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第三章 烯烃

第三章 烯烃. 营口职业技术学院 环境化学工程系. 课型：理论讲授 教学目的： 1. 掌握 sp 2 杂化的特点，形成 π 键的条件以及 π 键的特性。 2. 掌握烯烃的命名方法，了解次序规则的要点及 Z / E 命名法。 3. 掌握烯烃的重要反应（加成反应、氧化反应、 α-H 的反应）。 4. 掌握烯烃的亲电加成反应历程，马氏规则和过氧化物效应。 教学重点 : 掌握烯烃的命名方法，了解次序规则的要点及 Z / E 命名法。 教学难点 : 掌握烯烃的亲电加成反应历程，马氏规则和过氧化物效应。 教学方法 : 理论联系实际、讨论，习题。 课时安排 :4 学时.

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第三章 烯烃

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  1. 第三章 烯烃 营口职业技术学院 环境化学工程系

  2. 课型：理论讲授 • 教学目的： • 1.掌握sp2杂化的特点，形成π键的条件以及π键的特性。 • 2.掌握烯烃的命名方法，了解次序规则的要点及Z / E命名法。 • 3.掌握烯烃的重要反应（加成反应、氧化反应、α-H的反应）。 • 4.掌握烯烃的亲电加成反应历程，马氏规则和过氧化物效应。 • 教学重点:掌握烯烃的命名方法，了解次序规则的要点及Z / E命名法。 • 教学难点:掌握烯烃的亲电加成反应历程，马氏规则和过氧化物效应。 • 教学方法:理论联系实际、讨论，习题。 • 课时安排:4学时

  3. 主要内容 第一节　命名 第二节　结构 第三节　顺反异构 第四节　制法 第五节　物理性质 第六节　化学反应

  4. 烯烃：分子中含碳碳双键（C=C)的不饱和烃。 • 通式:CnH2n 官能团: >C=C< 构造异构体: 1-丁烯 2-丁烯 2-甲基丙烯 双键位于末端的烯烃通常 叫做末端烯烃或α－烯烃

  5. 几个重要的烯基 CH2=CH－ 乙烯基 CH3CH=CH－ 丙烯基 CH=CHCH2－ 烯丙基 CH2=C－ 异丙烯基

  6. §3-1　烯烃的命名法 • 个别烯烃具有习惯命名法 • 简单烯烃通常用衍生命名法来命名。

  7. 由于官能团 （双键）的位置不同引起同分异构现象 • 例1:丁烯的三个同分异构体 • (1) CH3-CH2-CH=CH2 1-丁烯 • (2) CH3-CH=CH-CH3 2-丁烯 • (3) CH3-C=CH2 2-甲基丙烯(异丁烯) • CH3 • 系统命名法： • (1)选择含碳碳双键的最长碳链为主链(母体);幻灯片 8 • (2)碳链编号时,应从靠近双键的一端开始;幻灯片 8 • (3)烯前要冠以官能团位置编号最小的数字;幻灯片 8 • (4)其它同烷烃的命名规则。 • (5)10个碳以上,如29页(1-十八碳烯）。

  8. 2-乙基-1-戊烯 4,4-二甲基-2-戊烯 3-甲基-2-乙基-1-己烯

  9. 习题29页 • 1题（1，3，5） • 2题（1，3） • 3题（1，3，5）

  10. 乙烯分子所有的碳和氢原子都分布在同一平面.乙烯分子所有的碳和氢原子都分布在同一平面. §3-2 乙烯分子的平面结构 双键上的碳采取 sp2杂化,形成处于 同一平面上的三个 sp2 杂化轨道。

  11. 碳原子SP2杂化示意图 1个SP2杂化轨道 = 1/3 s + 2/3 p （SP3轨道？) 1个SP2轨道 每个C原子的3个SP2轨道在同一个面上，互成120℃。

  12. 余下一个未参与杂化的p轨道，垂直于 三个SP2杂化轨道对称轴所在的平面。

  13. 乙烯分子中的π键 乙烯分子中的σ键 乙烯分子  键示意图

  14. π键的特点： • 不如σ键牢固（因p轨道是侧面重叠的） • 不能自由旋转（π键没有轨道轴的重叠） • 电子云沿键轴上下分布，不集中，易极化， 发生反应。 • 不能独立存在。

  15. §3-3烯烃的顺反异构 一、顺反异构（构型异构）立体异构的一种，由于双键不能自由旋转引起的，也称为几何异构。（以后还会讲到另一种情况，环状化合物） 顺- 2 -丁烯 反- 2 -丁烯 反式异构体 顺式异构体 反异构体产生的条件： ⑴ 分子不能自由旋转(否则将变成另外一种分子)。 ⑵ 双键上同一碳上不连有相同的原子或基团。

  16. 二、顺反异构体的命名 1.顺–反命名法：“顺”或“反” 加于系统命名法的最前面。 顺 - 2 - 戊烯反 - 2- 戊烯 但是，如果双键上四个取代基均不相同时， 处理起来就比较麻烦，例如：

  17. 2.Z、E命名法： 双键上四个取代基均不相同时，应用 Z、E命名法： • 按照次序规则，两个双键碳上次序较大的原子或基团在同一侧的称为 Z型。 • 按照次序规则，两个双键碳上次序较大的原子或基团在两侧（相反方向）的称为E型。 • Z：德文，Zusammen，同侧之意； • E：德文，Entgegen，异侧之意

  18. (E) - 3- 甲基 - 2- 戊烯 (Z) - 3- 甲基 - 2- 戊烯

  19. 次序规则： • 与双键碳原子直接相连的原子按原子序数大小排列, • 大者 “较优”。 Z-2-氯-2-丁烯 E-2-氯-2-丁烯

  20. (b) 如与双键碳原子直接相连的原子的原子序数相同, 则需再比较由该原子外推至相邻的第二个原子的原子序数，如仍相同，继续外推，直到比较出 “较优” 基团为止。 E-3-甲基-4-异丙基-3-庚烯

  21. Z、E命名法一般与顺反命名法相一致，比如上面几个例子。但也有不一致的。Z、E命名法一般与顺反命名法相一致，比如上面几个例子。但也有不一致的。 例如： 如按顺反命名应该为：顺-3-甲基-2-戊烯 按Z、E命名法应该为：E-3-甲基-2-戊烯

  22. 如果分子中有两个以上双键时，并且双键的每一个碳上均有不同的两个原子或基团，这种情况在命名时，每一个双键都要进行顺反或Z、E说明。如果分子中有两个以上双键时，并且双键的每一个碳上均有不同的两个原子或基团，这种情况在命名时，每一个双键都要进行顺反或Z、E说明。 例如： （2E，4E）-2，4-己二烯

  23. 书上例题 • 习题34页-4,5

  24. §3-4烯烃的制备 一、工业制法: 1.石油裂解2.由醇脱水 二、实验室制法 1．醇脱水 2．卤代烃脱卤化氢 习题35页-6

  25. §3-5烯烃的物理性质 (1) 含2~4个碳原子的烯烃为气体,5~18个碳原子的烯烃为液体. (2)α-烯烃(即双键在末端的烯烃)的沸点和其它异构体比较,要低. (3)直链烯的沸点要高于带支链的异构体,但差别不大. 幻灯片 26 (4)顺式异构体的沸点一般比反式的要高;而熔点较低.幻灯片 26 (5)烯烃的相对密度都小于1.幻灯片 27 (6)烯烃几乎不溶于水,但可溶于非极性溶剂(戊烷,四氯化碳,乙醚等).

  26. §3-5烯烃的物理性质

  27. §3-6 烯烃的化学反应 （一）加成反应 （二）聚合反应 （三）氧化反应 （四）-氢卤代反应

  28. 反应主要表现在官能团Ｃ＝Ｃ双键上，以及-H（直接和官能团相连的C原子叫-C, -C上的H原子叫 -H。） 一、 加成反应 在反应中π键断开，双键上两个碳原子和其它原子团结合，形成两个σ-键的反应称为加成反应。 1. 催化加氢 +435)-828 = -129 kJ·mol-1 催化加氢是一个放热反应。

  29. 常用Pt铂,Pd钯,Ni镍做催化剂 ，烯烃与氢加成生成烷烃。 CH2=CH2 + H2催化剂CH3-CH3 R+ CH=CH2 + H2 R-CH2-CH3 催化剂 一般认为是通过催化剂表面上进行的，又称表面催化。 其反应历程可表示如下： 催化加氢的应用：（1）可精制汽油或石油产品。 （2）可测定化合物的不饱和度。

  30. 2.加氯或溴 CH2=CH2 +Cl-Cl  CH2Cl-CH2ClH= -171kJ/mol CH2=CH2 +Br-Br  CH2Br-CH2BrH= -69kJ/mol 此反应现象是：溴的红棕色消失,用于检验烯烃、炔烃及其他含有碳碳双键的化合物。 卤素的活性：Cl2＞Br2

  31. 3.加HX CH2=CH2 + HX CH3CH2-X • 不对称烯烃的加成产物遵守—马氏规则(马尔科夫尼科夫) • 卤化氢与不对称烯烃加成时,可以得到两种不同的产物,但其中之一为主.即加成时以H原子主要加到含氢较多的双键C原子上,而卤素原子则加到含氢较少或不含氢的双键碳原子上。 HX的反应活性：HI > HBr > HCl

  32. 过氧化物效应 • 当有过氧化物（如 H2O2, R-O-O-R等）存在时，不对称烯烃与HBr的加成产物不符合马氏规则（反马氏规则）的现象称为过氧化物效应。 （自由基加成）

  33. 4. 加H2SO4（间接水合法） 硫酸氢乙酯水解生成乙醇，加热则分解成乙烯。 不对称烯烃与硫酸（H2SO4）加成的反应符合马氏规则。

  34. 5.加水反应 烯烃直接水合生成醇的反应需在酸催化下进行(常用 的酸为硫酸或磷酸)。 烯烃直接水合，除乙烯得到乙醇外，其它烯烃都将得到仲醇或叔醇(间接水合法也具有同样的规律)。

  35. 6.加次氯酸：HOCl（氯与水混合物） 2- δ- δ+ 1-氯-2-丙醇 反应遵守马氏规则，因卤素与水作用成次卤酸（H-O-Cl）,在次卤酸分子中氧原子的电负性较强，使之极化成，氯成为了带正电荷的试剂。

  36. 二、聚合反应 烯烃在少量引发剂或催化剂作用下，键断裂而互相加成，形成高分子化合物的反应称为聚合反应。 聚乙烯是一个电绝缘性能好，耐酸碱，抗腐蚀，用途广的高分子材料（塑料）。

  37. TiCl4-Al(C2H5)3称为齐格勒（Ziegler 德国人）、纳塔（Natta 意大利人）催化剂。 1959年齐格勒-纳塔利用此催化剂首次合成了立体定向高分子，人造天然橡胶。为有机合成做出了具大的贡献。为此，两人共享了1963年的诺贝尔化学奖。

  38. 三、氧化反应 1、氧化剂（高锰酸钾）氧化： 1) 用稀的碱性KMnO4氧化，可将烯烃氧化成邻二醇。 反应中KMnO4褪色，且有褐色MnO2沉淀生成。故此反应可用来鉴定不饱合烃。 此反应生成的产物为顺式-1，2-二醇，可看成是特殊的顺式加成反应。

  39. 2）用酸性KMnO4氧化 反应的用途： 1.鉴别烯烃， 2.制备一定结构的有机酸和酮， 3.推测原烯烃的结构。

  40. 补充题 已知经高锰酸钾酸性条件下氧化后生成的产物，推测厡烯烃的结构。 （1）CH3CH2COOH + CO2 + H2O CH3CH2CH = CH2 （2）CH3CH2 C= CO + CH3COOH CH3 CH3CH2 －C= CHCH3 ∣ CH3

  41. 四、α-H的反应 双键是烯烃的官能团，凡官能团的邻位统称为α位，α位（α碳）上连接的氢原子称为α- H（又称为烯丙氢）。α- H由于受C=C的影响，αC-H键离解能减弱。故α- H比其它类型的氢易起反应。 1、α-H的卤代反应（高温或光照） 高温下主要发生取代（＞300℃） 低温下主要发生加成（＜300℃）幻灯片 31

  42. 2、α-H的氧化反应

  43. §3-8 聚乙烯和聚丙烯

  44. 习题41页-7、8、9作业48页-17 18（2、4）19（2、4）

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