第三章 烯烃、炔烃 01（课件）《有机化学》同步教学（化工版）

第三章 烯烃、炔烃 学习目标 了解烯烃、炔烃的工业生产方法。 掌握sp2、sp杂化的特点，形成π鍵的条件以及π鍵的特性。 掌握烯烃及炔烃的命名方法，了解次序规则的要点及Z/E命名方法 掌握烯烃、炔烃与各种试剂的加成反应，理解亲电加成反应机理。 掌握烯烃、炔烃氧化反应与α-H的取代反应。 掌握马氏规则和过氧化物效应。 能够利用烯烃、炔烃性质合成目标产物 熟练掌握不饱和烃的鉴别方法 目录 3.1 烯烃、炔烃的结构 3.2 烯烃、炔烃的异构和命名 3.3 烯烃、炔烃的物理性质 3.4 烯烃的化学性质 3.5 炔烃的化学性质 3.6 烯烃、炔烃的来源和制备 不饱和烃 不饱和烃是指分子中含有碳碳重键（双键或叁键）的碳氢化合物。 分子中含有碳碳双键的烃称为烯烃，含碳碳叁键的烃称为炔烃。 根据分子中所含双键的数目又可分为单烯烃、二烯烃和多烯烃。由于单烯烃比同碳原子数的烷烃少两个氢原子，其通式为Cn H2n。 炔烃少四个氢原子其通式为CnH2n-2。 碳碳双键是烯烃的官能团，碳碳叁键是炔烃的官能团 。 3.1 烯烃、炔烃的结构 3.1.1 烯烃的结构 事实说明：双键键能并不等于单键的两倍 例如C＝C双键的键能为610 KJ / mol，C—C单键的键能为346 KJ / mol， 双键的键能小于单键的键能之和（345×2＝692KJ/ mol） 这说明碳碳双键并不是由两个单键组成的，那么双键又是怎样形成的呢？ 杂化轨道理论认为，碳原子在形成双键时是以另外一种轨道杂化方式进行的，这种杂化称为sp2杂化。 （一） 碳原子sp2杂化轨道 组成乙烯分子的两个碳原子是以一个2s轨道和两个2 p轨道进行杂化，形成三个能量完全等同的sp2杂化轨道。 其能量略高于2s轨道而低于2p轨道。 余下的一个2 p轨道未参与杂化，如图3-1所示。 碳原子SP2杂化轨道示意图 （二） 乙烯中σ键与π键的形成 在形成乙烯分子时，成键的两个碳原子各以一个sp2 杂化轨道彼此重叠，形成一个C-C σ键，每个碳原子的另外两个sp2轨道分别和四个氢原子的s轨道重叠，形成四个C-H σ键，以上形成的五个σ键其对称轴都在同一平面上。 每个碳原子上未参加杂化的p 轨道，其对称轴垂直于乙烯分子σ键键轴所在平面，而且互相平行，它们从侧面相互重叠而形成另一个键，叫π键。 乙烯中的σ键 乙烯中的p轨道重叠 π轨道分布示意图 （三） π键的特性 1. π键是由两个p轨道从侧面重叠而形成的，重叠程度比σ键小，所以，π键没有碳碳σ键牢固，容易断裂。从键能估算知：乙烯分子中C=C双键的键能为610 KJ / mol，不是C-C单键的键能346 KJ / mol的两倍。π键的键能为610-346=264 KJ / mol。 2. π键旋转受阻：π键没有轴对称，因此以双键相连的两个原子之间不能再以C-Cσ键为轴自由旋转， 如果吸收一定能量，克服p轨道的结合力，才能围绕碳碳σ键旋转，结果使π键被破坏。 3. π键电子云不是集中在两个原子核之间的连线上呈轴对称，而是分布在乙烯分子平面的上下两侧呈平面对称，原子核对π电子的束缚力较小，因此π电子有较大的流动性，在外界试剂电场的诱导下，电子云易变形，导致π键被破坏而发生化学反应。 4. π键不能独立存在。 3.1.2 炔烃的结构 现代物理方法证明，乙炔分子是一个线型分子，分子中四个原子排在一条直线上。 杂化轨道理论认为在乙炔分子中，叁键碳原子既满足8电子结构和碳的四价，又形成直线型分子，故叁键碳原子成键时采用了sp杂化方式。 （一） 碳原子的sp杂化轨道 在乙炔分子中碳原子成键时，是由一个2s轨道与一个2p轨道杂化，组成两个等同的sp杂化轨道，如图3-6所示。 sp杂化轨道的形状与sp2、sp3杂化轨道相似，每个sp杂化轨道含有(1/2)s成分和(1/2)p成分。两个sp杂化轨道的对称轴在一条直线上。 基态 激发态 sp杂化态 碳原子一个sp杂化轨道 两个sp杂化轨道互成180夹角 未杂化的两个2p轨道与sp互相垂直 （二）乙炔中σ键与π键的形成 在乙炔分子中，两个碳原子各以一个sp杂化轨道相互重叠，形成一个C-Cσ键，每个碳原子另一个sp杂化轨道各与一个氢原子结合，形成C-H σ键，三个σ键的键轴在一条直线上，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π键。即乙炔分子为直线型分子。 乙炔分子的σ键 乙炔分子的π键 乙炔分子中σ键与π键的形成示意