有机无机化学化工热力学教学课件第03烯烃

1第三章作业（P63）2、(1—5、7)3、(2、6、8)5、6、10、12、15。2第三章烯烃(Alkene)3本章重点与难点烯烃的顺反异构与Z/E命名法；烯烃的制备方法；烯烃的化学性质；烯烃各反应的机理；烯烃的鉴定；4

分之中具有一个碳碳双键的开链不饱和烃叫做烯烃。通式为CnH2n.3.1烯烃的构造异构和命名例1：丁烯的三个异构体(1)CH3-CH2-CH=CH21-丁烯(2)CH3-CH=CH-CH32-丁烯5例2：戊烯的五个个异构体(1)CH3-CH2-CH2-CH=CH21-戊烯，或戊烯(2)CH3-CH2-CH=CH-CH32-戊烯如双键位置在第一个碳上,双键位置数据可省略。6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3.2烯烃的结构3.2.1乙烯的结构(1)乙烯分子所有的碳和氢原子都分布在同一平面。7sp2杂化轨道和乙烯的

键(2)sp2杂化轨道与σ－键的形成角度数据同教材不同8碳原子上未参加杂化的p轨道，它们的对称轴垂直于乙烯分子所在的平面,它们相互平行以侧面相互交盖而形成

键。

键不能自由旋转.(3)p轨道与π－键的形成9组成

键的电子称为

电子;组成

键的电子称为

电子;

成键轨道

*反键轨道乙烯的成键轨道和

*反键轨道乙烯的成键轨道和

*反键轨道形成示意图10

键电子云集中在两核之间，不易与外界试剂接近;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，易受亲电试剂攻击，所以双键有亲核性。C-C键C-C

键电子云不易与外界接近电子云暴露在外.易接近亲电试剂(4)碳碳单键和双键电子云分布的比较11乙烯的键形成示意图12甲烷的H-C-H键角109.5ºC-C单键长:0.154nmC=C双键键长:0.133nm断裂乙烷C-C

单键需要

347kJ/mol(83kcal/mol)的能量；断裂双键需要611kJ/mol（146kcal/mol）的能量;说明碳碳

键断裂需要264kJ/mol(63kcal/mol)的热量。π键使烯烃有较大的活性(5)乙烯的结构对键长、键角的影响133.2.1顺反异构现象由于双键不能自由旋转，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。注意：所谓双键不能自由旋转，是有条件的，即通常条件。143.2.1顺反异构现象（续）条件:—构成双键的任何一个碳原子上所连接的两个原子或基团都要不同;只要任何一个双键上的同一个碳所连接的两个取代基是相同的,就没有顺反异构.命名:在前加一顺(cis-)或反(trans-)字表示.

顺式(两个相同基团处于双键同侧)反式(异侧)15注意:

只要任何一个双键上的同一个碳所连接的两个取代基是相同的，就没有顺反异构。

顺反异构体，因几何形状（结构）不同，物理性质不同。因为下面两个化合物是同一个化合物，而不是顺反异构体16有顺反异构个体的烯烃命名举例173.3Z-E标记法IUPAC规定:Z-Zusammen-表示“共同”

E-Entgegen-表示“相反”18Z-“小”的取代基(a和

b)在双键的同侧;E-“小”的取代基(a和

b)在双键的不同侧。a,a’,b,b’为次序,由次序规则定。同碳上下比较注意：顺、反与Z、E没有任何对应关系。193.4烯烃的来源和制法3.4.1烯烃的工业来源和制法炼厂气分离；石油的裂解：

CnH2n+2

CH4+CH2=CH2+CH3-CH=CH2+其它3.4.2烯烃的实验室制法203.4.2烯烃的实验室制法（续）213.5烯烃的物理性质（自学）学习物理性质的两条主线：1.随碳原子的数目的递变规律；2.与同碳数其它类别化合物比较；(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)末端烯烃沸点比其它异构体要低；(3)直链烯的沸点要高于带支链的异构体,但差别不大；(4)顺式异构体的沸点一般比反式的要高；而熔点较低；(5)烯烃的相对密度都小于1；(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)。223.6烯烃的化学性质碳碳双键断裂乙烷C-C

单键需要347kJ/mol（83kcal/mol）.断裂双键需要611kJ/mol（146kcal/mol）；说明碳碳

键断裂需要264kJ/mol（63kcal/mol），

键稳定性较

键差，因而化学性质活泼。烯烃在起化学反应时往往随着一条

键和一条键的断裂又生成两个新的

键，相当于一条

键转化为一条键，故多为放热反应。233.6.1催化氢化常用催化剂Pd、Pt、Ni，反应是放热的。RaneyNi：用NaOH处理Ni-Al合金得到的一种高效催化剂。烯烃催化氢化需要的压力不是很高。24

催化氢化反应是放热反应，双键的能量越高，放出的热量越高，因此经常用催化氢化时所放出的热量(氢化热)来衡量不同双键的能量高低（稳定性）。253.6.1亲电加成双键具有暴露于分子平面的电子云，因而易受到亲电试剂的进攻。(1)与卤化氢(HX)的加成

X=Cl，Br，I；与HI的加成比较特殊。试剂：可以使用干燥的HX；也可用浓酸+X-；

Markovnidov规则(马氏规则)

马氏规则的局限性。26与HX的加成举例：烯烃与HX加成反应的机理27不遵从马氏规则的反应

带有双键的化合物与HX加成是否遵从马氏规则，取决于正碳离子的稳定性，而正碳离子的稳定性取决于双键化合物自身的结构。28

应注意到如果使用H2SO4+X-作试剂，随着X-的不同，浓硫酸的浓度和加热速度均不同。马氏加成与马氏（加成）产物反马氏加成与反马氏(加成)产物正碳离子(也称碳正离子）的结构29(2)与硫酸(H2SO4)的加成1.加成规则和机理与HX是相同的；2.该反应可以用于制备醇，称为烯烃的间接水合法。3.优点：对烯烃要求低；缺点：环境污染、设备腐蚀。30(3)与水(H2O)的加成此法称为直接水合法，H3PO4是催化剂而不是试剂；该法的优点是显而易见的，但缺点是对烯烃的要求较高。31(4)与卤素(X2)的加成

X=Cl,Br；需要非极性有机溶剂，如CCl4等。反式加成。此反应的重要用途：1.产物邻二卤代烃是合成炔烃或共轭二烯烃的前体；2.Br2-H2O或Br2-CCl4鉴定烯烃的存在；但不能区分究竟是烯烃还是炔烃。所以，鉴定往往不能仅靠一个试剂。本机理与教材中的机理是不同的，目前在争论中。32(5)与次卤酸(HO-X)的加成

X=Cl,Br

实际上所用的HO-X是X2+H2O。因此，产物中既有与HO-X的加成产物，又有与X2加成的产物。不对称烯烃与HOX加成时，-X加成到含氢较多的碳上。广义Markovnidov规则：带正电荷部分加成到含氢较多的碳上。333.6.3游离基加成—过氧化物效应链终止反应及其产物是什么？341.烯烃与H-Br的游离基加成是反马氏加成；2.游离基加成反应物必须是HBr，且必须有光或过氧化物为条件；如果不符合这个条件，则一律进行亲电加成。HCl不能发生游离基加成是因为H-Cl键太强，因此不能发生链增长的第二步；而HI不能发生游离基加成是因为C-I键太弱，所以不能发生链增长的第一步。353.6.4硼氢化-氧化反应3637

硼氢化的产物可不必分离直接进行氧化反应，方便、高效。383.6.5氧化反应以后各章不再讲解完全氧化。但应知道完全氧化的基本知识。一般H

H2O，C

CO2，XHX等等。39403.6.6臭氧化-还原反应如不加控制，臭氧化反应产物与KMnO4氧化产物完全相同。但有Zn+H+存在时，可使反应停留在醛和酮的阶段，对推断结构极为有利，因为醛和酮本身容易推断结构