内容正文:
第三章 烯 烃
烯烃的通式、构造异构和命名;
烯烃的结构;
烯烃顺反异构的命名;
烯烃的物理性质;
烯烃的化学性质;
烯烃的制法。
主要内容:
掌握烯烃顺反异构的判断与命名;
理解碳原子的sp2杂化及π键对其性质的影响;
掌握烯烃的化学性质及不对称加成规则;
了解烯烃亲电加成的反应机理;
了解诱导效应及对化学性质的影响。
学习目标:
α–氢的反应
(亲电)加成反应
氧化反应
第五节 烯烃的化学性质
试剂的两部分分别与重键两端的C原子结合,形成新的σ键反应——加成反应
加成反应:碳碳双键是由一个σ键和一个π键所组成的。π键比σ键要弱,所以在双键碳上各加上一个原子或基团,这是烯烃的加成反应。由于π键易于断裂,加成反应是烯烃的主要反应:
1.催化加氢
一、加成反应加氢
烯烃在铂、钯或镍等金属催化剂存在下,可以与氢加成而生成烷烃。
这种加成反应是在催化剂表面进行的。催化剂能化学吸附氢气和烯烃,在金属表面可能形成金属的氢化物以及金属与烯烃的络合物。然后在金属表面活化了的一个氢原子与金属表面活化了的烯烃的碳碳双键的一个碳结合,得到中间体再与另一金属氢化物的氢原子生成烷烃,最后烷烃脱离催化剂表面。这一反应就是烯烃催化加氢反应。
烯烃加氢可用于精致汽油和其他石油产品。石油产品中的烯烃易受空气氧化,生成的有机酸有腐蚀作用。还容易聚合生成树脂状物质,影响油品的质量。加氢后,因除去了烯烃,可以提高油品的质量。在某些精细合成中,常用加氢的方法出去不需的双键。利用加氢反映,也可以测定某些化合物的不饱和程度。
2.亲电加成
裸露的π电子云
π 键
π电子是裸露的,易于受亲电试剂的攻击。
亲电试剂
缺电子的试 剂
亲电加成反应:不饱和烃受亲电试剂进攻
而引起的加成反应。
知识拓展1:电子效应之诱导效应
说明原子或基团的诱导效应的典型例子是脂肪酸和卤代脂肪酸的酸性强度。氯乙酸的酸性强度比乙酸强,就是来自氯原子的诱导效应。
Cl原子的电负性(3.0)明显比H原子(2.1)大,拉电子的能力明显的比H电子的强。在氯乙酸分子中,由于Cl原子较强的拉迪安子能力,Cl-C键σ电子就向Cl原子方面偏移(偏移的方向用箭头表示),从而使氯乙酸分子中的C2原子与乙酸分子中相应的C2原子相比电性变得较正。在氯乙酸分子中,Cl原子的这种电子作用,通过C2原子影响到C1原子,在通过C1原子影响到O原子,结果时,O-H键σ电子如箭号所示偏向O原子,从而有利于H原子解离为质止,导致氯乙酸的酸性比乙酸的强。
诱导效应:在氯乙酸分子中,Cl原子较强的拉电子性所产生的影响不是仅仅局限于Cl-C键范围内,而是沿着σ键传递到整个分子中,从而影响分子的性质,这种效应叫诱导效应。
诱导效应的特点:
a.效应的强弱取决于原子(团)的吸(斥)电子能力的大小;
b.诱导效应沿碳链传递时,随碳链的增长而迅速减弱。一般相隔三个碳原子后就可忽略不计了;
c.诱导效应具有加和性。如几个基团同时对某一个键产生作用,则这个键所受到的诱导效应是这几个基团诱导效应的“加和”(方向相同时叠加,方向相反时互减)。
拉电子基:原子或基团是拉电子的还是拉电子,与其电负性有关。以氢原子为标准,当原子或基团的电负性大于氢原子时,该原子或基团具有拉电子性,叫拉电子基。
拉电子诱导效应:由拉电子及引起的电子效应。即这样的基团具有-I效应。
推电子基:当原子或基团的电负性小于氢原子时,该原子或基团具有推电子性。用+I表示,即这样的原子或基团具有+I效应。
一些拉电子基的-I效应由强到弱的次序是:
一些拉电子基的+I效应由强到弱的次序是:
带有正电荷的碳原子为sp2 杂化, 碳正离子是三角平面构型,空的p 轨道与这个平面相垂直。
稳定性:
叔碳(3 ) > 仲碳(2 ) > 伯碳(1 ) > 甲基正离子
知识拓展2: 碳正离子的稳定性
+
120°
烷基给电子作用,增加了中心碳原子上正电荷的分散程度,从而提高了碳正离子的稳定性。
(1)加氯或溴
烯烃能与氯或溴加成,生成连二氯代烷或连二溴代烷。
卤素反应活性:
F2 > Cl2 > Br2 > I2
C=C双键与溴或氯加成,即可在气相,也可再液相进行。反映在液相时,四氯化碳、1,2-二氯乙烷等是常用的溶剂,有时也加一些催化剂,如无水氯化铁。
C=C双键与溴加成是检验C=C的一个方法。把红棕色的溴-四氯化碳溶液加含有到C=C双键的有机化合物或其溶液中,C=C双键就迅速地与溴加成生成二溴化合物,而是修得红棕色小时,同时并不产生溴化氢气体。
在被检验的物质分子中,不能含有C=C双键以外的