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烯烃的化学性质递变顺序 [化学]烯 烃.ppt

2025年10月14日 15:58:44      来源:石家庄环保设备有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:7

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6.了解有关石油化工方面的知识。1.掌握烯烃的结构,即双键的形成过程;2.掌握烯烃的同分异构、命名及次序规则;3.理解烯烃的物理性质,掌握烯烃的化学性质;4.掌握烯烃的亲电加成反应历程、碳正离子的稳定性和马氏规则,理解自由基型的加成反应历程;5.掌握烯烃的制备方法,了解一些重要烯烃的用途;教学要点:教学要点:烯烃的定义:分子中含有碳碳双键(C=C)的不饱和烃叫烯烃。官能团:C=C分类:据分子中双键数目单烯烃,通式:C2n二烯烃多烯烃实验表明乙烯的结构为:所有原子在同一平面,每个碳原子只和三个原子相连,键角120。610kJ/mol(C—C345.6kJ/mol),双键的键能两个单键键能之和:345.6691.2kJ/mol0.133nm(C—C0.153nm),不是单键的1/2。0.133nm0.108nm0.109nm0..30.109nm不饱和:即有机物分子中与碳原子数相等的开链烷烃相比较,氢原子的数目少于开链烷烃的氢原子数。轨道的对称轴分布在同一平面上,以碳原子为中心指向三角形的顶点,夹角120。未杂化的2p轨道保持原来形状,垂直于三个sp道所在的平面。乙烯分子轨道和4个氢重叠形成4个C-Hs键。

5个s键在同一平面。2个碳各剩余一个p轨道,其对称轴垂直于5个σ键所在的平面,且互相平行,侧面(肩并肩)重叠,形成p轨道。键电子云对称地分布在平面上下)键旋转受阻:键无对称轴,双键相连的两个碳原子不能自由旋转(破坏键需要264.4kJ/mol的能量)。键的稳定性:键是两个p轨道侧面重叠而成,重叠程度小,不如s键牢固,容易破裂。电子云具有较大的流动性,易受外界电场的影响而极化。双键的键长:两个碳原子之间增加1个键,两对电子对原子核的束缚力增加,碳原子靠得更近,双键键长比单键短。键的特点:碳碳单键和双键电子云分布的比较C-C电子云不易与外界接近电子云暴露在外.易接近亲电试剂a:s键电子云集中在两核之间,不易与外界试剂接近b:双键是由四个电子组成,相对单键来说,电子云密度更大;且构成键的电子云暴露在乙烯分子所在的平面的上方和下方,易受亲电试剂(s存在的情况σ键可以单独存在,并存在于任何含共价键的分子中。b.成键原子轨道σ键在直线上相互交盖σ键与键的异同c.电子云的重叠及分布情况σ键重叠程度大,有对称轴,呈圆柱形对称分布,电子云密集在两个原子之间,对称轴上电子云最密集。π键不能单独存在,必须与σ键共存,可存在于双键和叁键中π键相互平行而交盖π键重叠程度较小,分布成块状,通过键轴有一个对称面,电子云较扩散,分布在分子平面上、下两部分,对称面上电子云密集最小。

键的性质σ键键能较大,可沿键轴自由旋转,键的极化性较小。π键键能较小,不能旋转,键的极化性较大。化学性质σ键较稳定;π键易断裂,易氧化,易加成。f.σ键:两个原子间只能有一个σ键。π键:两个原子间可有一个π键或两个π键。一、烯烃的同分异构现象碳架异构顺反异构(官能团)位置异构构造异构CH-CH=CH-CH顺式(两个相同基团处于双键反式(两个相同基团处于双键由于双键不能自由旋转双键不能自由旋转,当双键的两个碳原子各连接不同的原子或基团时,可能产生不同的异构体.产生顺反异构的条件:分子中存在着限制碳原子自由旋转的因素,如双键或环;不能自由旋转的原子上连接2个不相同的原子或基团。只有ab和cd时,才有顺反异构。任何一个双键碳上若连接两个相同的原子或基团,则只有一种结构.顺反异构体,因几何形状(结构)不同,物理性质不同。二、烯烃的命名选择含双键的最长碳链为主链,根据碳的数目称为某烯。2.编号从离双键最近的一端编号。3.标双键位次将双键两个碳原子中位次较小的编号,写在烯烃的前面。4.取代基的表示方法与烷烃相同5-甲基-3-丙基-2-己烯CHCHCH次一一标出,编号要尽可能给不饱和键以的数字。

5-甲基-1,4-己二烯a.双键两个碳原子上连接的两相同的基团在同侧为顺式,在异侧为反式。名称前附以顺或反,用短线连接。ClCH顺-2-戊烯反-2-氯-2-戊烯b.双键两个碳原子所连接的4个基团不相同时,采用Z、E命名法。Z:“同一侧”,E:“相反”。(Z)构型(E)构型基团优先次序:优先基团在双键的同侧优先基团在双键的异侧Z-E标记法----次序规则:(1)首先由和双键碳原子直接相连原子的原子序数决定,大的在前:(2)若双键碳原子直接相连原子相同时,则比较以后的原子序数(CH-CH-CH(3)取代基为不饱和基团,应把双键或三键原子看成是它以单键和两个或三个相同的原子相连:(Z)-3-甲基-2-戊烯注意:顺式不一定是Z构型;反式不一定是E构型.(Z)-1-氯-1-溴-1-丁烯(Z)-3-甲基-4-溴-3-己烯(Z)-3,4,4-三甲基-2-戊烯5.顺式异构体的沸点一般比反式的要高;而熔点较低.2.熔点和沸点随碳原子数目的增大而增大.1.室温,24个C为气体,518个为液体,19以上为固体.双键在链端的直链烯烃的沸点和双键在碳链中间的直链烯烃异构体比较前者要低4.直链烯烃的沸点要高于带支链的异构体,但差别不大.6.烯烃的相对密度都小于1.7.烯烃几乎不溶于水,但可溶于非极性溶剂.沸点(与分子的极性有关)熔点(与分子的对称性有关)3.70.88-138.9-105.6第四节烯烃的化学性质一、亲电加成反应典型反应:加成反应加成反应----在反应中键断开,两个不饱和碳原子和其它原子或原子团结合,形成两个s键。

烯烃易给出电子,容易被缺电子的物种进攻(缺电子的物种如:正离子、易极化的双原子分子、Lewis酸等亲电试剂)亲电加成反应---亲电试剂进攻反应物分子而发生的加成反应。凡是能接受外来电子对的叫做酸;凡是能给出电子对的为碱。Lewis酸碱:与酸的加成HXC-C(1)与卤化氢的加成干燥的卤化氢气体直接通入烯烃;或者在具有适度极性的溶剂中(CS,石油醚或冰醋酸)进行。浓、浓氢溴酸可和烯烃直接起反应(和碘化氢的加成也可使用能在反应过程中生成的碘化氢,如磷酸与的混合物与烯烃反应);浓盐酸需在催化剂存在下起反应。反应活性:工业生成氯乙烷氯化铝的作用是促进的解离以生成质子,加速反应进行。不对称烯烃和酸加成时,酸中的氢原子(带正电性部分的基团)主要加到含氢较多的双键碳原子上。称为马尔科夫尼科夫规则,简称马氏规则。经验规则经验规则带正电荷的原子总是加到含氢较多的双键的碳上,而带负电荷的原子主要加到含氢较少的双键碳原子上。区位专一性(regio-):反应中键的形成或断裂有两种以上取向而只有一种产物生成者。区位选择性(regio-):有一主要产物生成者。

CHCHOH间接水合法制醇:乙醇,异丙醇,叔丁醇等(而伯醇不能由此方法制得)。含小量烯烃时分离提纯:分离烷烃和烯烃。直接水合法(条件较高): HOHCH -硅藻土300,7MPa 2.与卤素的加成 烯烃与卤素的加成反应可以制备邻---二卤代物。 红棕色无色 检验碳碳双键 氟与烯烃反应太剧烈,使碳链断裂。碘与烯烃难加成(可逆), 一般采用氯化碘(ICl)或溴化碘(IBr)试剂进行反应。 反应活性:F 二、自由基加成反应在光照或过氧化物(如H ,ROOR)存在下,氢溴酸与不对称烯烃反应时,加成取向为反马氏规则。 无光照和ROOR 光照或马氏规则 反马氏规则 此反马氏加成反应为自由基加成反应。 链引发: 过氧化物如过氧化二苯甲酰,受热分解为苯甲酰氧自 由基,或苯自由基,促进溴化氢分解为溴自由基。 6080 链增长:溴自由基与不对称烯烃加成后生成一个新的自 由基,新自由基与另一分子HBr反应生成一卤 代烷和一个新的溴自由基。 R-CH=CHBr H-CHBr H-CHBr HBr RCH CH Br Br 反马氏加成产物链终止: 两个自由基相互结合使链反应终止。 BrRCH-CH H-CHBr Br R-CHBr-CH Br 只有烯烃和HBr在光照或过氧化物存在下才发生反马氏加成。

过氧化物或光照对 HCl和HI的加成方式没有影响。 H-Cl键的解离能(431kJ/mol)比H-Br键 (364kJ/mol)的大,较难产生Cl, H-I键的解离 能(297kJ/mol)虽小,较易产生I,但I的活泼 性差,难与烯烃迅速加成,却易自相结合为碘 分子。 三、催化氢化反应 和氢化热 催化剂的作用:降低烯烃加氢的活化能。 大部分催化加氢是顺 式加成。 在进行催化加氢时,常将烯烃先溶于适当的溶剂(如乙醇,乙酸等),然后和催化剂一起在搅拌下 通入氢气。催化剂一般制成高度分散的粉末状,还 负载于载体.大部分催化加氢都是顺式加成,即新的 碳氢s键都形成于双键的同侧。 烯烃制备烷烃--用于汽油、油脂的氢化 烯烃的分析--进行氢化从消耗 的摩尔数定量测定双键数目 应用: 四、氧化反应 1.用KMnO4或OsO 氧化碱性或中性的KMnO 水溶液和烯烃反应,KMnO OHOH 鉴定不饱和烃 该反应可制备顺式邻二醇,但由于生成的二元醇可进一步 被氧化,反应条件不易控制,收率低。可用OsO 代替,收率提高,生成顺式产物,但OsO 价格昂贵且有毒。烯烃在酸性的KMnO 溶液中氧化,进行得更快,得到碳链断裂的氧化产物。

氧化后CH 因氧化产物在双键处断裂而成,因此可通过氧化产物的结构推导原烯烃的结构,即把产物酸、酮的氧去掉,剩余部分以 双键的形式相连接。 用途:a.鉴别不饱和烃。(两种方法) b.确定分子结构。 ,现象:红棕色褪去。用KMnO ,现象:紫红色褪去,变成无色。用KMnO CHCH=CH CHCH=CH 催化氧化Ag 以氧化钼与氧化铋或磷钼酸铋为催化剂,使丙烯与氨和氧(空气)发生作用,可以合成丙烯腈。 五、聚合反应一定条件下,烯烃分子可以彼此相互加成,由多 个小分子结合成大分子的反应。聚合后的产物称 聚合物,参加反应的小分子叫单体。 n为聚合度nCH 温度,压力(聚丙烯) (聚乙烯) 六、a氢的自由基卤代反应 离子型进攻-加成反应 游离基型进攻-取代反应 烯烃与卤素的加成反应是在低温或黑暗中,一般在液相中进 行,有利于离子型反应的条件。 烷烃的卤代反应是在高温或紫外光照下并在气相中进行,有 利于游离基型反应的条件。 乙烯氢烯丙氢(allylic )- a-H. CH 离子型加成反应游离基型取代反应 烯烃中游离基取代反应和烷烃中的取代反应有相同 的机理: BrBr CH=CH-CH CH=CH-CH CH =CH-CH Br 若希望在较低温下进行反应,常用N-溴代丁二酰亚胺(NBS)做溴化剂,NBS与取代中生成的溴化氢反应,提供恒定的低 浓度的溴(如溴浓度高,则主要发生加成反应): +HBr+Br 产生的溴在光或引发剂下,产生起始的Br来使 反应进行。 瓦尔-齐格勒(Wohl-Ziegler)反应 烷基氢乙烯氢 C-H键的解离能(kJmol -1 C-H键的解离能大小顺序:烯丙H

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