第3章 单 烯 烃（课件）-《有机化学》同步教学（国防大学出版社）

有机化学 第3章 单 烯 烃 3.2 烯烃的结构 3.1 烯烃的命名和异构 3.4 烯烃的化学性质 3.3 烯烃的物理性质 3.5 自然界中的烯烃 3.1 烯烃的命名和异构 烯烃的命名 3.1.1 烯烃的系统命名 1. （1）选主链 选择包含双键在内的最长碳链为主链；如果有多条链等长时，则选择含取代基最多的链为主链，根据主链碳原子的个数（如烷烃一样）命名时称为“某烯”。例如： 3.1 烯烃的命名和异构 （2）给主链碳原子编号 从靠近双键的一端起开始给主链碳原子编号，并尽可能地给双键以最小的编号。例如： 3.1 烯烃的命名和异构 （3）标位次 标出双键碳原子中位次较小的一个，书写时放在母体烯烃名称的前面。需要注意的是，1-烯烃中的“1”往往省去，所以单烯烃的名称前面没有数字表明其为“1烯烃”,其他跟烷烃的命名原则相同。例如： 3.1 烯烃的命名和异构 烯烃的顺反异构命名 2. 当双键上的每个碳原子连有两个不同的原子或基团且双键的两个碳原子上有一对或两对相同的原子或基团时可在烯烃名字前面加“顺”或“反”字，即为“顺反命名法”。当两个双键碳原子上相同基团在双键的同一侧时，称为“顺式”,反之，称为“反式”。例如： 3.1 烯烃的命名和异构 如果双键碳原子上所连接的四个原子或基团均不相同时，需要采用Z/E命名法。 系统命名法中的次序规则可应用于这里来判断每个双键碳原子上所连接的原子或基团中哪个为较优基团，若两个双键碳原子上所连接的较优基团在双键的同一侧，则称为“Z”式，反之则为“E”式。例如： 3.1 烯烃的命名和异构 若烯烃分子中有两个或两个以上双键，且每一个双键碳原子上都有Z或E两种构型，则需要标出所有这些双键的构型。例如: 3.1 烯烃的命名和异构 烯烃的同分异构 3.1.2 烯烃的构造异构 1. （1）碳链异构 在烯烃分子中由于碳骨架不同所引起的同分异构现象称为碳链异构。例如： 3.1 烯烃的命名和异构 （2）官能团异构 在烯烃分子中由于双键位置不同所引起的同分异构现象称为官能团异构。例如： 上述两个烯烃分子的碳链中双键的位置发生了改变。 3.1 烯烃的命名和异构 顺反异构 2. 在2-丁烯分子中，由于分子中碳碳双键不能自由旋转，甲基、氢、甲基、氢四个基团在空间上会有如下两种排布方式： 这种由于烯烃分子中碳碳双键不能自由旋转而使得两个双键碳原子所连接的原子或基团在空间的排布不同所引起的同分异构现象称为顺反异构。 并不是所有的烯烃都存在顺反异构，只有符合下述条件的烯烃才会存在顺反异构： ①双键上的两个碳原子都连有两个不同的原子或基团； ②双键的两个碳原子上有一对或两对相同的原子或基团。 3.2 烯烃的结构 烯烃分子中存在碳碳双键，这是与烷烃分子在结构上最大的差别，因此研究烯烃的结构主要就是研究双键的结构。烯烃中最简单的分子就是乙烯，我们可以通过乙烯来了解烯烃双键的结构。乙烯分子中的碳碳双键并不是由两个单键形成的，而是由一个σ键和一个π键构成的。现代物理方法表明乙烯分子中所有的原子都在同一个平面上，每个碳原子和三个原子相连，键长和键角如下： 3.2 烯烃的结构 杂化轨道理论根据这些事实，设想乙烯碳原子成键时，碳原子是以一种原子轨道杂化方式进行杂化，即由一个s轨道和两个p轨道进行杂化，组成三个等同的sp2杂化轨道，这三个sp2杂化轨道的对称轴在同一个平面上，彼此成120°角。我们把这种杂化方式称为sp2杂化。 3.2 烯烃的结构 sp2杂化轨道的形状和sp3杂化轨道的形状相似，也是不对称的葫芦形，一头大一头小，只是小的一头比sp3杂化轨道略小，大的一头比sp3杂化轨道的一头略大。三个sp2杂化轨道的对称轴分布在同一个平面上，并以碳原子为中心，分别指向三角形的三个顶点，对称轴的夹角约为120°，每个碳原子剩下一个未参与杂化的2p轨道，仍保持原来的形状，其对称轴垂直于三个sp2杂化轨道的对称轴所在的平面，如图3-1所示。 图3-1 sp2杂化轨道的形状及在空间的伸展方向 3.2 烯烃的结构 在乙烯分子中每个碳原子各以一个sp2杂化轨道头碰头重叠形成一个C-Cσ键外，又各以两个sp2杂化轨道和四个氢原子的1s轨道重叠，形成四个C-Hσ键，这样形成的五个σ键均在同一个平面上，如图3-2所示。每个碳原子还剩有一个对称轴垂直于这个平面的p轨道，这两个p轨道肩并肩