2.1烯烃的结构和异构（课件）-《有机化学》同步教学（化学工业出版社）

烯烃的结构和异构 乙炔的结构 1 2 乙炔的异构 目 录 乙炔的结构 1 2 乙炔的异构 目 录 烯烃：分子中含有碳碳双键（C＝C）的烃称为烯烃。 不饱和烃：分子含有碳碳（C＝C）或者碳碳三键（C≡C）的烃称为不饱和烃。 单烯烃：分子中只含有一个碳碳双键（C＝C）的不饱和烃称为单烯烃，通式：CnH2n（n≥2）。 二烯烃：分子中含有二个碳碳双键（C＝C）的不饱和烃称为二烯烃，通式：CnH2n－2（n≥3）。 分子中含有两个碳原子的烯烃叫乙烯，分子式为C2H4。乙烯是最简单的烯烃，下面我们以乙烯为例来讨论烯烃的结构。 烯烃的结构 根据物理方法测得，乙烯是平面型分子。也就是说，乙烯分子中的两个碳原子和四个氢原子都在同一平面内，其中H—C—C 的键角约为121°，H— C — H的键角约为118°。 一、平面构型 杂化轨道理论认为，乙烯分子中碳原子在形成双键时，一个2S轨道和二个2P轨道进行杂化重新组合，形成了三个全新的轨道，称为SP2杂化轨道。 这三个SP2杂化轨道完全相同，以平面三角形对称地分布在碳原子周围，彼此间的夹角为120°。 二、SP2杂化 一个2S轨道 二个2P轨道 三个SP2杂化轨道 杂化 三、π键 90° P 轨 道 SP2杂化轨道 SP2杂化轨道 SP2杂化轨道 C—Cσ键 三、π键 C—Hσ键 C—Hσ键 C—Hσ键 C—Hσ键 C—Cσ键 C—Cπ键 三、π键 σ键可绕键轴自由旋转，而π键则不能，因为旋转会破坏两个P轨道的平行状态，也就是破坏了π键。由于π键是P轨道从侧面重叠形成的，重叠程度比较小，所以π键不如σ键牢固，容易断裂。也正是由于这个原因，烯烃的化学活性比烷烃大得多。烯烃中除C＝C键外， C—C键、C—H键与烷烃一样，都是σ键。 乙烯的分子模型 乙炔的结构 1 2 乙炔的异构 目 录 烯烃的异构现象 构造异构 顺反异构 一、构造异构 烯烃的构造异构包含碳链异构和双键位置异构。 1、碳链异构 烯烃的碳链异构与烷烃相似，是由于分子中碳原子的排列方式不同而引起的。乙烯和丙烯分子中的碳原子只有一种排列方式，就像甲烷、乙烷和丙烷一样没有异构体。 CH2＝CH2 CH3—CH＝CH2 没有异构体 对于分子中含四个以上碳原子的烯烃，由于碳原子可以按不同的方式进行排列，所以存在碳链异构体。例如，烯烃C4H8就有两种碳链异构体，分别是1－丁烯和2－甲基丙烯（异丁烯）： CH2＝CHCH2CH3 1－丁烯 CH2＝C－CH3 CH3 2－甲基丙烯 2、双键位置异构 烯烃双键位置异构是由于碳碳双键（C＝C）在碳链中的位置不同而引起的。例如，直链烯烃C4H8就有两种双键位置异构体，分别是1－丁烯和2－丁烯： CH2＝CHCH2CH3 1－丁烯 CH3CH＝CHCH3 2－丁烯 3、烯烃构造异构体的推导方法 （1）按照烷烃碳链异构体的推导方式写出所有的碳链异构体。 （2）在所有碳链中可能的位置上依次移动双键的位置。 （3）补上碳链中所有的氢原子。 下面我们以C5H10为例来推导该烯烃的所有构造异构体。 烯烃C5H10构造异构体的推导过程： （1）按烷烃碳链异构的推导方式，该烯烃有A、B、C三个碳链异构体。 × √ √ （2）在所有碳链中可能的位置上依次移动双键的位置。 　　　 ① 在A碳链异构体中移动双键，得到异构体有两个（A1和A2） ② 在Ｂ碳链异构体中移动双键，得到异构体有三个（B1、B2和B3） （３）补碳链中所有氢原子，烯烃C5H10的构造异构体共有五个。 　　　 1－戊烯 ２－戊烯 ２－甲基－1－丁烯 ２－甲基－２－丁烯 ３－甲基－１－丁烯 推导己烯（C6H12）的所有同分异构体 习题一：推导同分异构体 二、顺反异构 由于烯烃中的双键不能自由旋转，所以当两个双键碳原子上都连有不同的原子或基团时，烯烃分子就会产生两种不同的空间排列方式，这种由于原子或基团在空间的排列方式不同所引起的异构现象称为顺反异构。这两种异构体称为顺反异构体。 相同原子或者基团在双键同侧称为顺式构型，异侧称为反式构型。 如２－丁烯的两种空间排列方式（顺－２－丁烯和反－２－丁烯）： 顺反异构条件：同一个双键碳子上所连接的原子或基团必须互不相同，才有顺反异构；只要有一个碳原子上连有两个相同的原子或者基团就没有顺反异构。 A1≠A2并且A3≠A4，有顺反异构 A1＝A2或者A3＝A4，没有顺反异构 例题：指出下列化合物中哪些可能存在顺反异构体，并写出其顺反异构体的构造式 √ × √ 习题二 指出下列化合物中哪些可能存在顺反异构体，并写出其顺反异构体的构造式 $$