第4章 炔 烃（课件）-《有机化学》同步教学（国防大学出版社）

有机化学 第4章 炔 烃 4.2 炔烃的命名 4.1 炔烃的同分异构 4.4 炔烃的物理性质 4.3 炔烃的结构 4.6 炔烃的制法 4.5 炔烃的化学性质 4.7 乙炔 4.1 炔烃的同分异构 含有两个碳原子和三个碳原子的炔烃没有同分异构体，超过三个碳原子的炔烃可能会存在碳干异构和官能团位置异构现象。例如，丁炔由于叁键所在的位置不同而存在官能团位置异构： 含有五个碳的炔烃则不仅存在官能团位置异构，还存在碳干异构,例如： 4.2 炔烃的命名 炔烃的系统命名与烯烃基本一样，在命名时将“烯”字改为“炔”字即可。例如： 4.2 炔烃的命名 用系统命名法命名下列炔烃。 思考题4-1 4.3 炔烃的结构 杂化轨道理论认为在乙炔分子中碳原子是采取sp杂化方式，乙炔分子中的每个碳原子，各以一个2s轨道和一个2p轨道进行sp杂化，组成了两个完全相同的sp杂化轨道（含1/2 s成分和1/2 p成分），两个sp杂化轨道成180°分布，每个碳原子还各剩余两个未参与杂化的2p轨道，这两个未杂化的p轨道互相垂直，且都垂直于sp杂化轨道轴所在的直线，如图4-1所示。杂化过程如下： 4.3 炔烃的结构 图4-1 乙炔分子中sp杂化轨道的取向及其与p轨道的关系 4.3 炔烃的结构 乙炔分子在成键时，每个sp杂化的碳原子各以一个sp杂化轨道沿轴向“头碰头”形成一个C—Cσ键，每个碳原子再用各自剩余的一个sp杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道沿轴向形成两个C—Hσ键，所形成的三个σ键呈直线型，如图4-2所示。 图4-2 乙炔分子的σ键 4.3 炔烃的结构 每个碳原子还各剩余两个未参与杂化的互相垂直的p轨道，其对称轴都垂直于sp杂化轨道对称轴所在的直线。每个碳原子余下的这两个p轨道所在的对称轴是分别两两平行的，因此可以从侧面重叠成两个互相垂直的π键，如图4-3所示。π键电子云呈圆柱状围绕在乙炔分子所在的直线外，如图4-4所示。 图4-3 乙炔分子的π键 图4-4 乙炔的π键电子云示意图 4.4 炔烃的物理性质 状态 1. 常温常压下，含有4个碳以下的炔烃为气体，含5~18个碳的为液体，超过18个碳的炔烃为固体。 4.4 炔烃的物理性质 沸点和相对密度 2. 炔烃的沸点和相对密度都是随分子量增加而增加，炔烃的沸点和相对密度比相应的含有相同个数碳原子的烯烃略高。 4.4 炔烃的物理性质 溶解性 3. 炔烃有微弱的极性，不溶于水，易溶于有机溶剂（如苯、石油醚、醚、丙酮等）。一些常见炔烃的物理常数见表4-1。 表4-1 一些炔烃的物理常数 4.5 炔烃的化学性质 加成反应 4.5.1 与卤化氢和卤素的加成 1. 炔烃与烯烃一样也能与卤化氢加成，但是炔烃与卤化氢的加成不如烯烃容易，不对称炔烃与卤化氢加成产物遵守马氏规则。 反应中加入卤化氢的量不同，生成的产物也不同，如炔烃加入不过量的卤化氢，产物为一卤代烯烃，而加入两分子的卤化氢生成的产物为二卤代烷烃。 4.5 炔烃的化学性质 可以控制卤化氢的加入量，而使反应停留在只加一分子的卤化氢阶段。与烯烃一样，卤化氢与炔烃加成的反应活性顺序：HI>HBr>HCl>HF。 炔烃与卤素也可以发生加成反应。 炔烃与溴的四氯化碳溶液加成，可使溴的四氯化碳溶液褪色，与烯烃一样，这个反应也可以用来鉴别炔烃。 4.5 炔烃的化学性质 由于双键的加成活性要比炔烃强，因此对于分子内同时含有双键和叁键的烯炔，与卤素或卤化氢加成时，卤素或卤化氢首先要加到烯烃的双键上，例如： 4.5 炔烃的化学性质 与水的加成 2. 炔烃在硫酸汞的稀硫酸溶液中可与水发生加成反应，先生成不稳定的烯醇，接下来烯醇迅速转化为稳定的醛或酮。不对称炔烃与水加成也遵守马氏规则。例如： 4.5 炔烃的化学性质 乙炔与水加成生成乙醛，其他炔烃与水的加成产物都为酮。 这一反应是库切洛夫在1881年发现的，故称为库切洛夫反应。本反应中使用了汞盐做催化剂，汞及汞盐毒性很大，影响人类的健康，对环境的污染也很严重。 4.5 炔烃的化学性质 试写出下列炔烃与水加成产物。 （1）乙炔 （2）丁炔 （3）2-丁炔 （4）2-甲基-1-戊炔 思考题4-2 4.5 炔烃的化学性质