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文檔簡介
共軛二烯烴的性質(zhì)1共軛烯烴的性質(zhì)共軛二烯烴的性質(zhì)
共軛二烯烴分子中的碳碳雙鍵與單烯烴相似,也可以發(fā)生加成、氧化、聚合等一系列的化學(xué)反應(yīng)。此外,由于共軛效應(yīng)的影響,共軛二烯烴還能發(fā)生一系列的特殊反應(yīng)。一、1,4-加成反應(yīng)
共軛二烯烴1,3-丁二烯在與1mol鹵素或者鹵化氫等試劑加成時(shí),既可以發(fā)生1,2-加成反應(yīng),也可以發(fā)生1,4-加成反應(yīng),所以可以得到兩種產(chǎn)物。3,4-二溴-1-丁烯1,4-二溴-2-丁烯1,2-加成1,4-加成1,3-丁二烯
如何提高某一種的產(chǎn)物的產(chǎn)量?控制反應(yīng)條件,可以調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)物的生成比例。如:1,3-丁二烯與溴反應(yīng)-15℃正己烷-15℃三氯甲烷3,4-二溴-1-丁烯(62%)1,4-二溴-2-丁烯(38%)3,4-二溴-1-丁烯(37%)1,4-二溴-2-丁烯(63%)1,3-丁二烯1,2-加成反應(yīng)1,4-加成反應(yīng)
再如:1,3-丁二烯與溴化氫反應(yīng)。因此,控制反應(yīng)條件可以調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)物的比例:在低溫或非極性溶劑中有利于1,2-加成反應(yīng);升高溫度或者在極性溶劑中有利于1,4-加成反應(yīng)。
共軛二烯烴與鹵化氫加成反應(yīng)符合馬氏規(guī)則。-80℃40℃3-溴-1-丁烯(80%)1-溴-2-丁烯(20%)3-溴-1-丁烯(20%)1-溴-2-丁烯(80%)1,3-丁二烯1,2-加成反應(yīng)1,4-加成反應(yīng)二、雙烯合成
在一定條件下,共軛二烯烴可以與具有碳碳雙鍵或者碳碳三鍵的化合物進(jìn)行1,4-加成反應(yīng),生成環(huán)狀化合物。這類反應(yīng)稱為雙烯合成反應(yīng),也叫狄爾斯-阿德爾反應(yīng)。
在雙烯合成的反應(yīng)中,含有共軛雙鍵的二烯烴稱為雙烯體,與雙烯體發(fā)生雙烯合成反應(yīng)的不飽和化合物稱為親雙烯體。165℃,90MPa17h環(huán)己烯(78%)雙烯體親雙烯體
如果親雙烯體連有吸電子基團(tuán)(如-CHO、-COOH、-CN、-NO2等),或雙烯體中有供電子基團(tuán)(如R-等),反應(yīng)很容易進(jìn)行。如1,3-丁二烯與順丁烯二酸酐反應(yīng)。
雙烯合成是合成六元環(huán)狀化合物的一種方法。由于共軛二烯烴與順丁烯二酸酐的加成產(chǎn)物是固體,在高溫時(shí)又分解為原來的二烯烴,有明顯的現(xiàn)象變化,所以利用該反應(yīng)可以鑒定與分離共軛二烯烴。苯100℃順丁烯二酸酐(固體,100%)三、聚合反應(yīng)
共軛二烯烴比較容易發(fā)生聚合反應(yīng)生成高分子化合物,工業(yè)上利用這一反應(yīng)來生產(chǎn)合成橡膠。
該聚合反應(yīng)是按1,4-加成方式,首尾相接而成的聚合物。由于鏈節(jié)中,相同的原子或基團(tuán)在碳碳雙鍵的同側(cè),所以稱為順式。這樣的聚合方式稱為定向聚合。齊格勒-納塔催化劑順丁橡膠1,3-丁二烯
由定向聚合生產(chǎn)的順丁橡膠,由于結(jié)構(gòu)排列有規(guī)則,具有耐磨、耐低溫,抗老化、彈性好等優(yōu)良性能。因此,在合成橡膠中的產(chǎn)量占世界第二位,僅次于丁苯橡膠。
習(xí)題:
完成下列反應(yīng)的主要產(chǎn)物二烯烴的結(jié)構(gòu)、分類和命名二烯烴的結(jié)構(gòu)12二烯烴的分類3二烯烴的命名二烯烴的結(jié)構(gòu)12二烯烴的分類3二烯烴的命名分子中含有二個(gè)碳碳雙鍵(C=C)的不飽和烴叫二烯烴。二烯烴的結(jié)構(gòu)
最簡單的共軛二烯烴是1,3-丁二烯,下面我們以1,3-丁二烯為例來討論共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)。共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)
雙烯烴中C=C雙鍵的鍵長:0.134nm單烯烴中C=C雙鍵的鍵長:0.133nm烷烴中C—C單鍵的鍵長:0.154nm雙烯烴中C—C單鍵的鍵長:0.148nm<<共軛二烯烴中的C=C和C-C的鍵長具有平均化的趨勢
SP2雜化SP2雜化SP2雜化SP2雜化C-CσC-CσC-CσC-HσC-HσC-HσC-HσC-HσC-Hσ
1,3-二丁烯分子中的共軛π鍵1,3-二丁烯分子中的共軛π鍵
共軛體系:具有共軛π鍵的體系稱為共軛體系,1,3-丁二烯以及其它的共軛二烯烴都是共軛體系。這種共軛體系是由π鍵和π鍵形成的,因此又稱為π-π共軛體系。共軛效應(yīng):在共軛體系中,形成共軛鍵的所有原子是一個(gè)整體,它們之間的相互影響稱為共軛效應(yīng)。共軛體系和共軛效應(yīng)
1、鍵長趨于平均化共軛體系的碳碳雙鍵和碳碳單鍵的鍵長趨于平均化。
2、極性交替現(xiàn)象沿共軛鏈傳遞當(dāng)共軛體系受到外界試劑進(jìn)攻時(shí),形成共軛鍵的原子上的電荷會(huì)發(fā)生正負(fù)極性交替現(xiàn)象,這種現(xiàn)象可沿共軛鏈傳遞而不減弱。3、體系能量低,比較穩(wěn)定共軛體系能量較低,性質(zhì)比較穩(wěn)定。二烯烴的結(jié)構(gòu)12二烯烴的分類3二烯烴的命名
根據(jù)二烯烴分子中兩個(gè)雙鍵的相對位置不同,可以把二烯烴分成三類:1、累積二烯烴:兩個(gè)雙鍵在同一個(gè)碳原子上的二烯烴。2、共軛二烯烴:兩個(gè)雙鍵被一個(gè)單鍵隔開的二烯烴。3、隔離二烯烴:兩個(gè)雙鍵被二個(gè)或多個(gè)單鍵隔開的二烯烴。一、二烯烴的分類丙二烯1,3-丁二烯1,4-戊二烯
三種不同類型的二烯烴中:
累積二烯烴:累積二烯烴由于分子中的雙鍵連在同一個(gè)碳原子上,很不穩(wěn)定,很少看見。
隔離二烯烴:隔離二烯烴分子中的兩個(gè)雙鍵相距較遠(yuǎn),彼此沒有什么影響,相當(dāng)于兩個(gè)獨(dú)立的單烯烴,其性質(zhì)也與單烯烴相似。
共軛二烯烴:只有共軛二烯烴分子中的兩個(gè)雙鍵被一個(gè)單鍵連接起來,由于結(jié)構(gòu)比較特殊,具有不同于其它二烯烴的特殊性質(zhì)。因此,我們重點(diǎn)研究共軛二烯烴。二烯烴的結(jié)構(gòu)12二烯烴的分類3二烯烴的命名1、選取主鏈作為母體①
應(yīng)該選取含有兩個(gè)雙鍵的最長碳鏈作為主鏈,根據(jù)碳原子的數(shù)目命名為“某二烯”?!獭烈?、二烯烴的命名二烯烴的系統(tǒng)命名法步驟和規(guī)則如下:②戊二烯1、選取主鏈作為母體2、結(jié)主鏈碳原子編號(hào)①
從靠近雙鍵一端給主鏈碳原子編號(hào),用以標(biāo)明兩個(gè)雙鍵和取代基的位次?!獭烈?、二烯烴的命名②12345戊二烯二烯烴的系統(tǒng)命名法步驟和規(guī)則如下:1、選取主鏈作為母體2、結(jié)主鏈碳原子編號(hào)3、寫出二烯烴的名稱①
按取代基的位次、相同取代基的數(shù)目、取代基名稱、兩個(gè)雙鍵的位次、母體名稱的順序?qū)懗龆N的全稱?!獭烈?、二烯烴的命名②戊二烯123452-乙基-1,4-二烯烴的系統(tǒng)命名法步驟和規(guī)則如下:1,3-丁二烯
2-甲基-1,3-丁二烯
4-甲基-1,3-戊二烯習(xí)題一:
給下列二烯烴命名習(xí)題二:
給下列二烯烴命名烯烴的結(jié)構(gòu)和異構(gòu)乙炔的結(jié)構(gòu)12乙炔的異構(gòu)乙炔的結(jié)構(gòu)12乙炔的異構(gòu)
烯烴:分子中含有碳碳雙鍵(C=C)的烴稱為烯烴。
不飽和烴:分子含有碳碳(C=C)或者碳碳三鍵(C≡C)的烴稱為不飽和烴。單烯烴:分子中只含有一個(gè)碳碳雙鍵(C=C)的不飽和烴稱為單烯烴,通式:CnH2n(n≥2)。二烯烴:分子中含有二個(gè)碳碳雙鍵(C=C)的不飽和烴稱為二烯烴,通式:CnH2n-2(n≥3)。
分子中含有兩個(gè)碳原子的烯烴叫乙烯,分子式為C2H4。乙烯是最簡單的烯烴,下面我們以乙烯為例來討論烯烴的結(jié)構(gòu)。烯烴的結(jié)構(gòu)
根據(jù)物理方法測得,乙烯是平面型分子。也就是說,乙烯分子中的兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子都在同一平面內(nèi),其中H—C—C的鍵角約為121°,H—C—H的鍵角約為118°。一、平面構(gòu)型
雜化軌道理論認(rèn)為,乙烯分子中碳原子在形成雙鍵時(shí),一個(gè)2S軌道和二個(gè)2P軌道進(jìn)行雜化重新組合,形成了三個(gè)全新的軌道,稱為SP2雜化軌道。這三個(gè)SP2雜化軌道完全相同,以平面三角形對稱地分布在碳原子周圍,彼此間的夾角為120°。二、SP2雜化一個(gè)2S軌道二個(gè)2P軌道三個(gè)SP2雜化軌道雜化
三、π鍵90°P軌道SP2雜化軌道SP2雜化軌道SP2雜化軌道C—Cσ鍵
三、π鍵
C—Hσ鍵C—Hσ鍵C—Hσ鍵C—Hσ鍵C—Cσ鍵C—Cπ鍵三、π鍵
σ鍵可繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn),而π鍵則不能,因?yàn)樾D(zhuǎn)會(huì)破壞兩個(gè)P軌道的平行狀態(tài),也就是破壞了π鍵。由于π鍵是P軌道從側(cè)面重疊形成的,重疊程度比較小,所以π鍵不如σ鍵牢固,容易斷裂。也正是由于這個(gè)原因,烯烴的化學(xué)活性比烷烴大得多。烯烴中除C=C鍵外,C—C鍵、C—H鍵與烷烴一樣,都是σ鍵。乙烯的分子模型乙炔的結(jié)構(gòu)12乙炔的異構(gòu)烯烴的異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)造異構(gòu)順反異構(gòu)一、構(gòu)造異構(gòu)
烯烴的構(gòu)造異構(gòu)包含碳鏈異構(gòu)和雙鍵位置異構(gòu)。1、碳鏈異構(gòu)烯烴的碳鏈異構(gòu)與烷烴相似,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種排列方式,就像甲烷、乙烷和丙烷一樣沒有異構(gòu)體。CH2=CH2CH3—CH=CH2沒有異構(gòu)體
對于分子中含四個(gè)以上碳原子的烯烴,由于碳原子可以按不同的方式進(jìn)行排列,所以存在碳鏈異構(gòu)體。例如,烯烴C4H8就有兩種碳鏈異構(gòu)體,分別是1-丁烯和2-甲基丙烯(異丁烯):CH2=CHCH2CH31-丁烯CH2=C-CH3CH32-甲基丙烯2、雙鍵位置異構(gòu)烯烴雙鍵位置異構(gòu)是由于碳碳雙鍵(C=C)在碳鏈中的位置不同而引起的。例如,直鏈烯烴C4H8就有兩種雙鍵位置異構(gòu)體,分別是1-丁烯和2-丁烯:CH2=CHCH2CH31-丁烯CH3CH=CHCH32-丁烯3、烯烴構(gòu)造異構(gòu)體的推導(dǎo)方法(1)按照烷烴碳鏈異構(gòu)體的推導(dǎo)方式寫出所有的碳鏈異構(gòu)體。(2)在所有碳鏈中可能的位置上依次移動(dòng)雙鍵的位置。(3)補(bǔ)上碳鏈中所有的氫原子。下面我們以C5H10為例來推導(dǎo)該烯烴的所有構(gòu)造異構(gòu)體。烯烴C5H10構(gòu)造異構(gòu)體的推導(dǎo)過程:
(1)按烷烴碳鏈異構(gòu)的推導(dǎo)方式,該烯烴有A、B、C三個(gè)碳鏈異構(gòu)體?!痢獭蹋?)在所有碳鏈中可能的位置上依次移動(dòng)雙鍵的位置。
①在A碳鏈異構(gòu)體中移動(dòng)雙鍵,得到異構(gòu)體有兩個(gè)(A1和A2)②在B碳鏈異構(gòu)體中移動(dòng)雙鍵,得到異構(gòu)體有三個(gè)(B1、B2和B3)(3)補(bǔ)碳鏈中所有氫原子,烯烴C5H10的構(gòu)造異構(gòu)體共有五個(gè)。
1-戊烯2-戊烯2-甲基-1-丁烯2-甲基-2-丁烯3-甲基-1-丁烯
推導(dǎo)己烯(C6H12)的所有同分異構(gòu)體習(xí)題一:推導(dǎo)同分異構(gòu)體二、順反異構(gòu)
由于烯烴中的雙鍵不能自由旋轉(zhuǎn),所以當(dāng)兩個(gè)雙鍵碳原子上都連有不同的原子或基團(tuán)時(shí),烯烴分子就會(huì)產(chǎn)生兩種不同的空間排列方式,這種由于原子或基團(tuán)在空間的排列方式不同所引起的異構(gòu)現(xiàn)象稱為順反異構(gòu)。這兩種異構(gòu)體稱為順反異構(gòu)體。
相同原子或者基團(tuán)在雙鍵同側(cè)稱為順式構(gòu)型,異側(cè)稱為反式構(gòu)型。
如2-丁烯的兩種空間排列方式(順-2-丁烯和反-2-丁烯):
順反異構(gòu)條件:同一個(gè)雙鍵碳子上所連接的原子或基團(tuán)必須互不相同,才有順反異構(gòu);只要有一個(gè)碳原子上連有兩個(gè)相同的原子或者基團(tuán)就沒有順反異構(gòu)。A1≠A2并且A3≠A4,有順反異構(gòu)A1=A2或者A3=A4,沒有順反異構(gòu)
例題:指出下列化合物中哪些可能存在順反異構(gòu)體,并寫出其順反異構(gòu)體的構(gòu)造式√×√習(xí)題二
指出下列化合物中哪些可能存在順反異構(gòu)體,并寫出其順反異構(gòu)體的構(gòu)造式
烯烴的命名構(gòu)造異構(gòu)體的命名12順反異構(gòu)體的命名構(gòu)造異構(gòu)體的命名12順反異構(gòu)體的命名烯烴的命名烯烴的命名方法也包括普通命名法和系統(tǒng)命名法,其中普通命名法只適用于個(gè)別的烯烴。
碳原子數(shù)目較多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的烯烴,只能用系統(tǒng)命名法命名。異丁烯乙烯丙烯一、構(gòu)造異構(gòu)體的命名1、直鏈烯烴的命名:按照分子中碳原子的數(shù)目稱為某烯。為了區(qū)別位置異構(gòu),需要在烯烴的名稱前用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明雙鍵在鏈中的位次。注意,阿拉伯?dāng)?shù)字與中文字之間要用“-”相連,碳原子的數(shù)目表示與烷烴一樣。如:1-丁烯2-丁烯乙烯丙烯無位置異構(gòu)體,不用標(biāo)明雙鍵位次。
請同學(xué)們命名直鏈烯烴的名稱:(1)CH3
CH2CH=CHCH3(2)CH3
(CH2)3CH=CH(
CH2)
5CH3
習(xí)題一:
請同學(xué)們命名下面直鏈烯烴的名稱(3)CH3
CH2CH2CH2CH=CHCH3(4)CH3CH2
CH=CHCH2CH2CH2CH3(5)CH2=CHCH2CHCH2CH2CH2CH32-戊烯5-十二碳烯2-庚烯3-辛烯1-辛烯2、支鏈烯烴的命名:按下列步驟和規(guī)則進(jìn)行。
①選取主鏈作為母體②③①
應(yīng)選取含有雙鍵并且連接支鏈較多的最長碳鏈作為主鏈,按主鏈上碳原子的數(shù)目命名為“某烯”?!獭痢粒?、支鏈烯烴的命名:按下列步驟和規(guī)則進(jìn)行。①選取主鏈作為母體
②給主鏈原子編號(hào)
從靠近雙鍵一端開始給主鏈碳原子編號(hào),用以標(biāo)明雙鍵和支鏈的位次。123452、支鏈烯烴的命名:按下列步驟和規(guī)則進(jìn)行。①選取主鏈作為母體②給主鏈原子編號(hào)
③寫出烯烴名稱
按取代基位次、相同基數(shù)目、取代基名稱、雙鍵位次、母體名稱的順序?qū)懴N的名稱。123454-甲基-3-乙基-2-戊烯
例題2:給下面的烯烴命名(1)選取主鏈作為母體(2)給主鏈碳原子編號(hào)(3)寫出烯烴的名稱①√654321CH3-CH2-C=
CH-CH-CH3CH3CH32,4-二甲基-3-己烯
請同學(xué)們命名下面烯烴的名稱:習(xí)題二:用系統(tǒng)命名法給下面的烯烴命名CH3-C=CH-CH2-CH-CH3CH3CH3(5)3、烯基:
烯烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的基團(tuán)稱為烯基。CH2=CH-
乙烯基CH3-CH=CH-
丙烯基CH2=CH-CH2-
烯丙基都是邊碳失去一個(gè)氫原子,但命名有區(qū)別。雙鍵C碳子上失去一個(gè)氫叫丙烯基。CH3-C=CH2異丙烯基構(gòu)造異構(gòu)體的命名12順反異構(gòu)體的命名1、順反命名法:就是在順式異構(gòu)體的名稱前面加上“順”字,在反式異構(gòu)體的名稱前面加上“反”字。如2-丁烯的命名:兩種:一是順反命名法,二是Z/E命名法。二、順反異構(gòu)體的命名順-2-丁烯反-2-丁烯CH3HCH3HC=CCH3CH3HHC=C順式結(jié)構(gòu)反式結(jié)構(gòu)
順反命名法方便、簡單,直觀明了,但卻有局限性。為什么?因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)雙鍵碳原子上沒有相同的原子或者基團(tuán)時(shí),就難以確定順式或反式,如:2、Z/E命名法:Z/E命名法的基本原則如下:
(1)應(yīng)用“次序規(guī)則”確定每個(gè)雙鍵碳原子所連接的兩個(gè)原子或者基團(tuán)的相對次序。(2)如果兩個(gè)次序高的基團(tuán)或者原子在雙鍵同側(cè),稱為Z構(gòu)型,反之稱為E構(gòu)型。CH2CH3HCH3CH2CH2CH3C=C不適用順反命名法,只能采用Z/E命名法命名。
(3)次序規(guī)則①按直接與雙鍵碳原子相連的原子的原子序數(shù)大小排列,原子序數(shù)大的排在前面,次序優(yōu)先;原子序數(shù)小的排在后面,次序在后。如:I(53)
>Br(35)>Cl(17)
>S(16)
>P(15)
>O(8)
>N(7)
>C(6)>H(1)②如果與雙鍵碳原子直接相連的第一個(gè)原子相同,則依次比較與之相連的第二個(gè)、第三個(gè)、第四個(gè)等原子的原子序數(shù),以決定基團(tuán)的排列次序。如CH3-和CH3CH2-比較:<
>>
習(xí)題三:
判斷下列兩組結(jié)構(gòu)式的優(yōu)先級(jí)別
例題3:給下面的烯烴命名①√6543213-乙基-2-己烯>>(Z)-
習(xí)題四:用順反或Z/E命名法給下列烯烴命名烯烴的聚合、氧化和α—H反應(yīng)烯烴的聚合反應(yīng)12烯烴的氧化反應(yīng)3烯烴的α—H反應(yīng)烯烴的聚合反應(yīng)12烯烴的氧化反應(yīng)3烯烴的α—H反應(yīng)一、聚合反應(yīng)由聚合物制備的
烯烴不僅能與許多試劑發(fā)生加成反應(yīng),還能在引發(fā)劑或者催化劑的作用下,π鍵斷裂,以頭尾相連的形式自相加成,生成相對分子質(zhì)量較大的化合物。烯烴的這種自相加成反應(yīng)稱為聚合反應(yīng)。能發(fā)生聚合反應(yīng)的相對分子質(zhì)量較少的化合物稱為單體,聚合后得到相對分子質(zhì)量較大的化合物稱為聚合物。高壓下進(jìn)行的,制得的聚乙烯稱為高壓聚乙烯,相對分子質(zhì)量約為5萬。乙烯(單體)聚乙烯(聚合物)鏈節(jié)聚合度
如果采用齊格勒-鈉塔催化劑(即烷基鋁與氯化鈦),聚合反應(yīng)可以在較低的壓力下進(jìn)行。這種在常壓或略高于常壓下聚合得到的聚乙烯稱為低壓聚乙烯,相對分子質(zhì)量約為3萬。乙烯(單體)聚乙烯(聚合物)
聚乙烯為乳白色半透明物質(zhì),熔化后是無色透明液體,化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸、堿及無機(jī)鹽類的腐蝕,具有較好的電絕緣性能。因此,常用作化工生產(chǎn)中的防腐材料、電力輸送的絕緣材料等。
乙烯能發(fā)生聚合反應(yīng),那么其它的烯烴會(huì)怎樣?常溫下,聚丙烯是乳白色半透明物質(zhì),熔化后是無色透明液體。聚丙烯具有較好的抗腐蝕性能、電絕緣性能、柔韌性能、防水性能等,常用作制造薄膜、電器設(shè)備、工程塑料等聚丙烯習(xí)題一:寫出苯乙烯的聚合反應(yīng)式烯烴的聚合反應(yīng)12烯烴的氧化反應(yīng)3烯烴的α—H反應(yīng)二、氧化反應(yīng)
烯烴的碳碳雙鍵非?;顫姡菀装l(fā)生氧化反應(yīng)。當(dāng)氧化劑和氧化條件不同時(shí),生成產(chǎn)物也不相同。1、被高錳酸鉀氧化①溫和氧化在比較溫和的氧化條件下,烯烴中的π鍵斷裂,被氧化成鄰二醇。
如:把乙烯通入稀濃度、冷的高錳酸鉀水溶液中,隨著氧化反應(yīng)的發(fā)生,高錳酸鉀溶液的紫色慢慢地消失,生成了乙二醇和棕褐色的二氧化錳沉淀。由于該反應(yīng)的前后有明顯的現(xiàn)象變化,所以可以利用此反應(yīng)來鑒別烯烴。紫色棕褐色
②劇烈氧化:在比較劇烈的氧化條件下,烯烴中的碳碳雙鍵完全斷裂,根據(jù)烯烴的結(jié)構(gòu)的不同,生成相應(yīng)的氧化產(chǎn)物也不相同。如在加熱的情況下,用過量高錳酸鉀的酸性溶液氧化烯烴得到氧化產(chǎn)物如下:不同構(gòu)造的烯烴,發(fā)生強(qiáng)烈氧化時(shí),產(chǎn)物不相同,總結(jié)規(guī)律如下:①雙鍵碳原子與一個(gè)烷基和一個(gè)氫原子相連(即結(jié)構(gòu))時(shí),氧化產(chǎn)物為羧酸;②雙鍵碳原子與二個(gè)烷基相連(即結(jié)構(gòu)),氧化產(chǎn)物為酮;③雙鍵碳原子與二個(gè)氫原子相連(即結(jié)構(gòu)),氧化產(chǎn)物為CO2因此,可以根據(jù)氧化后生成的產(chǎn)物來推測烯烴的結(jié)構(gòu)。某烯烴分子式為C5H10,用酸性高錳酸鉀溶液氧化,得到乙酸和丙酮,試推測該烯烴的結(jié)構(gòu)式。
習(xí)題二:結(jié)構(gòu)式推導(dǎo)某烯烴分子式為C5H10,用酸性高錳酸鉀溶液氧化,得到乙酸和丙酮,試推測該烯烴的結(jié)構(gòu)式。
解:根據(jù)不同構(gòu)造烯烴產(chǎn)物逆推原來烯烴結(jié)構(gòu),由題中條件可知。
+2-甲基-2-丁烯習(xí)題二:結(jié)構(gòu)式推導(dǎo)2、催化氧化:在催化劑的存在下,烯烴可被空氣氧化。例如,乙烯與空氣混合后,用銀(Ag)作催化劑,在200~300℃條件下,生成環(huán)氧乙烷。
環(huán)氧乙烷
乙醛乙烯催化氧化是工業(yè)制取環(huán)氧乙烷和乙醛的主要方法。CH2=CH2+O2CH2-CH2Ag200~300℃O2CH2=CH2+O22CH3CHOPdCl2,CuCl2100℃,1MPa習(xí)題三:結(jié)構(gòu)式推導(dǎo)
某烯烴用酸性高錳酸鉀氧化后,只生成一種產(chǎn)物,請推測該烯烴的構(gòu)造式。
烯烴的聚合反應(yīng)12烯烴的氧化反應(yīng)3烯烴的α—H反應(yīng)三、α-氫原子的反應(yīng)
由于受碳碳雙鍵的影響,烯烴分子中的α-H比較活潑,容易發(fā)生取代反應(yīng)和氧化反應(yīng)。取代和氧化反應(yīng)取代和氧化反應(yīng)1、取代反應(yīng)
在較高溫度下,烯烴分子中的α-H容易被鹵素原子取代,生成α-鹵代烯烴。在較低溫度下,主要發(fā)生碳碳雙鍵的加成反應(yīng),生成鄰位二氯代烷烴。<300℃加成500℃取代較低溫度較高溫度1,2-二氯丙烷(主產(chǎn)物)3-氯丙烯(主產(chǎn)物)
因此,烯烴與鹵素反應(yīng)時(shí),低溫有助于碳碳雙鍵的加成反應(yīng);提高溫度有助于α-H
原子的取代反應(yīng)。如:工業(yè)上就是在500~530℃的條件下,用丙烯與氯氣反應(yīng)來制備3-氯丙烯。
3-氯丙烯是無色、具有刺激性氣味的液體;有毒、是有機(jī)合成的重要中間體,主要用于制備環(huán)氧氯丙烷、甘油、丙烯醇等,也是合成醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料等化工產(chǎn)品的原料。2、氧化反應(yīng)
在催化劑的催化下,烯烴分子中的α-H可以被空氣或者氧氣氧化。生成醛或者羧酸。300~400℃丙烯醛丙烯酸300~400℃磷鉬酸鉍
催化劑的不同,烯烴分子中的α-H被氧化生成的產(chǎn)物也不相同。丙烯氧化是工業(yè)上用于制備丙烯醛和丙烯酸的主要方法。
丙烯醛是無色、具有特殊辛辣味的揮發(fā)性液體,劇毒化學(xué)品,也是強(qiáng)烈的催淚劑,主要用作有機(jī)合成原料等。
丙烯酸是無色、具有強(qiáng)烈刺激性氣味的液體,是有機(jī)強(qiáng)酸、有腐蝕性,是重要的有機(jī)合成單體。主要用于生產(chǎn)丙烯酸酯類,并進(jìn)一步聚合制備合成樹脂、合成纖維、合成橡膠等。
習(xí)題四:
完成下列化學(xué)轉(zhuǎn)變
烯烴的物理性質(zhì)與加成反應(yīng)烯烴的物理性質(zhì)12烯烴的加成反應(yīng)烯烴的物理性質(zhì)12烯烴的加成反應(yīng)1、物態(tài):常溫常壓下,C2~C4的烯烴為氣體,如乙烯;C5~C18的烯烴為液體;C19以及C19以上的烯烴為固體。一、烯烴的物理性質(zhì)2、沸點(diǎn):烯烴的沸點(diǎn)與烷烴相似,隨分子中碳原子數(shù)目的增加而升高。
在順反異構(gòu)體中,順式異構(gòu)體的沸點(diǎn)略高于反式異構(gòu)體。為什么?這是因?yàn)轫樖疆悩?gòu)體分子的極性較大,分子間作用力較強(qiáng)些,所以沸點(diǎn)略高。名稱構(gòu)造式沸點(diǎn)/℃1-十八碳烯CH3(CH2)15CH=CH21791-丁烯CH3CH2CH=CH2-6.3丙烯CH3CH=CH2-47.4乙烯CH2=CH2-103.71名稱
構(gòu)造式沸點(diǎn)/℃順-2-丁烯3.7反-2-丁烯0.88一、烯烴的物理性質(zhì)3、熔點(diǎn):烯烴的熔點(diǎn)變化規(guī)律隨分子中碳原子數(shù)目的增加而升高。
但是,在順反異構(gòu)體中,反式異構(gòu)體的熔點(diǎn)比順式異構(gòu)體高。為什么?這是因?yàn)榉词疆悩?gòu)體的對稱性較大,在晶格中的排列較為緊密,要使其熔解必須提供更多的能量,所以反式異構(gòu)體熔點(diǎn)大于順式異構(gòu)體的熔點(diǎn)。名稱構(gòu)造式熔點(diǎn)/℃1-十八碳烯
CH3(CH2)15CH=CH217.51-丁烯
CH3CH2CH=CH2
-183.35丙烯
CH3CH=CH2
-184.9名稱構(gòu)造式熔點(diǎn)/℃順-2-丁烯-138.91反-2-丁烯-105.5順-2-丁烯-138.91一、烯烴的物理性質(zhì)4、溶解性
烯烴難溶于水,但是,易溶于有機(jī)溶劑。原因是烯烴也是非極性分子。烯烴的相對密度都小于1,比水輕。并且隨碳原子數(shù)目增加而增加。純的烯烴都是無色的。乙烯略帶甜味,液態(tài)烯烴具有汽油的氣味。5、相對密度6、顏色與氣味一、烯烴的物理性質(zhì)烯烴的物理性質(zhì)12烯烴的加成反應(yīng)
結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)是有機(jī)化學(xué)的一大特點(diǎn)。烯烴結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)就是含有碳碳雙鍵,碳碳雙鍵是烯烴的官能團(tuán)。
官能團(tuán)
在有機(jī)化合物的分子中,與官能團(tuán)直接相連的碳原子稱為α-C,與α-C直接相連的氫原子稱為α-H。如:丙烯分子中有1個(gè)α-C和3個(gè)
α-H。烯烴的化學(xué)反應(yīng)主要發(fā)生在官能團(tuán)碳碳雙鍵以及受碳碳雙鍵影響較大的α-C-H上,由于碳碳雙鍵中的π鍵不牢固,容易斷裂,因此導(dǎo)致烯烴的化學(xué)性質(zhì)比較活潑。α-Cα-H
烯烴與某些試劑作用時(shí),雙鍵中的π鍵斷裂,試劑的兩個(gè)原子或者基團(tuán)分別加到兩個(gè)不飽和碳原子上,生成飽和化合物,這種反應(yīng)稱為加成反應(yīng),加成反應(yīng)是烯烴的化學(xué)特性之一。一、催化加氫
烯烴在常溫常壓下很難與氫氣反應(yīng),但是在催化劑的存在下,烯烴可以與氫氣發(fā)生加成反應(yīng),生成飽和烷烴,同時(shí)放出大量的熱。烯烴加氫放出的熱量稱為氫化熱。催化劑氫化熱
烯烴加氫常用的催化劑為金屬,如鈀、鉑、鎳等。工業(yè)上常用催化性能較強(qiáng)的雷尼鎳作催化劑,如:那么,催化加氫在工業(yè)上有哪些應(yīng)用,有什么樣的作用?催化加氫在工業(yè)中的應(yīng)用:
1、計(jì)算出混合物中不飽和化合物的含量;
2、鑒別不同烯的穩(wěn)定性;
3、提高汽油質(zhì)量;
4、提高油脂保質(zhì)期,便于保存和運(yùn)輸。二、加鹵素
烯烴容易與鹵素發(fā)生加成反應(yīng),生成鄰位二鹵代烷烴,這是合成鄰位二鹵代烷烴的一種重要方法。
1,2-二氯乙烷為無色或者淡黃色油狀液體,有毒,大量吸入其蒸氣或者誤食均能引起中毒死亡。主要用來制備氯乙烯、乙二醇等,也是良好的有機(jī)溶劑、萃取劑和抗震劑。1,2-二氯乙烷視頻:烯烴與溴反應(yīng)
在常溫常壓、不需要添加催化劑的情況下,烯烴與溴迅速發(fā)生加成反應(yīng),生成1,2-二溴烷烴。
烯烴與溴的加成反應(yīng)前后有明顯的現(xiàn)象變化,因此可用來鑒別烯烴。工業(yè)上常用此法來檢驗(yàn)汽油、煤油中是否含有不飽和烴。1,2-二溴乙烷(無色)(紅棕色)
用化學(xué)方法鑒別乙烷和乙烯。例題一:用化學(xué)方法鑒別下列化合物
用化學(xué)方法鑒別二氧化碳,乙烷和乙烯。習(xí)題一:用化學(xué)方法鑒別下列化合物
用化學(xué)方法鑒別二氧化碳,乙烷和乙烯。習(xí)題一:用化學(xué)方法鑒別下列化合物點(diǎn)燃燃燒不燃燒視頻:烯烴與溴反應(yīng)注意觀察產(chǎn)物1,2-二溴乙烷三、加鹵化氫
烯烴可以與鹵化氫(HCl、HBr或HI
)反應(yīng),生成鹵代烷。常溫下,氯乙烷是無色透明、具有甜味的氣體,能與空氣形成爆炸性的混合物。主要用作乙基化試劑,也可用作溶劑和冷凍劑,還可用作局部麻醉劑。氯乙烷
乙烯是對稱性分子,兩個(gè)雙鍵碳原子上所連接的原子完全相同,與鹵化氫發(fā)生加成反應(yīng)時(shí),不論氫原子或氯原子加到哪一個(gè)雙鍵碳原子上,所得到的產(chǎn)物都相同。
氯乙烷
但是,當(dāng)兩個(gè)雙鍵碳原子上所連接的原子或者基團(tuán)不完全相同,這種烯烴稱為不對稱烯烴。不對稱烯烴與鹵化氫加成時(shí),可以得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。
那么這兩種產(chǎn)物哪種產(chǎn)物為主?哪種產(chǎn)物為輔?√
通過其它實(shí)驗(yàn)證明,其它不對稱烯烴與鹵化氫加成反應(yīng)時(shí),與丙烯相似,主要得到一種產(chǎn)物。如1-丁烯與溴化氫反應(yīng)。
有什么規(guī)律嗎?馬爾可夫尼科夫馬氏規(guī)則:不對稱烯烴與鹵化氫等不對稱試劑加成時(shí),試劑中的氫原子(或者帶正電的部分)加到烯烴中含氫較多的雙鍵碳原子上,鹵原子(或者其它帶負(fù)電的基團(tuán))加到含氫較少的雙鍵碳原子。利用馬氏規(guī)則可以預(yù)測烯烴加成的主要產(chǎn)物。請同學(xué)們預(yù)測異丁烯與溴化氫加成的主要產(chǎn)物。
習(xí)題二請同學(xué)們預(yù)測異丁烯與溴化氫加成的主要產(chǎn)物。
2-溴-2-甲基丙烷(或者叔丁基溴)習(xí)題二
當(dāng)有過氧化物存在時(shí),不對稱烯烴與溴化氫的加成反應(yīng)違反馬氏規(guī)則。如1-壬烯與溴化氫反應(yīng)。
過氧化物的存在,不對稱烯烴與氯化氫、碘化氫的加成反應(yīng)沒有影響。如1-壬烯與氯化氫反應(yīng)。
1-溴壬烷2-氯壬烷四、加硫酸
烯烴可以與冷的濃硫酸發(fā)生加成反應(yīng),生成硫酸氫酯。不對稱烯烴與冷的濃硫酸發(fā)生加成反應(yīng),符合馬氏規(guī)則。硫酸氫乙酯硫酸氫叔丁酯
烯烴與硫酸的加成產(chǎn)物硫酸氫酯溶于硫酸,利用這一性質(zhì),可以將混在烷烴中的少量烯烴分離除去。己烷中含有少量的1-己烯,試用化學(xué)方法將其分離除去。
①加入冷的濃硫酸,1-己烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫己酯而溶于硫酸。由于己烷不與硫酸反應(yīng),并且密度低于硫酸而位于溶液上層。②利用分液漏斗分液,把己烷與硫酸層分離。分去的下層為硫酸和硫酸氫己酯混合液,上層為己烷。例題
硫酸氫酯與水共熱時(shí),發(fā)生水解反應(yīng),生成醇和硫酸。
烯烴與硫酸加成產(chǎn)物再水解生成醇,相當(dāng)于在烯烴分子中加入了一分子水。因此,這和反應(yīng)又稱為烯烴的間接水合反應(yīng)。工業(yè)上利用間接水合法制備乙醇、異丙醇等低級(jí)醇。優(yōu)點(diǎn):對烯烴純度要求不高;缺點(diǎn):水解產(chǎn)生的硫酸對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。五、加水
在酸催化下,烯烴與水直接發(fā)生加成反應(yīng)生成醇。不對稱烯烴與水的加成反應(yīng)符合馬氏規(guī)則。
烯烴直接加水制備醇稱為烯烴直接水合法,是工業(yè)上生產(chǎn)乙醇、異丙醇的重要方法。優(yōu)點(diǎn):避免硫酸對設(shè)備的腐蝕。缺點(diǎn):對烯烴的純度要求較高,需要97%以上。六、加次氯酸
烯烴與次氯酸發(fā)生加成反應(yīng),生成氯代醇。生產(chǎn)中,用水和氯氣代替次氯酸不對稱烯烴與次氯酸的加成反應(yīng)也符合馬氏規(guī)則。
習(xí)題三:
完成下列化學(xué)反應(yīng)重要的烯烴及其制法重要的單烯烴及其制法12重要的二烯烴及其制法重要的單烯烴及其制法12重要的二烯烴及其制法乙烯、丙烯、1,3一丁二烯和異戊二烯等低級(jí)烯烴是有機(jī)化學(xué)工業(yè)中大量需要的基礎(chǔ)原料。但原油中通常不含有烯烴,自然界也極少有游離的烯烴存在。工業(yè)上是從石油裂解氣中提取或利用脫氫、脫水、脫鹵化氫等化學(xué)反應(yīng)從烴、醇、鹵代烴等制取烯烴。1、物態(tài):乙烯是無色稍帶甜味的氣體,微溶于水,比空氣輕。在空氣中燃燒,火焰比甲烷明亮,這是因?yàn)橐蚁┓肿又械暮及俜直雀哂诩淄?。乙烯與空氣混合,遇明火會(huì)發(fā)生爆炸,爆炸極限為3%~9%(體積)。一、乙烯2、工業(yè)應(yīng)用:有機(jī)化學(xué)工業(yè)中最
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