有机化学第4章炔烃和二烯烃

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炔烃和二烯烃

炔烃和二烯烃

第四章炔烃和二烯烃(I )炔烃一、定义、通式和同分异构体定义:分子中含有碳碳叁键的不饱和烃。

通式:C n H 2n-2同分异构体:与烯烃相同。

二、结构在乙炔分子中,两个碳原子采用SP 杂化方式,即一个 2S 轨道与一个2P 轨道杂化, 组成两个等同的 SP 杂化轨道,SP 杂化轨道的形状与 SP 2、SP 3杂化轨道相似,两个SP 杂化 轨道的对称轴在一条直线上。

两个以SP 杂化的碳原子,各以一个杂化轨道相互结合形成碳碳6键,另一个杂化轨道各与一个氢原子结合,形成碳氢 6键,三个6键的键轴在一条直线上,即乙炔分子为直线型分子。

每个碳原子还有两个末参加杂化的P 轨道,它们的轴互相垂直。

当两个碳原子的两P轨道分别平行时,两两侧面重叠,形成两个相互垂直的 n 键。

三、命名炔烃的命名原则与烯烃相同,即选择包含叁键的最长碳链作主链,碳原子的编号从 距叁键最近的一端开始。

若分子中即含有双键又含有叁键时,则应选择含有双键和叁键的最长碳链为主链, 并将其命名为烯炔(烯在前、炔在后)。

编号时,应使烯、炔所在位次的和为最小。

例如:CfCfCHCHDHC 三 CH3-甲基-4-庚烯-1-炔CH 3但是,当双键和叁键处在相同的位次时,即烯、炔两碳原子编号之和相等时,则从 靠近双键一端开始编号。

如:Cf 二C 比三CH1-丁烯-3-炔四、 物理性质与烯烃相似,乙炔、丙炔和丁炔为气体,戊炔以上的低级炔烃为液体,高级炔烃为 固体。

简单炔烃的沸点、熔点和相对密度比相应的烯烃要高。

炔烃难溶于水而易溶于有机溶剂。

五、 化学性质 (一)加成反应1、催化加氢炔烃的催化加氢分两步进行,第一步加一个氢分子,生成烯烃;第二步再与一个氢分加成,生成烷烃。

催化剂HC 三 CH + H 2 —CH2、加卤素炔烃与卤素的加成也是分两步进行的。

先加一分子氯或溴,生成二卤代烯,在过量 的氯或溴的存在下,再进一步与一分子卤素加成,生成四卤代烷。

HC 三CH + Br2 -------- Br=CHBrCHB 广2CHB 2虽然炔烃比烯烃更不饱和,但炔烃进行亲电加成却比烯烃难。

4第四章 炔烃 二烯烃

4第四章 炔烃 二烯烃
H2O
RCCR` KMnO4 RCOOH + R`COOH
H2O
(2) 缓慢氧化——二酮
OO
CH3(CH2)7CC(CH2)7COOH
KMnO4 H2O
CH3(CH2)7-C-C-(CH2)7COOH
pH=7.5
92%~96%
•利用炔烃的氧化反应,检验叁键的存在及位置
•这些反应产率较低,不宜制备羧酸或二酮.
有机化学 Organic Chemistry 第四章 炔烃 二烯烃
第四章 炔烃 二烯烃
(一) 炔烃
定义:分子中含有碳碳叁键的烃叫做炔烃,它的通式:
CnH2n-2 官能团为: -CC-
4.1 炔烃的异构和命名**
(1)异构体——从丁炔开始有异构体.
•同烯烃一样,由于碳链不同和叁键位置不同所引起的.由 于在碳链分支的地方不可能有叁键的存在,所以炔烃的 异构体比同碳原子数的烯烃要少. •由于叁键碳上只可能连有一个取代基,因此炔烃不存在 顺反异构现象.
炔烃和烯烃一样,也能和卤化氢、卤素等起亲电加成反
应,但炔的加成速度比烯慢
(A) 和卤素的加成
Br2
RC CR
Br
+
RC CR
Br-
反式加成
Br
R
CC
R
Br
卤素的活性F2>Cl2>Br2>I2
Br Br Br2 R C C R
这一反应可用于炔烃的鉴别。
Br Br
控制条件也可停止在一分子加成产物上.
❖加氯必须用FeCl3作催化剂。
•含有双键的炔烃在命名时,一般 先命名烯再命名炔 .
碳链编号以表示双键与叁键位置的两个数字之和最小
为原则。在同等的情况下,要使双键的位次最小。

有机化学总结:炔烃和二烯烃

有机化学总结:炔烃和二烯烃

CH3
CH3
2,2,5,5-四甲基-3-己炔 2,2,5,5-tetramethyl-3-hexyne
三、炔烃的命名
Ø 同时含有碳碳叁键和
321
CH3
CH
C H
C
CH
3-戊烯-1-炔 3-penten-1-yne
[主链]: 选择含双键叁键在内的最长碳链, 并按其碳原子数称“某
Ø 停留在烯烃产物时:反式加成
Ø 过氧化物效应: 在过氧化物存在下与HBr加成符合反马氏规则。
邻二卤代物
3、加水(水合)--- 制备醛酮
加成方向符合马氏规则 Ø 互变异构(tautomerism):两种异构分子通过质子转移位置而
相互转变。
3、加水(水合)--- 制备醛酮
Hg2+
Hg2+
Hg2+
四、炔烃的物理性质 自学 五、炔烃的化学性质
加成反应、氧化反应
2个π 键
活泼H
炔氢的反应
(一)炔烃的加成反应 1、加氢还原 a、催化加氢(Catalytic Hydrogenation)
RC CH H2 Cat.
Alkyne
RHC CH2 H2 Cat.
Alkene
RCH2CH3 Alkane
Ø 催化剂:Pt、Pd、Ni(催化活性好)。 Ø 一般催化剂不能使反应停留在烯烃。(彻底氢化)
Ø 注意水合产物区别: 乙炔水合产物为乙醛,其他炔烃水合产物均为酮。
Ø 炔烃水合反应机理(了解):
(二)炔烃的氧化反应
羧酸
Ø 应用:鉴别碳碳叁键。 Ø 现象:高锰酸钾的紫色逐渐褪去。
羧酸
(三)炔烃的聚合反应
Cu2Cl2
Ø 应用:合成烯炔化合物。(合成题常考) Ø 注意催化剂条件!

第四章 炔烃和二烯烃

第四章 炔烃和二烯烃
云 更靠近核)
4.1 炔烃
二、炔烃的命名 1. 衍生物命名法
衍生物命名法只适用于简单的炔烃。以乙炔为母体,将其它的炔 烃看作乙炔的衍生物。
例如:
4.1 炔烃
2. 系统命名法
与烯烃的命名类似 ① 要选择含有 C≡C 的最长碳链为主链; ② 编号从最距离叁键最近的一端开始,并用阿位伯数字表示叁键的 位置。例:
837KJ/mol 0.120nm
611KJ/mol 0.134nm 0.108nm
( 3x347=1041)
347KJ/mol
0.154nm 0.110nm
H C C H H2C CH H
H3C C H2 H
原因: ① -C≡C-中有1个σ和2个π键; ② sp 杂化轨道中的 s 成份多。(s 电子的特点就是离核近,即 s 电子
CNa CNa + 2CH3I
CH3C CC2H5 + NaBr
CH3C CCH3 + 2NaI
炔化物作为亲核试剂,也可以与醛酮 发生亲核加成反应,得到 羟基炔化合物:
4.1 炔烃
(3) 过渡金属炔化物的生成及炔烃的鉴定
CH CH + 2Ag(NH3)2NO3 CH CH + 2Cu(NH3)2Cl
4.1 炔烃
③分子中同时含有双键和参键时,先叫烯后叫炔,编号要使双键和
参键的位次和最小。
1 2 3 45
CH C-CH=CHCH3
3-戊烯-1-炔
6 54 3 2 1
CH C-CH=C-CH=CH2
3-乙基-1,3-己二烯-5-炔
CH2CH3
④若双键、叁键处于相同的位次供选择时,优先给双键以最低编号。
4.1 炔烃

第4章 炔烃、二烯烃

第4章 炔烃、二烯烃

碳素酸的弱酸性
Na
+ 2 HC
+
HC
CH
CH
110℃
2 HC
CNa
+H
NH3
2
NaNH2
HC
CNa
+
13
R3C CH
Ka
R3C C
CH
+
44
H
+
物质名称
pKa
HOH
HC
H2 C
CH2
H3 C
CH3
15.7
25
50
端炔酸性的解释 端炔中的碳为sp杂化, 轨道中s成分较大, 核 对电子的束缚能力强, 电子云靠近碳原子, 使分子中的C-H键极性增加, 易断裂:
HC CH
+ 2 Ag(NH3)2NO3
+ 2 Cu(NH3)2Cl
AgC
CAg
+ 2 NH4NO3 + 2 NH3
乙炔银(白色)
HC CH
CuC
CCu
+ 2 NH4Cl + 2 NH3
乙炔亚铜(砖红色)
应用: 区别端炔与非端炔、端炔与烯烃。
RC CH
16
炔化物的生成
注意:炔化银或炔化亚铜在干燥状态下, 受热或震动容易爆炸。实验完毕后 加稀硝酸使其分解。
+
RC
CH2
> RCH
+
CH
22
炔烃的亲电加成
炔烃与烯烃反应活性比较: 炔烃的加成速度比烯烃慢。
加卤素
当化合物中同时含有双键和叁键时, 首先在双键上发生加成反应。
Br2 低温
Br Br
选择性加成

烯烃炔烃和二烯烃

烯烃炔烃和二烯烃
(五)烯烃的氧化反应
(2)与酸性高锰酸钾反应
+ KMnO4 (热、浓)
+ KMnO4
+
CO2 + H2O
H+
Note: 常用于推导双键的位置、结构
?
例:
Note: A. Zn的作用 B.鉴别烯烃
2.臭氧化反应
机理:
Note: A. 与自由基加成反应是竞争反应 X2浓度低有利于取代反应发生 常用的溴代试剂:N-溴代丁二酰亚胺(NBS)
最小 其次 最大
结论:1.双键碳原子连有烷基数目多的烯烃相对稳定 2.反式烯烃比顺式烯烃相对稳定
(三)自由基加成反应
反应机理:
R-O-O-R →2RO ·
RO · + HBr →ROH + Br ·
CH3CH=CH2 + Br · →CH3CHCH2Br
酸性: > >
炔化银 ( 白色 )
炔化亚铜( 棕红色 )
Note: 鉴别端基炔烃
亲电加成
01
01
02
03
04
加X 2
Note: 同时存在双键和三键时双键优先反应。
例:
02
03
04
2、加HX

Note: A 服从马氏规则 B 区域选择性取决于碳正离子的稳定
-2-溴-2-丁烯
2 , 4 - 庚二烯
顺,顺 - 2 , 4 - 庚二烯
反,顺 -2 , 4 - 庚二烯
顺 , 反 -2 , 4 - 庚二烯
反,反 -2 , 4 - 庚二烯
?
(2Z,4Z)-2 , 4 - 庚二烯
(2E,4Z)-2 , 4 - 庚二烯
(2Z,4E)-2 , 4 - 庚二烯

基础有机化学 炔烃与二烯烃

基础有机化学 炔烃与二烯烃

在液氨中用Na或Li还原,主要得反式烯烃。
R C C R
Na-NH3( l ) R
H
C C
H R
烯烃和炔烃的混合物加氢,炔烃先被氢化。
CH2 CH C CH +H2
Pd-BaSO4 喹啉
CH2 CH CH CH2
(2) 亲电加成
首先生成二卤化物,为反式加成,继 加卤素: 续和卤素作用生成四卤化物。
3 共轭效应C(conjugatve effect)
(1) 共轭效应的产生 由于分子中电子离域而产生的电子效应。
共轭体系中,由于轨道间的互相交盖,使共轭
体系中电子云产生离域作用,键长趋于平均化, 分子内能降低、更稳定的现象,称为共轭效应。 静态共轭效应是分子固有的,动态共轭效应 是在发生反应时表现出来的。
CH3CH2Br CH3CH2C CNa 液NH , o CH3CH2C CCH2CH3 C , 3 -33 75%
端炔:
炔烃的鉴定
HC CH 2Ag(NH3)2NO3
AgC CAg
乙炔银(白色)
CH3CH2C CH Ag(NH3)2NO3
HC CH 2Cu(NH3)2Cl
CH3CH2C CAg
丁炔银(白色)
CH2 C CH3
2-甲基-1,3-丁二烯 2-methyl-1,3-butadiene
CH
CH2
CH2 CHCH CHCH CH2
1,3,5-己三烯 1,3,5-hexatriene
两端离双键等距时,从构型为Z的一端开始编号。
2 1 3 4 5 6 (2Z,4E)-2,4-己二烯 (2Z,4Z)-2,4-hexadiene
2p 180°
sp杂化轨道

第四章炔烃和二烯烃全解

第四章炔烃和二烯烃全解

1
2
CH2
CH CH2 C CH
1-戊烯-4-炔
3
4
5
应命名为 3-戊烯-1-炔,而不命名为 2-戊烯-4-炔。
H3C C C CH2CHCH3
H3C C C C CH H H
5-乙基-1-庚烯-6-炔
not 3-乙基-6-庚烯-1-炔
(CH3)2CH C C H
H CH2C CH
(E)-6-甲基-4-庚烯-1-炔
CH3C CNa
HBr ROOR CH3CH2CH2Br
CH3C
CH
H2
Lindlar
CH3CH=CH2
CH3C
H2 Ni
CNa CH3C lig . NH3
CCH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
3、与重金属盐的反应
♦ 1- 炔烃与银氨溶液反应,立即生成白色的炔化银沉 淀;与氯化亚铜氨溶液反应则生成砖红色的炔化亚 铜沉淀,只有端炔有此性质,是 区别端炔与非端炔 及烯烃的方法。
[Ag(NH3)2]
+
R C CH
R C CAg
炔化银
白色沉淀
HC
CH
[Cu(NH3)2]
+
CuC
CCu
砖红色沉淀
乙炔亚铜
区别乙烷、乙烯、乙炔
CH CH CH2=CH2 CH3CH3
Ag(NH3)2+
白色 ( ( ) )
(CH CH )
Br2/CCl4
褪色(CH2=CH2) ( -)
爆炸品——炔化银
炔烃的命名
炔烃的普通命名法是将其他炔烃看成乙炔 的衍生物命名。例如: (CH3)3C–C≡C–H 叔丁基乙炔 (CH3)3C–C≡C–C(CH3)3 二叔丁基乙炔 F3C–C≡C–H 三氟甲基乙炔 系统命名法与烯烃相似,只是将“烯”字 改为“炔”字。
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15
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•4.4.3.2碱金属还原(还原剂 Na or Li / 液氨体系.3炔烃的还原反应在合成上的应用——选择性地制备 顺或反式烯烃
分析:
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19
•4.4.4炔烃的氧化
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20
4.4.5末端炔的特殊性质 •4.4.5.1叁键氢的弱酸性及炔基负离子
⑵ 不对称炔加成符合马氏规则。
⑶产物结构:乙炔乙醛, 末端炔烃甲基酮,
非末端炔烃两种酮的混合物。
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12
酸性条件下烯醇式与酮式的互变机理: 炔烃水合反应在合成上的应用:
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14
•4.4.3炔烃的还原 •4.4.3.1催化加氢
催化氢化活性:炔大于烯。炔烃比烯烃易于加氢。
一些化合物的酸性比较:
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•4.4.5.2末端炔烃的特征反应
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22
生成炔银、炔铜的反应很灵敏,现象明显,可用来鉴定乙炔和端基炔烃
•4.4.5.3炔基负离子的反应及在合成上的应用
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24
•4.5炔烃的制备
•4.5.1由卤代烃制备炔烃
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•4.5.2炔化钠与伯卤代烷反应
2-加成。 ➢ Diels-Alder反应。
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2
•4.1炔烃的异构和命名
炔烃:含CC的碳氢化合物
单炔烃的通式:CnH2n-2
结构:直线型分子
1根 s 键 (sp-sp)
2根 p 键 (p-p)
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R C C R'
RC C H
末端炔
3
系统命名法 ➢ 选含叁键的最长链为主链 ➢ 使叁键的编号最小 ➢ 按编号规则编号 ➢ 同时有叁键和双键,并可以选择时,使双键的编号最小
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6
三键的特点: ⑴由于p键是侧面重叠,键能小,易断裂。 ⑵在三键中,s键集中在两核之间,两个p键电子云位于s键 的外围,呈园筒形状,把s键包在中间。因此p键电子云外露, 易受试剂的进攻,化学活性高。 ⑶两个π键电子云浑然一体成圆柱状对称分布难以极化;又 由于SP杂化碳电负性较大,对核外电子控制较牢π电子不易 给出。因此,三键的活性比双键的活性小。
第4章 炔烃、二烯烃和共轭体系
主要内容 ➢ 炔烃的亲电加成(加成类型,加成取向),在合 成中的应用 ➢ 炔烃的两种还原方法及在合成中的应用(顺、反 烯烃的制备) ➢ 末端炔烃的特殊性质及在合成中的应用 ➢ 炔烃的几种制备方法
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1
主要内容 ➢ 共轭体系以及共轭效应 ➢ 共轭双烯的稳定性,与亲电试剂的1, 4-加成及1,
⑴键长趋于平均化:由于电子云密度分布的改变,在链状 共轭体系中,共轭链愈长,则双键及单键的键长愈接近。
以下内容自学: P72-73炔烃的亲核加成;聚合反应;重要的炔烃
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•4.6二烯烃的分类和命名
•4.6.1二烯烃的分类
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•4.6.2二烯烃的命名
3,4-二甲基-1,4-己二烯
•4.7共轭二烯烃的结构
(Z,E)-2,4-己二烯
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共轭的结果: (1)使共轭体系中各原子之间产生了相互影响。 (2)键长趋于平均化了。 (3)体系内能降低,更加稳定。低出的这部分能量称作共轭 能。
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30
分子轨道理论认为:
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31
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32
•4.8共轭体系和共轭效应
•4.8.1电子离域与共轭体系
共轭体系:不饱和的化合物中,有三个或三个以上互相平行 的p轨道形成大π键,这种体系称为共轭体系。
电子离域:共轭体系中,π电子云扩展到整个体系的现 象称做电子离域或离域键。
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40
•4.8.2.2共轭效应产生的必要条件
共轭效应产生的必要条件是: ⑴共轭体系中各个σ键都在同一平面内。 ⑵参加共轭的p轨道互相平行。如果共平面性受到破坏, 使p轨道的相互平行就发生偏离,减少了它们之间的重叠, 共轭效应就随之减弱,或者消失。
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•4.8.2.3共轭效应的具体表现
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•4.8.1.2p-π共轭体系
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•4.8.1.3超共轭体系 (1)σ-π超共轭体系:
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(2) σ-p超共轭体系
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(CH3)3C+>(CH3)2CH+>CH3CH2+>CH3+
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39
•4.8.2共轭效应
•4.8.2.1概念
共轭效应:在其共轭体系中,π电子是在分子轨道中运动, 这种离域的结果,使其电子云密度的分布有所改变,从而 使其内能更小,分子更稳定,键长趋于平均化,这样由于 共轭产生的效应叫做共轭效应。
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共轭效应:电子离域,能量降低,分子趋于稳定,键长平均化 等现象称做共轭效应,也称做C效应。 结构特点:共轭体系的特征是各σ键在同一平面内,参加共轭 的p轨道轴互相平行,且垂直于σ键所在的平面,相邻p轨道间从 倒面重叠发生键离域。
•4.8.1.1π-π共轭体系
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34
π-π共轭体系的特点: 电子离域:π电子不是固定在双键的2个C原子之间,而是 分布在共轭体系中的几个C原子上。 共轭碳链产生极性交替现象,并伴随着键长平均化。 降低了分子的能量,提高了体系的稳定性
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10
特点: ⑴反应速度:HI>HBr>HCl (∵酸性HI>HBr>HCl) ⑵与不对称炔烃加成时,符合马氏规则。 ⑶与HCl加成,常用汞盐和铜盐做催化剂。 ⑷由于卤素的吸电子作用,反应能控制在一元阶段。
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•4.4.2.3炔烃与与H2O的加成(炔烃的水合反应)
特点:
⑴Hg2+催化,酸性。
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•4.3炔烃的物理性质 •4.4炔烃的化学性质
•4.4.1炔烃的性质分析
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8
•4.4.2叁键上的亲电加成反应 •4.4.2.1炔烃与卤素的加成
炔烃与红棕色的溴溶液反应生成无色的溴代烃, 所以此反应可用于炔烃的鉴别。
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9
叁键的加成比双键难 •4.4.2.2炔烃与卤化氢的加成
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4
•4.2炔烃的结构
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5
SP杂化轨道的特点: (1)由于S成分更多,它的形状显得更矮更胖。 (2)二个SP杂化轨道的对称轴在一条直线上,互为180度。 (3)由于S成分离原子核较近,受核吸引力较强,所以SP杂化轨 道的电负性更大些。由此可得三种杂化轨道的电负性大小为: SP>SP2>SP3,因此,炔碳电负性更大。
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