内容正文:
有机化学
不饱和烃
本章重点:
烯烃的命名方法,了解次序规则的要点及Z /E命名法。
烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、α-H的反应)
烯烃的亲电加成反应历程,马氏规则和过氧化物效应。
本章难点:
烯烃的结构,π键的特征,亲电加成反应的历程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。
乙烯分子的平面形结构——sp2杂化轨道
乙烯(CH2=CH2)分子是平面形结构,键角和键长如下图所示:
所谓sp2杂化是指碳原子以一个2s轨道和两个2p轨道进行杂化形成三个处于同一平面上的3个sp2杂化轨道,这三个sp2杂化轨道间的夹角为120°.
没有参与杂化的p轨道垂直于三个sp2杂化轨道所形成的平面。
在形成乙烯分子时:
(1)两个碳原子各以一个sp2杂化轨道以“头碰头”的方式重叠,形成C-Cσ键
(2)每个碳原子上的另两个sp2杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠形成C-Hσ键
(3)两个碳原子上没有参与杂化的p轨道以“肩并肩”的方式重叠形成π键。
sp2杂化轨道和未参与杂化的p轨道 乙烯分子中的键长与键角
形成π键的原子轨道的重叠程度小于σ键,因此其稳定性也小于σ键,容易断裂;
如果组成碳-碳双键的两个碳原子绕π键轴做相对旋转,则π键断裂,因此π键限制了以双键相连的两个原子的自由旋转。
烯烃:链烃分子里含有碳碳双键的不饱和烃叫烯烃。
通式:CnH2n (n≥2)
烯烃的命名
习惯名称:
衍生物命名法:以乙烯为母体,将连在双键上的基团看作取代基。例:
系统命名法:
(1)以包含双键在内的最长碳链为主链,并按主链碳原子数称为某烯,如主链含有六个碳原子,称为己烯,十个以上碳用中文数字表示,再加上碳字,如十五碳烯;
(2)从靠近双键的一端开始,依次把主链碳原子编号,尽可能使双键碳原子编号较小;
(3)把双键碳原子的最小编号写在烯的名称之前,取代基的位置和名称写在最前面。如:
烯烃的顺反异构
顺反异构:
由于双键不能自由旋转,而双键碳上所连接的四个原子或原子团是处在同一平面的,当双键的两个碳原子各连接两个不同的原子或原子团时,就能产生顺反异构体。
例如丁烯,双键上的四个基团在空间就可以有两种不同的排列方式:
丁烯的两种构型中,原子间的连接方式相同,其不同点在于Ⅰ式中两个甲基(氢原子)在双键的同侧,而Ⅱ式中两个甲基(氢原子)在双键的异侧,这种现象的产生是由于双键不能自由旋转,使原子或基团在空间有不同的排列方式,这种异构称为顺反异构,顺反异构属于立体异构的一种。相同的原子(基团)在双键同侧称为顺式构型,在异侧称为反式构型。
上述四个式子中,a、b、d、e分别代表不同的原子或基团。因此,烯烃产生顺反异构的条件是:双键上必须连有不同的原子或原子团。
并不是所有的烯烃都有顺反异构。
只有每个双键碳连有两个不同的原子或基团的烯烃才可能有顺反异构。
例如下面的四个分子,(Ⅳ)没有顺反异构。
顺反异构体的命名法
1.顺、反命名法
对于abC=Cab和abC=Cac这两类化合物,常用顺-反命名法命名。
顺式:相同的两个原子或基团在C=C双键的同侧。
反式:在C=C双键的两侧。例如:
2.Z-E命名法
次序规则:是按照优先的次序排列原子或基团的几项规定。优先的原子或基团排列在前面。规定概括如下:
①按与双键碳原子相连的第一个原子的原子序数减小的次序排列原子或基团,对于同位素,按质量数减小的次序排列;孤对电子排在最后。因此:
I>Br>Cl>S>F>O>N>C>D>H
此处符号“>”表示“优先于”。
②如与双键碳原子直接连接的原子的原子序数相同,就要从该原子后面的原子进行比较,依次外推,直到比较出大小为止。常见基团的优先次序如下:
C(CH3)3>CH(CH3)2>CH2CH3>CH3
③当取代基团为不饱和基团时,应把双键或叁键看做是以单键与多个原子相连接,例如:
按次序规则:
命名时,按照次序规则,比较双键碳原子上所连接的两个原子或基团哪一个优先,优先的两个原子或基团如果是位于双键的同侧,就叫做Z式;如果是位于双键的两侧,就叫做E式。Z,E写在括号里放在化合物名称的前面。例如:
次序规则:-Br>-CH,-Cl>-H,-Br和-Cl在同侧,故为Z型。
(E)-3-甲基-4-乙基-3-庚烯
(Z)-1,2-二氯-1-溴乙烯
烯烃的制法
一、从裂解气、炼厂气中分离
二、醇脱水
1.液相催化脱水:以浓硫酸为催化剂,加热时,醇即脱水生成烯烃。
2.气相催化脱水:以氧化铝为催化剂,加热时,醇的蒸气即在氧化铝的表面上脱水生成烯烃。
三、卤代烷脱卤化氢
卤代烷与浓的强碱醇溶液共