有機(jī)化學(xué)不飽和烴市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第三章 不飽和脂肪烴Alkenes第1頁(yè)第1頁(yè)*2分子中含有碳碳雙鍵(C=C)烴，結(jié)構(gòu)通式：CnH2n 如：乙烯丙烯2-戊烯3.1 烯烴第2頁(yè)第2頁(yè)*33.1.1 乙烯烴結(jié)構(gòu) 第3頁(yè)第3頁(yè)*4一、sp2雜化三個(gè)sp2雜化軌道在空間分布 未雜化pz軌道第4頁(yè)第4頁(yè)*5P-軌道SP2-雜化軌道二：軌道圖第5頁(yè)第5頁(yè)*6三、乙烯分子形成兩個(gè)碳原子各拿出一個(gè)雜化軌道形成C-C鍵，其余雜化軌道與氫原子形成C-H鍵，兩個(gè)碳原子未參與雜化軌道互相平行重疊，成鍵。電子云分布在平面上下兩側(cè)第6頁(yè)第6頁(yè)*7四-鍵鍵能、鍵長(zhǎng)(乙烷單鍵旋轉(zhuǎn)所需能量為12.1 kJ/mol)鍵無(wú)軸對(duì)稱，不能自由旋轉(zhuǎn) ；鍵電子云流動(dòng)性更

2、大 。普通情況下雙鍵不能自由旋轉(zhuǎn)鍵長(zhǎng)：0.134 nm 0.153 nm 第7頁(yè)第7頁(yè)*8烯烴結(jié)構(gòu)特性sp2雜化-鍵C=C鍵長(zhǎng)比CC短存在順?lè)串悩?gòu)第8頁(yè)第8頁(yè)*9 烯烴命名要點(diǎn)主鏈應(yīng)含雙鍵主官能團(tuán)位號(hào)盡也許小烯烴存在位置異構(gòu)，母體名稱前要加官能團(tuán)位號(hào) C10稱“某碳烯”3.1.2 命名和異構(gòu)第9頁(yè)第9頁(yè)*10一、 系統(tǒng)命名法 選擇含雙鍵最長(zhǎng)碳鏈為主鏈 ；2-乙基-1-戊烯 3-甲基-2-乙基-1-己烯第10頁(yè)第10頁(yè)*11一、 系統(tǒng)命名法 （續(xù)）(3)寫出名稱，標(biāo)明雙鍵位置，其它與烷烴相同。 十一個(gè)碳原子以上叫“某某碳烯”(2)主鏈編號(hào)，使雙鍵編號(hào)盡也許??； 1 2 3 4 5 61 2 3

3、4 5 66 5 4 3 2 16 5 4 3 2 13，5-二甲基-2-己烯2，4-二甲基-3-己烯第11頁(yè)第11頁(yè)*12（4） 含有多個(gè)雙鍵化合物，其數(shù)目用基數(shù)詞如二（雙）烯（ -diene)、三烯（-triene)、四烯（- tetraene) 命名，并指出烯烴碳原子位置，詞尾為幾烯。如2，4-已二烯第12頁(yè)第12頁(yè)*13乙烯基 2-丁烯基 1-甲基乙烯基（異丙烯基） 丙烯基 烯丙基（5）. 常見烯基第13頁(yè)第13頁(yè)*143 2 13 2 112 3 43 2 14 5 6 71-丁烯 （I）2-甲基-1-丙烯（異丁烯）（II）2-丁烯 （III）3-丙基-2-庚烯 （IV）碳鏈異構(gòu)（I

4、）和（II）；官能團(tuán)位置異構(gòu)（I）（III）課堂練習(xí)第14頁(yè)第14頁(yè)*15 二異構(gòu)現(xiàn)象：（相同分子式，不同結(jié)構(gòu)）1.碳鏈異構(gòu)：和烷烴一樣，如：1丁烯和甲基丙烯(異丁烯)：2.官能團(tuán)位置異構(gòu)：因?yàn)殡p鍵位置不同所產(chǎn)生異構(gòu)，如： 3. 立體異構(gòu)：因?yàn)殡p鍵兩個(gè)不能繞鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)，造成相連基團(tuán)在空間不同排列方式，產(chǎn)生異構(gòu)現(xiàn)象：順?lè)串悩?gòu)(幾何異構(gòu)）。第15頁(yè)第15頁(yè)*16Cis-Trans Isomerism in Alkenes順?lè)串悩?gòu) 相同基團(tuán)在雙鍵同側(cè)為順式，不同側(cè)為反式(順)2丁烯(沸點(diǎn)3.7 0C) (反)2丁烯(沸點(diǎn)0. 9 0C) 第16頁(yè)第16頁(yè)*17The E, Z Designation

5、Z, E異構(gòu) 依據(jù)次序規(guī)則，較大基團(tuán)在同側(cè)為Z型，不同側(cè)為E型Z-型E-型第17頁(yè)第17頁(yè)*18順序規(guī)則主要內(nèi)容原子序數(shù)大順序大，原子序數(shù)小順序小，同位素中質(zhì)量高順序大 。I Br Cl S P F O N C D H 假如原子團(tuán)第一個(gè)原子相同，則比較與它相連其它原子（第二個(gè)原子）原子序數(shù)大小 ，其它依次類推 。含有雙鍵或叁鍵原子團(tuán)，能夠認(rèn)為連有二個(gè)或三個(gè)相同原子 。第18頁(yè)第18頁(yè)*19指出下列化合物構(gòu)型第19頁(yè)第19頁(yè)*20順-（E-） 反-（Z-）第20頁(yè)第20頁(yè)*21Z-Z- (E) - (Z)-第21頁(yè)第21頁(yè)*22命名時(shí)：按順序規(guī)則比較雙鍵所連兩原子或基團(tuán)優(yōu)先順序，優(yōu)先兩基團(tuán)在同側(cè)

6、，叫Z式，在兩側(cè)叫E式。順-3-甲基-4-乙基-3-庚烯(E)-3-甲基-4-乙基-3-庚烯反-1,2-二氯-1-溴乙烯(Z) -1,2-二氯-1-溴乙烯第22頁(yè)第22頁(yè)*23（Z）-2-氯-2-戊烯 （E）-3-甲基-4-異丙基-3-庚烯課堂練習(xí)：命名下列化合物3-乙基-2-戊烯 2-甲基-1，1-二氯-戊烯 第23頁(yè)第23頁(yè)*24三 順?lè)串悩?gòu)產(chǎn)生條件：有限制旋轉(zhuǎn)原因；如雙鍵雙鍵碳原子所連兩個(gè)基團(tuán)必須不相同。相同基團(tuán)在同側(cè)，叫順式；在不同側(cè)叫反式；abC = Cab ; abC = C ac ; abC = Ccd有順?lè)串悩?gòu)；aaC = Cab ; aaC = Ccd 沒有順?lè)串悩?gòu)。順式反式

7、第24頁(yè)第24頁(yè)*25假如烯烴分子中有一個(gè)以上雙鍵，并且每個(gè)雙鍵上所連基團(tuán)都有Z，E兩種構(gòu)型時(shí)，在必要時(shí)則需標(biāo)明所有這些雙鍵構(gòu)型。如（2Z，4E）-2，4-已二烯第25頁(yè)第25頁(yè)*26四 “構(gòu)型”與“構(gòu)象”比較相同點(diǎn)：都是用來(lái)描述分子中各原子或基團(tuán)在空間不同排列不同點(diǎn)：1. 定義： 構(gòu)型：因?yàn)橄拗圃虼嬖?，使得連接在兩個(gè)碳上原子或原子團(tuán)在空間位置上不同排列方式，為構(gòu)型構(gòu)象：分子中各原子或基團(tuán)在空間不同排列方式能夠經(jīng)過(guò)單鍵旋轉(zhuǎn)而相互轉(zhuǎn)化。第26頁(yè)第26頁(yè)*27四 “構(gòu)型”與“構(gòu)象”比較（續(xù)）不同點(diǎn)：1. 定義： 2. 構(gòu)型分子間轉(zhuǎn)化需經(jīng)過(guò)鍵斷裂和再形成，不同構(gòu)型分子能夠穩(wěn)定存在。也可分離，為立體

8、異構(gòu)體中一個(gè)。 構(gòu)象分子間轉(zhuǎn)化不需很高能量，普通不能分離第27頁(yè)第27頁(yè)*28反-2-丁烯（沸點(diǎn)0.9C） 順-2-丁烯(沸點(diǎn)3.7C)（乙烷）交叉式 重疊式第28頁(yè)第28頁(yè)*293.1.3 物理性質(zhì) 狀態(tài): 與烷烴相同，C4為氣體； 極性: 易溶非極性或弱極性溶劑，比水輕。 沸點(diǎn): 順?lè)串悩?gòu)中，反式對(duì)稱性高，沸點(diǎn)低；反式異構(gòu)體幾何形狀是對(duì)稱，偶極矩小，順式異構(gòu)體為非對(duì)稱分子，有微弱極性。故順式異構(gòu)體沸點(diǎn)高 熔點(diǎn): 晶格中排列緊，熔點(diǎn)高。反式異構(gòu)體熔點(diǎn)高第29頁(yè)第29頁(yè)*303.1.4 化學(xué)性質(zhì)雙鍵中，鍵是由p軌道在側(cè)面重疊成鍵，重疊程度差，電子云暴露在分子外部，易受親電試劑攻打，打開鍵，形成

9、兩個(gè)鍵：第30頁(yè)第30頁(yè)*31一加成反應(yīng)：1.催化加氫：在Ni，Pd，Pt等催化下，與一分子H2加成： 反應(yīng)是放熱，但活化能較高，故需要使用催化劑。加氫亦稱催化氫化。依據(jù)放熱多少可判斷烯烴穩(wěn)定性。反應(yīng)是定量進(jìn)行，可依據(jù)吸取氫量斷定雙鍵數(shù)目。第31頁(yè)第31頁(yè)*322與鹵素加成：易和氯氣、溴水發(fā)生加成反應(yīng)，生成二鹵代烷，利用此反應(yīng)能用來(lái)判別不飽和鍵和溴四氯化碳溶液反應(yīng)和溴氯化鈉水溶液反應(yīng)第32頁(yè)第32頁(yè)*33反應(yīng)機(jī)理溴钅翁離子第33頁(yè)第33頁(yè)*34溴钅翁離子由于上述反應(yīng)是由Br+，即親電子試劑攻打引起，因此這類反應(yīng)叫親電加成試驗(yàn)證實(shí)：Br+與Br-是由碳-碳雙鍵兩側(cè)分別加到兩個(gè)碳原子上，為反式加成

10、。第34頁(yè)第34頁(yè)*35 3. 與鹵化氫加成：氫電加成，歷程為：H+首先與雙鍵中p電子對(duì)結(jié)合是另一碳原子形成碳正離子，碳正離子再與X-結(jié)合成鹵代烷。CH2=CH2 + HX CH3+CH2 + X-CH3+CH2 + X- CH3CH2X不對(duì)稱烯烴加鹵化氫，氫原子加到含氫較多碳原子上，這個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律叫做馬爾可夫尼可夫規(guī)律，簡(jiǎn)稱馬氏規(guī)則馬氏規(guī)則另一表述辦法：帶正電部分加到含氫較多碳上第35頁(yè)第35頁(yè)*36原因：1. 烷基排斥電子，H+攻打電子云密度大碳原子，（這種由于電子云密度分布對(duì)性質(zhì)產(chǎn)生影響叫電子效應(yīng)）- 2.從中間離子-碳正離子-穩(wěn)定性考慮，當(dāng)H+加到C1上時(shí)，形成（I），而H+若加到C2上

11、，則形成（II）。（I）穩(wěn)定性不小于（II）解釋第36頁(yè)第36頁(yè)*37碳正離子穩(wěn)定性比較： 含有一個(gè)只帶六個(gè)外層電子碳原子基團(tuán)，統(tǒng)稱為碳正離子碳正離子亦可理解為失去一個(gè)e烷基。碳正離子、烷基自由基均是SP2雜化。第37頁(yè)第37頁(yè)*38 (主)碳正離子重排第38頁(yè)第38頁(yè)*39不遵從馬氏規(guī)則實(shí)例F3C- 是強(qiáng) 吸電子基團(tuán)第39頁(yè)第39頁(yè)*404. 與水加成(Hydration)必須在酸催化下進(jìn)行 直接水合法第40頁(yè)第40頁(yè)*415. 加硫酸(符合馬氏規(guī)則) 間接水合法第41頁(yè)第41頁(yè)*426、加次鹵酸： 氯加在含氫多碳原子上，合成鹵代醇辦法。第42頁(yè)第42頁(yè)*437、硼氫化反應(yīng)：硼烷加成，堿性中

12、H2O2氧化從形式上看是反馬氏規(guī)律，可用來(lái)合成烯烴水合等其它辦法不能得到醇B電負(fù)性比H電負(fù)性小，在硼甲烷中B是帶正電部分，本質(zhì)上不違反馬氏規(guī)則第43頁(yè)第43頁(yè)*44- +機(jī)理第44頁(yè)第44頁(yè)*45應(yīng)用：以丙烯為原料，分別合成下列化合物第45頁(yè)第45頁(yè)*468. 與烯烴加成 在酸催化下，一分子烯烴能夠?qū)α硪环肿酉N加成，如（記反應(yīng)式難，記機(jī)理再記反應(yīng)式易）第46頁(yè)第46頁(yè)*47二、聚合（教材無(wú)，理解） 催化劑作用下，烯烴分子聚合成高分子，日用化工產(chǎn)品：聚乙烯無(wú)毒，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐低溫，易于加工，可用以制成食品袋、塑料壺等日慣用具。還可防輻射第47頁(yè)第47頁(yè)*48三、氧化1. 被高錳酸鉀氧化冷高錳

13、酸鉀溶液反應(yīng)物被叫做鄰二醇。因紫色溶液褪色，該反應(yīng)可用于判別烯烴存在。第48頁(yè)第48頁(yè)*49酸性高錳酸鉀溶液且加熱例：有一烯烴在酸性高錳酸鉀溶液且加熱條件下得到一分子丙酸和一分子二氧化碳，試推斷此化合物結(jié)構(gòu)假如雙鍵在一端，則有二氧碳生成。第49頁(yè)第49頁(yè)*50第50頁(yè)第50頁(yè)*512. 臭氧化；臭氧，Zn粉，水臭氧化物該反應(yīng)也可用來(lái)推斷烯烴結(jié)構(gòu)。第51頁(yè)第51頁(yè)*523. 環(huán)氧化環(huán)氧乙烷是非常主要有機(jī)中間體。第52頁(yè)第52頁(yè)*53碳原子 與官能團(tuán)相連碳原子四： -氫鹵化第53頁(yè)第53頁(yè)*54C 3-氯-1-丙烯雙鍵加成是按離子歷程進(jìn)行反應(yīng)，在常溫下，不需光照即可進(jìn)行；而烷烴鹵代則是按自由基歷程

14、進(jìn)行反應(yīng)，需要高溫或光照。因此烯烴 鹵化反應(yīng)必須在高溫下才干進(jìn)行。第54頁(yè)第54頁(yè)*55第三章 第一部分：烯烴自燃界中烯烴乙烯是水果催熟劑，成熟水果本身也釋放出乙烯。樹木也可釋放出乙烯，用于加速樹葉死亡和脫落，使新葉得以生長(zhǎng)。乙烯是植物生長(zhǎng)調(diào)整激素。植物激素是能夠控制或調(diào)整植物生長(zhǎng)、代謝物質(zhì)，也叫植物生長(zhǎng)調(diào)整劑。第55頁(yè)第55頁(yè)*56第三章 第一部分：烯烴自燃界中烯烴（續(xù)）順-9-二十三烯是雌家蠅性信息素。另外，自然界中還存在許多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜烯烴，比如，天然橡膠、植物中一些色素以及香精油中一些組分等。第56頁(yè)第56頁(yè)*57第三章 第一部分：烯烴成熟果實(shí)放出乙烯第57頁(yè)第57頁(yè)*583.2 炔烴

15、分子中含有碳碳三鍵( )烴，結(jié)構(gòu)通式：CnH2n-2第58頁(yè)第58頁(yè)*593.2.1 乙炔結(jié)構(gòu)兩個(gè)sp雜化軌道在始終線上，雜化軌道中s和p軌道成份各占二分之一：第59頁(yè)第59頁(yè)*60乙炔電子云第60頁(yè)第60頁(yè)*61碳原子各拿出一個(gè)sp雜化軌道形成CC鍵，另一雜化軌道與氫原子形成CH鍵，碳原子未參與雜化兩個(gè)p軌道互相平行重疊，成兩個(gè)互相垂直鍵。第61頁(yè)第61頁(yè)*62sp雜化，鍵角180，線形分子2個(gè)鍵， 電子云呈圓柱體碳碳鍵長(zhǎng)比烯鍵短總 結(jié)第62頁(yè)第62頁(yè)*633.2.2 命名和異構(gòu)四個(gè)碳以上炔烴有碳鏈異構(gòu)和三鍵位置異構(gòu)；命名和烯烴相同：含三鍵最長(zhǎng)碳鏈為主鏈；距三鍵最近斷開始編號(hào)；三鍵位置注于“

16、炔” 字前。比如： 5-甲基-2-己炔2,2,5-三甲基-3-己炔第63頁(yè)第63頁(yè)*64若分子中同時(shí)含有叁鍵和雙鍵時(shí)，則選出含有叁鍵和雙鍵最長(zhǎng)鏈，詞尾為幾烯幾炔，雙鍵或叁鍵只有一個(gè)，則“一”可省；命名時(shí)依次將碳原子編號(hào)并使表示烯炔位次兩個(gè)數(shù)字之和最小，若位次相同，則編號(hào)選擇時(shí)給雙鍵以最低編號(hào)。3-戊烯-1-炔第64頁(yè)第64頁(yè)*65第65頁(yè)第65頁(yè)*663.2.3 物理性質(zhì)炔烴沸點(diǎn)、相對(duì)密度等都比相應(yīng)烯烴略高。4個(gè)碳下列是氣體。比水輕，有微弱極性，不易溶于水，易溶于石油醚、乙醚等有機(jī)溶劑。第66頁(yè)第66頁(yè)*673.2.4 化學(xué)性質(zhì)乙炔分子中碳原子為sp雜化狀態(tài)，與sp2或sp3雜化狀態(tài)相比，它含

17、有較多s成份。 S成份越多，則軌道距核較近，也就是原子核對(duì)sp雜化軌道中電子約束力較大，即電負(fù)性較強(qiáng)。各種雜化碳碳鍵長(zhǎng)、鍵能下列：第67頁(yè)第67頁(yè)*68鍵長(zhǎng)、鍵能比較第68頁(yè)第68頁(yè)*69由于sp雜化碳原子電負(fù)性較強(qiáng)，因此炔烴即使有兩個(gè)鍵，但親電加成反應(yīng)要比烯烴慢些，當(dāng)有雙鍵和叁鍵同時(shí)存在，與一分子溴加成反應(yīng)時(shí)，叁鍵不發(fā)生反應(yīng)。第69頁(yè)第69頁(yè)*70一些化學(xué)性質(zhì)和烯烴相同：加成，氧化，聚合；尚有特殊性質(zhì)： 一加成反應(yīng)：含兩個(gè)鍵，可分步加成；1、催化氫化第70頁(yè)第70頁(yè)*71炔烴加氫和還原第71頁(yè)第71頁(yè)*722. 加鹵化氫 符合馬氏規(guī)則More stableLess stable符合馬氏規(guī)則第

18、72頁(yè)第72頁(yè)*733. 加水加成第73頁(yè)第73頁(yè)*744與HCN（氫氰酸）加成：乙炔加成，產(chǎn)物丙烯腈，人造羊毛腈綸單體。第74頁(yè)第74頁(yè)*75二 炔烴酸性（理解）末端炔烴酸性比水、醇弱，但比氨強(qiáng)第75頁(yè)第75頁(yè)*76 三 金屬炔化物生成：三鍵上碳原子所連氫顯微弱酸性，能被金屬離子取代：生成金屬炔化物，該反應(yīng)可用來(lái)判別端炔烴。 炔鹽含有爆炸性，可作為起爆藥使用。第76頁(yè)第76頁(yè)*77在合成上應(yīng)用第77頁(yè)第77頁(yè)*78以乙炔為原料，合成課堂練習(xí)第78頁(yè)第78頁(yè)*793.3 雙烯烴分子中含兩個(gè)碳碳雙鍵，單雙鍵間隔者為共軛雙烯；兩個(gè)雙鍵連在同一碳原子上為匯集雙烯(連烯)；被兩個(gè)以上單鍵隔開者，為隔離

19、雙烯。聚積雙烯 共軛雙烯 孤立雙烯丙二烯 1，3-丁二烯 1，4-戊二烯第79頁(yè)第79頁(yè)*80命名丙二烯 1，3-丁二烯 2-甲基-1，4-戊二烯5 4 3 2 1命名與烯烴相同，“烯”字前加“二”，注明兩個(gè)雙鍵位置。結(jié)構(gòu)通式：CnH2n-2 ；和相同碳原子數(shù)炔烴是同分異構(gòu)體，屬官能團(tuán)異構(gòu)。第80頁(yè)第80頁(yè)*81 1，3丁二烯結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1: 雙鍵比乙烯雙鍵稍長(zhǎng)，單鍵比烷烴單鍵短2: 所有碳原子都是SP2雜化，所有原子都處于同一平面上第81頁(yè)第81頁(yè)*82這是由于：共軛鍵中電子離域作用，C2C3間p軌道電子云部分重疊，鍵長(zhǎng)平均化：C1-C2間及C3-C4間P軌道由于形成雙鍵而互相重疊，并且C

20、2-C3間P軌道由于相鄰又互相平行，也能夠部分重疊，從而能夠認(rèn)為C2-C3也含有部分雙鍵性質(zhì)。這種重疊結(jié)果是共軛雙烯中四個(gè)P電子運(yùn)動(dòng)范圍不再兩兩局限于C1C2或C3C4間，而是運(yùn)動(dòng)于四個(gè)碳原子核外圍，形成一個(gè)：“共軛鍵（或叫大鍵”第82頁(yè)第82頁(yè)*83這種由于兩個(gè)鍵相鄰形成共軛體系，叫做-共軛體系。共軛體系中由于電子離域作用使體系能量減少，共軛體系越大，則能量越低；共軛體系中單鍵與雙鍵鍵長(zhǎng)有平均化傾向，即單、雙鍵鍵長(zhǎng)差別縮小。第83頁(yè)第83頁(yè)*84 S-順式 s-反式“s”表示單鍵（single bond)，s-順式表示兩個(gè)雙鍵在單鍵同側(cè)；s-反式表示兩個(gè)雙鍵在單鍵兩側(cè)。構(gòu)象異構(gòu)體第84頁(yè)第84頁(yè)*85共軛二烯特性 結(jié)構(gòu)特性鍵長(zhǎng)平均化物理特性紫外吸取向長(zhǎng)波方向移動(dòng)；折射率增高；趨于穩(wěn)定化學(xué)特性共軛加成第85頁(yè)第85頁(yè)*864. 1，3丁二烯化學(xué)性質(zhì)一、1，4加成1，4加成產(chǎn)物 1，2加成產(chǎn)物 機(jī)理：反應(yīng)過(guò)程是Br+首先與一個(gè)碳-碳雙鍵上一對(duì)電子和C1（或C4）結(jié)合形成碳正