内容正文:
chapter 6
第6章 烯烃 炔烃
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6.13 共轭二烯烃的化学性质
6.13.1 共轭加成反应
6.13.2 聚合与共聚合反应
6.13.3 电环化反应
6.13.4 双烯合成反应
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1. 1,4-加成(共轭加成)
共轭二烯烃的官能团是 ,应该即有单烯烃的性质,又应该有特殊性质。
共轭二烯能进行亲电加成,其加成反应比单烯烃容易,也能进行催化加氢。1,3-丁二烯与一分子亲电试剂加成,生成两种产物:
6.13.1 共轭加成反应
3,4-二溴-1-丁烯
1,2-加成
1,4-二溴-2-丁烯
1,4-加成
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1,2-加成:打开一个π键,试剂加到π键的两个碳原子上,这种加成与单烯烃加成反应一样,称为1,2-加成。
1,4-加成:打开两个π键,试剂加到两个π键的两端碳原子上,中间两个碳原子间形成一个新π键,称为1,4-加成,也称为共轭加成。
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2. 影响1,4-加成的因素
影响因素有反应物结构、试剂和溶剂的性质、产物的稳定性质,反应温度等。
极性溶剂中(40℃) 70% 30%
非极性溶剂中(-15℃) 46% 54%
-80℃ 20% 80%
40℃ 80% 20%
极性溶剂有利于1,4-加成,非极性溶剂有利于1,2-加成。反应温度的影响比较明显,低温有利于1,2-加成,高温有利于1,4-加成。
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反应物结构有影响,2,3-二甲基丁二烯与溴反应,主要得反式-2,3-二甲基-1,4-二溴-2-丁烯:
反应温度也有影响:
80℃
81% 19%
1,2-加成,遵守不对称烯烃加成规律。
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3. 1,4-加成反应的解释
1,3-丁二烯与HCl反应,先加上一个H+生成碳正离子中间体,烯丙基碳正离子稳定,因此主要是生成烯丙基碳正离子:
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可以进行1,2-加成,也可以进行1,4-加成
比 稳定,低温下1,2-加成容易。 的空间位阻小,在极性溶液中主要是1,4-加成。
共振论观点:
分子轨道计算结果:
1,2-加成 1,4-加成
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4. 热力学控制与动力学控制
1,3-丁二烯与HCl加成反应的能量曲线如下:
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第一个过渡态能量较高,是决定反应速率步骤;
第二个过渡态能量较低,决定是1,2-加成还是1,4-加成。
动力学控制:1,2-加成活化能小,低温下反应
速率快,产物由反应速度决定,称为动力学控制。
热力学控制:1,4-加成产物稳定,在较高温度下,
1,2-加成反应活化能与1,4-加成活化能差(DE1,4-
DE1,2)不重要,产物组成由产物稳定性决定,
称为热力学控制。
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较高温度
较高温度
(少)
(多)
1,3-丁二烯与1 mol HBr反应,45℃得到平衡产物:
Br
C
H
3
C
H
C
H
C
H
2
Br
H
C
H
3
C
H
C
H
C
H
2
B
r
45℃
15% 85%
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5. 三键双键共轭体系的1,4-加成
乙烯基乙炔是共轭体系,能与HCl加成:
1,4-加成生成累积二烯烃不稳定,重排得到2-氯-1,3-丁二烯。2-氯-1,3-丁二烯是制备氯丁橡胶的单体。
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1. 1,3-丁二烯齐聚反应
(1) 环二聚反应
共轭二烯烃有两个π键,像单烯烃一样能进行齐聚反应,高聚反应,也可以进行共聚反应。
两分子丁二烯进行1,2-加成的结果
6.13.2 聚合与共聚合反应
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一分子1,2-加成,一分子1,4