位置数据可省.
CH3
32 1
CH3CCH=CH2
C4 H2C5 H3
1
23 4 5 6
(CH3)2C=CHCH2CHCH3
CH3
3，3－二甲基－1－戊烯
2，5－二甲基－2－己烯
3，3－dimethyl－1－pentene 2，5－dimethyl－2－hexene
烯基：烯烃去掉一个氢，称某烯基，编号从自由价的碳开始。
CH2 CH
CH3CH CH
CH2 CHCH2
普通命名： 乙烯基 IUPAC命名：乙烯基
Vinyl
丙烯基 1－丙烯基 1－propenyl
烯丙基 (allyl) 2－丙烯基 2－propenyl
CH2 C CH3
异丙烯基 isopropenyl
3.1.2 炔烃的异构和命名
CH3CHC CH CH3 3-甲基-1-丁炔
(2) 炔烃的命名 • 系统命名:
炔烃的系统命名法与烯烃相似;以包含叁键在内的最长碳链为 主链,按主链的碳原子数命名为某炔,代表叁键位置的阿拉伯数 字以取最小的为原则而置于名称之前,侧链基团则作为主链上的 取代基来命名.
含有双键的炔烃在命名时,一般 先命名烯再命名炔 .碳
34 5 6 7
CH3CH2CH2-C-CH2CH2CH2CH3 2 CH 1 CH3 3-丙基-2-庚烯
• (2)碳链编号时,应从靠近双键的一端开始; • (3)烯前要冠以官能团位置的数字(编号最小);即双键的
位次写于母体名称之前，并加一短线。n－某烯 • (4)其它同烷烃的命名规则，如取代基位次及名称写于
《烯烃炔烃》炔烃的还原之旅
《烯烃炔烃》炔烃的还原之旅在化学的奇妙世界中，烯烃和炔烃是两类令人着迷的有机化合物。
今天，让我们一同踏上炔烃的还原之旅，深入探索这一化学过程中的奥秘。
首先，我们得弄清楚什么是炔烃。
炔烃是一类含有碳碳三键（C≡C）的不饱和烃。
它们在有机化学中具有独特的地位，因为这三根共价键赋予了它们特殊的化学性质。
那么，为什么要对炔烃进行还原呢？这背后有着许多实际的应用和科学意义。
在工业生产中，通过还原炔烃可以得到具有特定性质的产物，用于制造各种材料和化学品。
在药物研发中，对含有炔烃结构的化合物进行还原，可能会改变其生物活性，从而发现新的药物分子。
从基础研究的角度来看，研究炔烃的还原有助于我们更深入地理解化学键的变化和反应机制。
接下来，让我们详细了解一下炔烃还原的方法。
常见的炔烃还原方法包括催化加氢和使用化学还原剂。
催化加氢是一种常用且高效的方法。
在这个过程中，通常会使用金属催化剂，如钯、铂等。
这些金属催化剂能够吸附氢气分子，并使其活化，从而更容易与炔烃发生反应。
当氢气与炔烃接触时，碳碳三键会逐渐被加氢，变成碳碳双键甚至是碳碳单键。
这个过程是逐步进行的，并且可以通过控制反应条件，如温度、压力、催化剂的用量等，来选择性地得到我们想要的产物。
除了催化加氢，化学还原剂也能实现炔烃的还原。
比如，常用的化学还原剂有氢化铝锂（LiAlH₄）和硼氢化钠（NaBH₄）。
以氢化铝锂为例，它具有很强的还原性，可以将炔烃还原为相应的烯烃或烷烃。
但使用化学还原剂时，需要特别注意反应的条件和操作的安全性，因为这些还原剂往往具有较强的活性和危险性。
在炔烃的还原过程中，反应的选择性是一个非常关键的问题。
我们可能希望只还原炔烃中的三键，而不影响分子中的其他官能团；或者选择性地将三键还原到双键，而不是完全变成单键。
为了实现这些选择性的还原，化学家们需要精心设计反应条件和选择合适的试剂。
此外，溶剂在炔烃还原反应中也起着重要的作用。
不同的溶剂可能会影响反应的速率、选择性甚至反应的途径。
烯烃和炔烃的命名和反应特点
烯烃和炔烃的命名和反应特点烯烃和炔烃是有机化合物的两个重要类别，它们具有不同的分子结构和反应特点。
在本文中，我们将讨论烯烃和炔烃的命名规则，并探讨它们的一些常见反应特点。
一、烯烃的命名和反应特点烯烃是由含有一个或多个碳碳双键的碳氢化合物。
根据双键的数量，烯烃可以分为单烯、二烯和多烯。
在命名烯烃时，我们需要考虑碳链的长度以及双键的位置和数目。
对于单烯来说，我们首先需要确定主链的长度，然后给出主链上双键所在的位置。
在给出双键位置的时候，我们使用数字来表示，将双键所在的碳原子数目写在主链名称前面，并用破折号将其与主链名称分开。
例如，1-丁烯表示主链长度为四个碳原子，第一个碳原子上含有一个双键。
对于二烯来说，我们需要确定两个双键所在的碳原子的位置，并用数字分别表示。
例如，2,4-戊二烯表示主链长度为五个碳原子，第二和第四个碳原子上含有双键。
多烯则需要对每个双键给出它们所在的碳原子的位置。
例如，1,4,7-庚三烯表示主链长度为八个碳原子，第一个、第四和第七个碳原子上含有双键。
烯烃具有较强的化学活性，常见的反应包括加成、氧化和聚合等。
其中，加成反应是最为重要的一类反应。
在加成反应中，烯烃可以与其他化合物发生反应，双键上的π电子可以与亲电试剂或自由基试剂发生作用。
例如，1-丁烯与溴水反应后生成1,2-二溴丁烷。
二、炔烃的命名和反应特点炔烃是由含有一个或多个碳碳三键的碳氢化合物。
根据三键的数量，炔烃可以分为单炔、二炔和多炔。
与烯烃类似，在命名炔烃时，我们需要考虑碳链的长度以及三键的位置和数目。
对于单炔来说，我们首先需要确定主链的长度，然后给出主链上三键所在的位置。
在给出三键位置时，我们使用数字来表示，将三键所在的碳原子数目写在主链名称前面，并用破折号将其与主链名称分开。
例如，1-丙炔表示主链长度为三个碳原子，第一个碳原子上含有一个三键。
对于二炔和多炔来说，我们需要对每个三键给出它们所在的碳原子的位置。
例如，1,4-戊二炔表示主链长度为五个碳原子，第一个和第四个碳原子上含有三键。
烯烃与炔烃的合成与性质
烯烃与炔烃的合成与性质烯烃与炔烃是有机化学中常见的两类碳氢化合物，它们在化学反应中具有独特的合成途径和性质表现。
本文将对烯烃与炔烃的合成方法和性质进行探讨。
一、烯烃的合成与性质烯烃是指分子中两个相邻的碳原子之间存在双键的碳氢化合物。
烯烃的合成方法多种多样，包括烯烃的脱氢反应、卤代烷基化合物消去反应以及烯烃的重排等。
以下将分别介绍这些方法：1.1 烯烃的脱氢反应烯烃的脱氢反应是通过在适当的条件下去除烃分子中的氢原子而合成烯烃。
一种常见的脱氢反应是烷烃的脱氢反应，它可以通过加热烷烃和催化剂的作用而将烷烃转化为相应的烯烃。
例如，丙烷经过脱氢反应可合成丙烯：CH3-CH2-CH3 → CH2=CH-CH31.2 烯烃的卤代烷基化合物消去反应烯烃的卤代烷基化合物消去反应是通过用碱金属或溴在碱中的作用而合成烯烃。
这种反应是通过将卤代烷基化合物中的卤素原子取代为碱金属或溴离子，从而消去卤素原子，并使烷基团脱离分子结构，生成烯烃。
例如，溴乙烷可以通过和氢氧化钠反应生成乙烯：CH3-CH2-Br + NaOH → CH2=CH2 + NaBr + H2O1.3 烯烃的重排反应烯烃的重排反应是由于分子内部原子的重新排列而形成烯烃的化学反应。
这种重排反应常常能够产生简单烯烃和稳定的烯烃之间的异构体。
例如，对丁烯进行重排反应可以得到丙烯和正丁烯的异构体。
烯烃的性质也是有机化学研究中的重要方面。
烯烃具有以下几个重要的性质：2.1 烯烃的化学反应性烯烃的化学反应性主要表现在其双键上，双键可以进行加成反应、氧化反应、还原反应和聚合反应等。
在加成反应中，烯烃的双键会与其他化合物中的亲电性物质发生反应，形成加成产物。
氧化反应中，烯烃的双键可以与氧气或其他氧化剂发生反应，形成氧化产物。
还原反应中，烯烃的双键可以与还原剂发生反应，将双键还原为单键。
聚合反应中，烯烃的双键可以通过开环反应与其他烯烃或烯烃类化合物反应，形成高分子化合物。
有机化学3--- 烯烃和炔烃
3.4 烯烃和炔烃的化学性质
◇ 反应机理和烯烃与卤素的加成相似： 第一步：
第二步：
H X 慢 C C H X
C C
H
X
快
C C
H X
不同的是: 第一步进攻的是H+, 且不生成鎓离子； 第二步X- 的进攻也不一定是反式加成。 ◇ 烯、炔与HX等的加成反应以用于工业生产：
CH2 CH2 HCl AlCl3 130~250℃ CH3CH2Cl
C
Br
速度控制步骤
溴鎓离子
C Br
C
Br
快 Br
Br C C
反式加成产物
3.4 烯烃和炔烃的化学性质
◇ 反应经历溴鎓离子、反式加成。
Br
H C CH 3 C CH3 H Br 2 H3 C H C
+ -
Br H CH 3 H Br
-
H 3C C C
H
C Br
CH 3 CH 3 H C Br C
Br
H2
H
H
C2 H4
H
H
CH2=CH2
H-CH2-CH2-H
3.4 烯烃和炔烃的化学性质
R-C C-R' H2 Pd
R C C
R'
H2 Pd
H
H
RCH2CH2R'
常用催化剂：Pt , Pd , Ni，一般难控制在烯烃阶段。 林德拉（Lindlar）催化剂，一种部分毒化的Pd催化剂，能降 低活性，选择性氢化炔键而不影响烯键，且得顺式烯烃。
同碳数烯烃顺反异构体，因几何形状（结构）不同，物理 性质不同。
CH3 C
H
CH3
H C C
H
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H3C
H
CC
H
CH3
反顺--22-丁-丁烯烯
H3C
CH3
CC
H
H
顺反-2-2--丁丁烯烯
mp. -139℃, bp. 4℃
mp. -106℃, bp. 1℃
第三章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 (二、烯烃的异构)
1. 产生顺反异构的条件
(1) 分子中存在着限制碳原子自由 旋 转的因素, 如双键或环(如脂环)；
第三章 烯烃和炔烃
第一节 烯 烃
第二节 炔 烃
一 烯烃的结E构valuation 一onl炔y.烃的结构
ted with二As命po名se和.S异li构des for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2004-2011 A二sp异o构se和P命ty名Ltd.
(2) 不能自由旋转的E原va子lu上at各io连n 接only. ted2个w不ith相A同sp的o原se子.S或li基de团s 。for .NET 3.5
a
ClienCt
PCrofilde
5.2
Copyright 2004-2011 Aspose bPty Ltd. e
只有a≠b 和 d ≠ e 时，才有顺反
异构。任何一个双键碳上若连接 a
d
两个相同的原子或基团, 则无顺 b
e
反异构。
第三章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 (二、烯烃的异构)
当分子中双键数目增加时，顺反异构体的数目也增加
H CH3 C
H CH3 C
H3C H C
C
EvalCuation only. C
ted wHith CAHs2poHse.SlideHs foCrH2.NEHT 3.5 CHlienCtHP2 roHfile 5.2
Z型
E型
Br
Cl
CC
H
F
H3C C C CH2CH3
H
CH2CH2CH3
Z-1-氟-1-氯-2-溴乙烯
E-3-乙基-2-己烯
Evaluation only.
链状单烯烃的通式：CnH2n 链状单炔烃的通式：CnH2n-2
第一节 烯 烃
一、烯烃的结构——sp2杂化 (以乙烯为例来说明)
z
1s22(sp2)12(sp2)12(sp2)12pz1
轨道杂化后电子排布
x sp2杂化
Evaluation only. ted wiyth Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2
Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
2s
2px
2py
2pz
激发态: 2s1 + 2px1 + 2py1 + 2pz1
3个sp2杂化轨道取平面正
三角形分布，与未杂化的
p 轨道垂直。sp2 杂化轨
道之间的夹角为 120o.
第三章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 (一、烯烃的结构)
CopCyright 2004-201C1 Aspose Pty LtdC.
C
C
C
H3C H
H CH3
H CH3
顺,顺-2,5-庚二烯 顺,反-2,5-庚二烯 反,反-2,5-庚二烯
第三章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 (二、烯烃的异构)
在脂环化合物中也有顺反异构现象（p26）
HH
HH
H3C H H
H
用Ccoips或yrtigrahnts2来0命04名-2顺0反11异A构sp体o时se，P有ty时L难td.以确
定。例如：
Br
Cl
CC
H
F
H3C C C CH2CH3
H
CH2CH2CH3
为此提出了Z-E构型命名法。
* 确定双键上每一个碳原子所连接的两个原子或原子 团的优先顺序(即比大小） * 当两个优先基团位于同侧时，用Z(德文Zusammen 的缩写，意为“共同”)表示其构型；位于异侧时，
三 烯烃的性质
四 共轭烯烃
三 炔烃的性质
第三章 烯烃和炔烃
第三章 烯烃和炔烃
（Alkenes and Alkynes）
分子中含C=C双键的叫烯烃;
而含C≡C叁键的叫E炔v烃alu。a烯tio烃n only. ted和(Uw炔nitsha烃CtAu都orspa是ptyeor不dsigeh饱hy.Std和2rlio烃0dc0ea4srb-fo2on0rs1).。1NEATsp3o.s5eCPliteynLt tPdr.ofile 5.2
CH3 H H
H
H3C H H
H
H H H
CH3
H H Evaluation onHly. H
ted w顺it-h1,4A-s二p甲os基e.环S己lid烷es for .反NE-1T,4-3二.5甲C基lie环n己t P烷rofile 5.2
Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
肩并肩重叠形
Evaluation only.
成键，重叠
ted with Aspo头se碰.S头lid重e叠s f形or成.NC—ECTσ3键.5 Clie程n度t P较r小of,ile键5.2 Copyright 2004-2011 Aspose Pty较能L不自t牢由d.固旋，转不。
键: 284 kJ/mole
键键能 357kJ/mole
第三章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 (二、烯烃的异构)
二、烯烃的异构现CH3
CH3CH2-CH=CHE2 vCaHlu3aCtHio=nCoHn-lCy.H3 CH3C=CH2 ted withCA(o官spp能yor团sige)h位.St 置2li0d异0e4s构-f2o0r1.顺 异1N反 构EATsp碳3o.链s5e异CPl构iteynLt tPdr.ofile 5.2
问题:下列化合物是否存在顺反异构?
CH3
C2H5 D
C=C
H
Cl H
H C=C
CH3
➢ 顺反异构的标记
1. 顺-反(cis-/trans-)标记法
相同基团在同侧 cis- 或 顺相同基团在异侧 trans- 或 反-
Evaluation only. ted w2i.thZA-Es构po型se标.S记lid法es for .NET 3.5 Client Profile 5.2
用E(德文EntgegeEn的va缩lu写at，ion意o为n“ly.相反”)表示其构 ted型w。ithCAosppyorsige甲h.St优2li先0d0e于4s-乙f2o0，r1.丙1NE优ATs先p3o于.s5丁eCPliteynLt tPdr.ofile 5.2
甲
丙
乙C C 丁
甲
丁
乙CC 丙