炔烃
有机化学 第四章 炔烃

R-C
C-Na + NH3↑
R-C≡C-Na + R/X R/X/
6、聚合反应
Cu2Cl2 2 CH CH NH Cl H2O CH2 CH 4
CH CH CH2 CH Cu2Cl2 NH 4Cl H 2O
C CH
C
C CH CH2
增碳
例: 以乙炔为原料合成下列化合物: (1)Z-3-己烯; (3)醋酸乙烯脂; (2)E-3-己烯;
2) 和卤化氢加成
RC
注:
CH
HX
HgCl2
R
C X
CH2 HX
HgCl2
R
X C X
CH3
① 反应可以停留在卤代烯烃阶段; ② 在催化剂汞盐或铜盐存在时,叁键与HX反应 活性比双键大; ③ 不对称炔烃与HX加成符合马氏规则,对于HBr 有过氧化物效应。
3) 和水加成
RC CH + H2O
HgSO4 H 2SO4 ) (稀
5 4 3 2 1
CH3-CH = CH-C
CH
3-戊烯-1-炔
(不叫 2-戊烯-4-炔)
如对称,优先考虑双键。
HC CCHCH=CH 2 CH 3
6 5 4 3 2 1
3-甲基-1-戊烯-4-炔
HC C-CH2-CH2-CH=CH2
1-己烯-5-炔
§4.3 物理性质(自学) §4.4 化学性质 1、氢化反应 1)催化氢化
RC CR' + H2
催化加氢反应活性:炔烃>烯烃
Ni(Pt , Pd)
RCH
CHR'
Ni(Pt, Pd)
H2
RCH2CH2R'
RC
炔烃

炔烃(CnH2n-2)
一、炔烃的分子结构 ( 以乙炔为例 )
碳的杂化:
杂化 2s 2p sp 2p
sp3
sp2
sp
H
C
C
H
sp杂化的碳原子含有较多的S成分 (50%),电负性较sp2、sp3强。
二、异构和命名 *异构 :
官能团异构、碳链异构、位置异构。
*命名:
原则与烯烃相同,但分子中同时含叁键和双键时:
1、结构(以 CH2=CH - CH=CH2 为例)
H H
———
C
C H
H
———
———
C
C
H H
H H
———
形成大π键 ↓ π 电子离域 ↓
H H
0.135 C CH
0.135 CH C 0.148
键长趋于平均化
↓ 共轭体系
2、共轭效应
在1,3-丁二烯中四个p轨道相邻且平行,
互相交盖,π电子不再局限于两个碳原子之 间运动,而离域到整个体系,使键长平均化, 内能降低,这样产生的效应叫
碳相连的氢容易给出而具有酸性。
1、金属炔化物的生成
CH CH + Ag(NH3)2NO3 AgC CAg↓
CHBiblioteka CH +Cu(NH3)2 Cl
CuC
CCu ↓
Na CH CH NH3(l) CH CNa
Na NaC
190~220℃
CNa
注意:
H R R C C C C C C H H R AgC RC CAg CAg
CO2 + H2O
RC
CH
RCOOH + CO2 + H2O
炔烃

(S)-7-甲基环辛烯-3-炔 (S)-7-methylcycloocten-3-yne
4,8-壬二烯-1-炔
4,8-nonadien-1-yne
6.2
炔烃的结构
炔烃的结构特征是分子中含有“ C≡C ”,它与 “ C=C ”一样是由键和键构成,下面以乙炔为 例说明叁键的形成及结构,乙炔为一直线型分子, 全部四个原子在同一直线上,在乙炔分子中 0.1061nm
R
X2
R
C
CH
Cl2
X2
R
CHCl2
C X
CH X CHCl2
HC
CH
黑暗
CHCl
CHCl
黑暗
这一反应如在光照的情况下,反应剧烈并爆炸。 所以盛乙炔气、氯气的钢瓶要分开存放,以确保 安全。炔烃和溴也可以发生类似反应,反应现象 为Br2的红棕色褪去,故可用于炔烃的鉴别。
炔烃 26
有机化学
加 X2
HC
C2H5NH2
蓝色溶液
*2 反应体系不能有水,因为钠与水会发生反应。
*3 与制NaNH2的区别 Na + NH3 (液)
Fe3+
NaNH2
炔烃的加氢和还原
H2/Ni, or Pd, or Pt H2/ Pd-CaCO3 or Pd-BaSO4 orNiB
RCH2CH2R’
R H R H
C C
C C
R' (>90%) H R' H
R-CC-R’
硼氢化
RCOOH ~0oC
R H R H
C C
H R' H R'
(90%)
Na, NH3
(82%)
第4章 炔烃

O
HC
CH + CH3C
OH
Zn(OAc)2/活性炭 170~230 °C
O H2C CH O CCH3
乙酸乙烯酯
二、聚合反应 乙炔也能聚合。在不同条件下乙炔可生成链状的二聚
物或三聚物,也可生成环状的三聚物或四聚物。
乙炔的二聚物与氯化氢加成,得到2-氯-1,3-丁二烯 。是合成氯丁橡胶的单体。
三、氧化反应 与C=C双键相似,C≡C三键也被高锰酸钾烟花。
最终的产物是二氧化碳(C≡C三键断裂),高锰酸钾被 乙炔还原生成棕色的二氧化锰沉淀。
如果是非末端炔烃,氧化的最终产物是羧酸(C≡C三键 断裂)。如:
“十二五”职业教育国家规划教材修订版
有机化学
(第六版)
高职高专化学教材编写组 编
Organic Chemistry
第四章 炔 烃
“十二五”职业教育国家规划教材修订版
主要内容
炔烃的通式、同分异构和命名; 炔烃的结构; 炔烃的物理性质; 炔烃的化学性质; 炔烃的制法。
学习目标
了解炔烃的制备方法及炔烃的物理性质; 了解不同杂化状态碳原子电负性的比较; 理解碳原子sp杂化及直线形的空间构型; 理解炔烃的结构; 掌握炔烃的同分异构现象; 掌握炔烃的命名、烯炔的命名; 掌握炔烃的化学性质及其应用。
CH3-CH=CH-C CH
3-戊烯-1-炔 (不叫2-戊烯-4-炔)
第二节 炔烃的结构
一、乙炔的结构 乙炔(CH≡CH)分子是一个直线形结构,四个原子
都排布在同一直线上。X-光衍射和电子衍射等物理方法 测定,分子中各键的键长与键角如下式所示:
炔烃

炔烃1.基本性质 1.1概述1.定义 分子里有碳碳三键的不饱和链烃叫做炔烃。
2.通式 C n H 2n-2(n ≥2) ,炔烃与二烯烃、环烯烃为同分异构体(类别异构)。
3.乙炔(1)结构:分子式C2H2,结构式为H -C ≡C -H ,直线型分子,键角180°。
(2)物理性质:纯净的乙炔是无色、无臭气体,比空气轻,微溶于水,易溶于有机溶剂。
(3)乙炔的实验室制法: 4.炔烃通性(1)随着碳原子数的增加,熔沸点逐渐升高,相对密度逐渐增大。
(2)碳原子数小于或等于4的炔烃,在常温下均为气体,其他的炔烃为液体或固体。
(3)炔烃不溶于水,易溶于有机溶剂。
2.性质应用2.1乙炔的实验室制法 (1)化学反应原理CaC 2+2H 2O −−→HC ≡CH ↑+Ca(OH)2 说明:碳化钙(CaC 2)属于离子型碳化物,它遇水可水解,即碳化钙中的钙离子跟H 2O 中的OH -生成氢氧化钙,伴随产生的H+与碳化物中的碳负离子结合成相应的烃。
即CaC 2+2H -OH −−→HC ≡CH ↑+Ca(OH)2 同理:ZnC 2+2H -OH −−→HC ≡CH ↑+Z n (O H )2 Al 4C 3+12H -OH −−→3CH 4↑+Al(OH)2 (2)仪器装置设计从物质的状态、反应条件等方面看,以电石跟水反应制备乙炔气体的反应属于“固+液−−−→常温气”的类型,与实验室中以Zn 和H2SO4稀溶液制备H2的反应类型相同。
因此,制乙炔气体可采用“制氢简易装置”。
(3)实验操作步骤设计该实验与大多数制备实验相似,操作步骤为:连接各仪器为整套装置;检验装置的气密性;将化学药品加到各仪器中去;使反应物混合;收集气体。
(4)应注意的问题①由于CaC 2与H 2O 的反应太剧烈,即便是CaC 2与H 2O 蒸气接触,它们也能顺利地反应,反应又是放热的,所以实验中要获得平稳的乙炔气流,主要措施有:a.以饱和NaCl 溶液代替水;b.通过分液漏斗向广口瓶中加水(或饱和NaCl 溶液)时,要慢、要少。
有机化学-炔烃

b.London 5/22/1912 d.IN,US 12/20/2004
“For their development of use of boron and phosphorus-containing compounds,respectively, into important reagents in organic synthesis"
1500oC HC CH + 3H2
3) CH4 + O2 1500oC HC CH + CO + H2O
2. 由烯烃制备:
CH3CH2 HC
Br2 CH2
CCl4
CH3CH2 HC CH2 Br Br
NaNH2
Mineral Oil 110-160oC
NH4Cl CH3CH2 C CH
R Cl + Mg ether
R Mg Cl
R C CH + CH3CH2MgBr
R C CMgBr
炔格氏试剂
R C CMgBr + R' Cl
R C C R'
炔烃制备
四、炔烃的制备
1. 乙炔的制备:
1) CaO + C
CaC2 + CO
CaC2 + H2O
HC CH + Ca(OH)2
2) 2CH4
“For their development and use of molecules with structure-specific interactions of high selectivity"
3) 控制加氢------反式加氢
03-第三章:炔烃

三、氧化反应
• 炔烃和氧化剂反应,往往使碳碳叁键断裂,最后得到完全
氧化的产物——羧酸或二氧化碳。
CH CH R C C R'
KMnO4 H2O
KMnO4 100oC
CO2 + H2O
O
O
R C OH + R' C OH
• 在缓和的氧化条件下,二取代炔烃的氧化可停止在
二酮的阶段。
CH3(CH2)7 C
C-H
0.120
0.106
0.133
0.108
0.154
0.110
1)s轨道的电子较p电子接近原子核,故杂化轨道的s成分越多,则在杂化 轨道上的电子越接近原子核。乙炔分子中的Csp- Hs 键,因sp杂化轨道的 s成分大(50%),其电子云更靠近原子核。
2)乙炔分子中有两个形成键,且sp杂化轨道参与了碳碳键的组成。
和叁键时,首先在双键上发生卤素的加成。
Br
低温
Br
+ Br2
• 炔烃的亲电加成不如烯烃活泼,是由于第一步得到的烯基
碳正离子不如烷基碳正离子稳定。从电离势能来看,从乙炔 分子中移去一个电子所需要的能量比乙烯更大。
(B)与氢卤酸的加成
• 炔烃可和氢卤酸HX(X = Cl、Br、I)加成,但不如烯烃易
进行,不对称炔烃的加成按马尔可夫尼克夫规律进行。
(2)液氨还原
H3C
H
CH3C≡CCH3
Na,NH3(l)
或Li,HNHEt
H
CH3
反应机理:
.R
Na
RC≡CR’
H-N··H2 R
H
·R
Na
·· H
R
R
炔烃

7
• 碳碳叁键的这种sp杂化一个σ键和两个π键的成 键方式,圆满解释炔烃的线形结构以及键长、 键角。
• 碳碳叁键的键长(0.121nm)比起碳碳双键(0.134 nm)以及碳碳单键(0.154nm)为短。
4
第三节 炔烃的命名 • 炔烃的系统命名法与烯烃相似,只须选择包含叁
键的最长碳链作为主链,编号从靠近叁键最近一 端开始,将取代基的位次、名称和叁键的位次写 在“炔”字之前来命名。
• 简单的炔烃也常用衍生物命名法和普通命名法命 名。衍生物命名法以乙炔为母体,将其它炔烃看 作乙炔的烷基衍生物。炔烃的普通命名法与烯烃 的相似,用“正”、“异”、α-、β-等词头加在炔烃 “天干”名称之前。
于炔烃含两个π键,加成反应一般分两步: • 第一步:炔烃与一分子试剂加成生成烯烃或烯烃
衍生物。 • 第二步:所生成的烯烃或烯烃衍生物再与一分子
试剂加成生成烷烃或烷烃衍生物。 • 但反应过程可能由于试剂的量的大小等原因,可
能发生两步加成,也可能只发生一步加成反应。
(1) 催化加氢
12
(2) 与卤素加成
五个碳至十五个碳的炔烃为液体,十六个碳以上 的炔烃为固体。 • 炔烃的沸点大于相应碳原子数的烷烃和烯烃,随 分子量的增大而增高。 • 炔烃比水轻。 • 炔烃不易溶于水,而易溶于石油醚,可溶于乙醇 等有机溶剂。乙炔在丙酮中溶解度极大,在常压 15ºC时,一体积丙酮可溶解25体积的乙炔;在 1.2MPa下,能溶解300体积的乙炔。 • 炔烃燃烧时发出明亮的火焰和烟。
20
2
Hale Waihona Puke 碳化钙(电石)• 特点:这个方法很早就在工业上应用。缺点是耗 电量很大(生产一吨乙炔约需三吨电石,耗电约一 万度),并产生大量的氢氧化钙,处理困难,成本 较高。但工艺简单,技术比较成熟,目前我国仍 采用。
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HC≡CH
CuCl-NH4Cl
CH2=CH-C≡CCH=CH2
29
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在高温下,乙炔可以聚合成苯。
3 HC≡CH 500℃
4HC≡CH
Ni(CN)2 四氢呋喃
虽无生产价值,但能说明直链烃与环状 烃可以相互转化。
30
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31
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24
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(1) 金属炔化物的生成及应用
由于炔氢的弱酸性,因此乙炔和端部炔烃 能与碱金属(K、Na)或强碱(如氨基钠) 等作用,生成金属炔化物。
液氨 HC≡CH + 2Na NaC≡CNa +H2↑
或NaNH2 乙炔二钠
CH3CH2C≡CH + N液a 氨 CH3CH2C≡CNa +H2↑
21
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⑹ 加羧酸
醋酸锌
CH≡CH + CH3COOHCH3COOCH=CH2
乙酸乙烯酯
注意: 烯烃不能与醇、羧酸发生加成。因为这
些反应为亲核加成。
22
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2.氧化反应
HC≡CH+ KMnO4 +H2O →CO2↑+
MnO2↓+ KOH RC≡CH + KMnO4棕色 RCOOH + MnO2↓+CO2↑
R-C≡CAg + HNO3→R-C≡CH + AgNO3
R-C≡CCu + HCl→ R-C≡CH + CuCl
28
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4.聚合反应
不同催化剂作用下,乙炔可以分别聚合成 链状或环状化合物。和烯烃的聚合不同,炔 烃一般不聚合成高分子化合物。例如:
2HC≡CHCuCl-NHC4CHl 2=CH-C≡CH
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⑴加氢
RC≡CH CH3
+
H2H2 Ni
RCH=CHHN22i
RCH2-
a.催化剂为Ni、Pd、 Pt时,产物为烷烃。
b.用活性较低的催化剂,可使加成停留在 烯烃阶段。
13
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常用林德勒(Lindlar)催化剂:
将pd沉淀在BaSO4上用喹啉毒化; 或沉淀在CaCO3上用醋酸铅毒化。
或NaNH2
丁炔钠
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炔钠性质活泼,和卤代烃(伯卤代烃) 作用可以得到较高级的炔烃。
CH3CH2C≡CNa + CH3I CH3CH2C≡CCH3+Na NaC≡CNa + 2CH3CH2Br CH3CH2C≡CCH2CH
增长碳链的方法。
26
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(2) 炔烃的鉴定
CH3-C≡CH
+
H2
Pd-BaSO4 喹啉
CH3-CH=CH-CH=CH2
14
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⑵加卤素
炔烃与卤素(氯和溴)反应,生成卤代烯
烃或卤代烷烃。
R-C≡CH+Br2
R-C
CH Br2
Br Br R-C CH
Br Br
子又采用SP杂化,故化学性质与烯烃又不
完全相同。
炔烃的反应部位: ⑴三键上的反应
R-C≡C-H
加成反应
氧化反应
⑴⑵
聚合反应
⑵活泼氢的反应
11
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1.加成反应
炔烃也能进行亲电加成,但较烯烃困难些, 或者说反应活性比烯烃低。
⑴催化加氢 ⑷加水 ⑵加卤素 ⑸加醇 ⑶加卤化氢 ⑹加羧酸
12
16
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⑶与卤化氢的加成
由于炔烃活性低于烯烃,一般要在催化剂
HgCl2或HgSO4存在下才能反应。
R-C≡CH
+HClHgCl2
R-C Cl
CH2
HCl R
HgCl2
Cl
C CH3 Cl
同样遵守马氏加成规则。
17
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在过氧化物或光照下,炔烃与HBr的加 成是反马氏加成的。
CH3-C≡CH + HB过r 氧化物 CH3-CH=CH-Br
HBr
过氧化物
CH3-CH2-CH-Br Br
18
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⑷与水的加成
炔烃的活性较低,直接酸性水解较困难, 要在Hg2+的催化下才能发生水合反应。
HC≡CH
+
H2OHHg2SSOO44
[CH2=CH] HO
烯醇式
重排 CH3-C=O H
H—C--C--H
乙炔分子中的键
SP杂化轨道含S轨道的成分最多,电负性 最大。故两个碳原子间的电子云密度比CC和C=C都高,键长比C-C和C=C都短。
5
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三种杂化轨道小结:
烷烃 SP3杂化 键角109.5° 正四面体
烯烃 SP2杂化 键角120° 平面结构
炔烃 SP杂化 键角180° 直线型
R-C≡CH + Ag(NH3)2NO3 →R-C≡CAg↓ 炔银 白色
R-C≡CH + Cu(NH3)2Cl → R-C≡CCu↓ 炔亚铜 红棕色
用作乙炔和RC≡CH型炔烃的鉴定。
27
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干燥的炔银和炔亚铜很不稳定,特别是 在受热、受撞击时容易爆炸,实验后要用 稀酸处理,使其恢复为原来的炔烃。
19
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不对称炔烃与水的加成符合马氏规则。
R-C≡CH +HHgH2SS2OOO44
[R-C=CH2] OH
重排 R C CH3 O
20
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⑸ 加醇
CH≡CH + CH3OHNaOHCH2=CH-OCH3
甲基乙烯基醚
甲基乙烯基醚为合成高分子化合物的单 体,可作为涂料、胶粘剂、增塑剂的原料。
结构
命名
退出
性质
一、炔烃的通式和同分异构
1. 炔烃的通式
分子中含有C≡C的不饱合烃称为炔烃。 比烯烃分子少了两个氢,故炔烃通式为 CnH2n-2。同系物的系差也是CH2。例如:
CH≡CH CH3C≡CH CH3CH2C≡CH
炔烃与同碳二烯烃是同分异构体。
2
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2.炔烃的同分异构
Br Br
控制条件可停留在加一分子X2上。由于溴 的红棕色消失,可作为炔烃的鉴定反应。
15
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分子中同时含有双键和三键,如何与 1mol的X2发生加成反应?
CH2=CH-CH2-C CH + Cl2
CH2-CH-CH2-C CH Cl Cl
双键比三键的活性高,和1mol卤素反应 时,首先是双键发生亲电加成反应。
乙烯基乙炔
8
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同时含有双键和三键的化合物,系统命名 时,以“烯炔”命名,碳链的编号以双键和 三键的位置和最小为原则。
CH3-CH=CH-C≡CH
3-戊烯-1-炔
CH3-C≡C-CH=CH2
1-戊烯-3-炔
CH3-C≡C-CH=CH-CH2CH3 4-庚烯-2-炔
9
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电负性: SP > SP2 > SP3
3.29 2.73 2.48
6
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三、炔烃的命名
炔烃的命名与烯烃相似。简单的用 普通命名法,复杂的用系统命名法。
7
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如: CH3-C≡CH
丙炔
CH3-CH2-C≡CH
1-丁炔
CH3-C≡C-CH3
2-丁炔
CH2=CH-C≡CH
炔烃只有碳链异构和官能团位置异构。 例如:戊炔有三个异构体
CH3CH2CH2C≡CH CH3CH2C≡CCH3
CH3CHC CH CH3
3
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二、炔烃的结构
SP杂化:
↓↓ ↓ ↓ 2S 2P
激发态
杂化
↓↓ ↓↓ SP 2P
杂化态
4
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CH≡CH的键角180°,线性结构。
当双键和三键处于同一位次时,给双键以 最小的编号:
CH≡C-CH=CH2 CH=CH2 1-丁烯-3-炔
(不叫3-丁烯-1-炔)
CH≡C-CH2-
1-戊烯-4-炔 (不 叫4-戊烯-1-炔)
10
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四、炔烃的化学性质
由于炔烃中也有不饱和键,因此有烯烃
类似的性质。但炔烃含有两个π键,碳原
RC≡CR+ KMnO4
2RCOOH + MnO2↓
可确定炔烃的三键位置。
23
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3.活泼氢反应-金属炔化物的生成
炔烃分子中,连接在三键碳原子上的氢 原子,比连在双键和饱和碳上的氢都活泼, 通常把它称做活泼氢或炔氢。
炔氢有一定的酸性,能与强碱作用。
(1) 金属炔化物的生成及应用 (2) 炔烃的鉴定