第三章 烯烃（课件）-《有机化学》同步教学（武汉大学出版社）

第三章 烯烃 学习目标 o熟悉烯烃的结构，л键形成的特点； o掌握烯烃的同分异构现象及命名方法； o了解烯烃的物理性质及其变化规律； o掌握烯烃的化学性质、鉴别方法及应用。 1 3.1 烯烃的结构 3.1.1 、平面构型： 碳碳双键是烯烃的结构特征。最简单的烯烃是乙烯，物理方法已证明，乙烯分子中两个碳原子和四个氢原子都分布在同一平面上。其中的碳原子具有平面三角形结构，H－C－H键角约为1180，C－C－H键角接近1200，如图3-1所示。 3.1.2、 sp2杂化 烯烃中的碳原子在形成双键时，是由一个2s轨道和两个2p轨道进行了sp2杂化，重新组成三个新的相等的sp2杂化轨道，这种杂化方式称为sp2杂化。三个等同的sp2杂化轨道以平面三角形对称地分布在碳原子的周围，轨道对称轴之间的夹角互成1200。如图3-2所示。 3.1.3、 л键的形成 在乙烯分子中，每个碳原子有三个价键分别处于三个sp2杂化轨道，另一个价键则处于未参加杂化的p轨道，这个p轨道的对称轴与三个sp2杂化轨道所在的平面相垂直。当两个碳原子各以一个sp2杂化轨道沿键轴方向重叠交盖形成一个C－C σ键的同时，每个碳原子上余下的且相互平行的p轨道从侧面重叠交盖成键。组成新的分子轨道，称为л轨道。处于л轨道上的电子称为л电子，这样构成的共价键就叫做л键。 3.1.4、 л键的特点 （1） л键不能单独存在，必须与σ键共存。 （2） л键不能自由旋转。л键不是成键两碳原子沿对称轴重叠交盖的，若碳碳键之间相对旋转，则p轨道的平衡状态将被破坏。 （3）л键易断裂。由于л键是成键两碳原子p轨道从侧面重叠交盖成键，重叠程度小，不如σ键牢固，不稳定而容易断裂，因而л键表现出较大的化学活泼性。也正是由于这个原因，烯烃的化学性质要比烷烃活泼。 3.2烯烃的同分异构现象及命名 3.2.1 烯烃的同分异构现象 1． 构造异构 烯烃的构造异构又分为碳链异构和双键位置异构（即官能团位置的异构）。这两种异构都是由于原子在分子中排列和结合的顺序不同，即成键的顺序不同所引起的。如： 碳键异构： 双键位置异构： 2．顺反异构 由于烯烃分子中碳碳双键不能自由旋转,当连接双键的两个碳原子各连接不同的原子或基团时,就会产生两种不同的排列方式。其中，两个相同基团处于双键同侧的叫做顺式，处于异侧的叫做反式。这种由于碳碳双键上所连接不同基团而形成的排列方式的不同所产生的异构现象叫做顺反异构现象。形成的同分异构体叫做顺反异构体。 如： 3.2.2 烯烃的命名 1．习惯命名法 个别结构简单的烯烃，直接是按照分子中碳原子的数目称为某烯。也可与烷烃那样用“正”、“异”等词头加在烯烃名称之前命名。例如： 2. 衍生命名法 衍生命名法是以乙烯为母体，把其他烯烃看成是乙烯的烷基衍生物来命名。例如： 3. 系统命名法 而对于结构比较复杂，碳原子数较多的烯烃则要采用系统命名法命名。一般步骤为： （1）选择含有碳碳双键且连接支链较多的最长碳链作为母体主链，支链作为取代基，根据主链所含碳原子数目命名为“某烯”。 (2) 在主链碳原子上编号时应从靠近碳碳双键的一端开始。用以标明双键和支链的位次（双键的位次以双键碳原子中编号较小的数字标明，写在“某烯”之前，数字与“某烯”之间用半字线相连）。 (3) 按取代基位次、相同基数目、取代基名称、双键位次、母体名称的顺序写出烯烃的名称。例如： 3.2.3 烯烃的顺反异构体的命名 烯烃的顺反异构体的命名方法有两种：一种是顺反命名法，另外一种是Z/E命名法（又称Z/E标记法）。 1．顺反命名法： 命名时只需将“顺”字和“反”字写在烯烃异构体全称的前面，用半字线“-”相连即可。例如： 2．Z/E命名法： (1) Z/E命名法依据“次序规则”来决定。主要内容如下 ： ① 将与双键碳原子直接相连的原子或基团按其原子序数大小排列。 ② 如果与双键碳原子直接相连的原子序数相同时，再比较相连的第二个原子的大小，依次外推，直到确定较优基团为止。 ③ 当取代基团是含有双键或叁键不饱和基团时，可以认为双键或叁键原子连有两个或三个相同的原子。例如： (2) 分别比较双键两端各自连接的两个原子或基团的优先次序，当两个双键碳原子上的较优原子或基团都处于双键的同侧时，叫做Z式；处于双键的异侧时，则叫做E式。然后将Z或E加括号，放在烯烃名称之前，用半字线“-”与烯烃名称相连，即得全称。例如： 3.3 烯烃的性质 3.3.1 烯烃的物理性质 烯烃的物理性质与烷烃相似，在常温常压下，乙烯、丙烯和丁烯是气体；具有C5～C18的烯烃是液体；C19 以上的烯烃为固体。烯烃的沸点、溶点和相对密度都是随着分子中碳原子数（或