烯烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)和命名

第二節(jié)烯烴§2.1烯烴的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)和命名一.烯烴的結(jié)構(gòu):1.雙鍵碳原子及其上的所有原子在同一平面上.烯烴：分子中含碳碳雙鍵（C=C)的烴,為不飽和烴。通式:CnH2n官能團:-C=C-碳原子雜化示意圖乙烯分之中的C－C

鍵2.sp2雜化:如:2HC=CH2，其中C原子為sp2雜化:價鍵法:形成了5個鍵.C-C單鍵的鍵長：0.154nm,鍵能：345.6kJ·mol-1

C=C雙鍵的鍵長：0.134nm，鍵能：610.9kJ·mol-1

（小于單鍵的兩倍）從鍵能來看，雙鍵更易斷裂，即：反應性質(zhì)活潑鍵角1200乙烯分之

鍵示意圖π鍵具有自己的特點，由此決定了烯烴的化學性質(zhì):

π鍵的特征：1.π?鍵由P軌道側(cè)面重迭形成,重迭程度小,沒σ?鍵牢固。2.π鍵無對稱軸,成鍵兩原子間不能旋轉(zhuǎn),否則π鍵將破裂。3.π電子云分布在σ?鍵平面的上下，離核遠，受核的控制較弱，流動性大，易被極化，化學反應活性大。σ–鍵與π–鍵的比較σ–鍵穩(wěn)定性大于π–鍵π–鍵活性大于σ–鍵烯烴的同分異構(gòu)和命名2.1同分異構(gòu)現(xiàn)象烯烴的異構(gòu)：碳架異構(gòu)官能團位置異構(gòu)幾何異構(gòu)（順反異構(gòu)）

官能團位置異構(gòu)：由于官能團在碳鏈中的位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)。例如：

1-丁烯2-丁烯立體異構(gòu)：結(jié)構(gòu)相同（碳架），分子中原子或基團在空間的相對位置不同。順反異構(gòu)：立體異構(gòu)的一種，由于雙鍵不能自由旋轉(zhuǎn)引起的，也稱為幾何異構(gòu)。例如：反-2-氯-2-丁烯順-2-氯-2-丁烯西門子DCS子系統(tǒng)計劃匯報新年計劃述職報告工作匯報通用PPT2021DCS子系統(tǒng)組成及原理一DCS子系統(tǒng)檢修二目錄一DCS子系統(tǒng)組成及原理數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)Airlinkpulz8在TGMT的軌旁和車載子系統(tǒng)之間提供連續(xù)、雙向、基于無線電的數(shù)據(jù)傳輸，如圖51所示。Airlinkpulz8適合隧道環(huán)境和開放空間內(nèi)以常見速度運行的城市軌道交通列車。Airlinkpulz8是一套可用性極高的模塊化和可擴展系統(tǒng)，為以后延長或增加新線路軌段，以及升級到新傳輸技術(shù)或標準提供了可能。模塊化設計也反映出面向高等級的可維護性和可升級性的需求。Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)提供一個透明數(shù)據(jù)通道來發(fā)送基于IP的連續(xù)通信，以保證TGMT列車控制應用系統(tǒng)在軌道交通系統(tǒng)中的通暢運行。為了保護列車控制數(shù)據(jù)傳輸不被操縱，Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)提供了加密和防火墻。按照EN50159-2繪制的Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)安全視圖如圖52所示。1.中央設備Airlinkpulz8中央設備包含下列部件：中央系統(tǒng)路由器（CSR），如圖53所示；網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）,采用了和CSR相同的硬件。2.車載設備TGMT子系統(tǒng)采用的首—尾編組，Airlink列車單元安裝在接近頭車廂和尾車廂的位置，與TGMT子系統(tǒng)相應的車載控制單元和無線天線相鄰，如圖54所示。在TGMT子系統(tǒng)的中間編組如圖55所示，列車單元被安裝在接近頭車廂和尾車廂的地方，通過交換機連接TGMT系統(tǒng)的列車控制單元。車載天線直接連接每個列車單元。（1）列車單元（TU），如圖56所示。（2）包含無線交換機的OBCU，如圖57所示。（3）車載天線，如圖58所示。3.軌旁設備

Airlinkpulz8軌旁設備包含下列部件：（1）接入點，如圖59所示。（2）軌旁天線，如圖510所示。（3）網(wǎng)絡交換機，如圖511所示。4.無線骨干網(wǎng)無線骨干網(wǎng)（RB）一般采用環(huán)狀拓撲結(jié)構(gòu)，如圖512所示。冗余無線骨干網(wǎng)基于光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個光纖環(huán)網(wǎng)在無線電主站與兩個獨立的環(huán)接入交換機連接在一起，通過環(huán)接入交換機與核心交換機連接。二、系統(tǒng)原理Airlinkpulz8用于在軌旁和車載TGMT子系統(tǒng)之間為TGMT列車控制數(shù)據(jù)提供連續(xù)、雙向的數(shù)據(jù)交換，如圖513所示。Airlinkpulz8系統(tǒng)設備分別安裝在軌道沿線，站點設備房及列車電子架。一般情況下，其中一個車站選為無線電系統(tǒng)主站，安裝中央系統(tǒng)路由器（CSR）等中央設備。無線電系統(tǒng)通過軌旁通信網(wǎng)絡（WCN）與TGMT軌旁控制單元冗余連接。CSR連接到由交換機和光纖組成的無線骨干網(wǎng)。為了TGMT，網(wǎng)絡進行了冗余設置，以滿足ATC系統(tǒng)嚴格的可用性要求。無線骨干網(wǎng)與沿線路軌道分布的眾多接入點（AP）相連接，以提供列車的無線電接入。AP利用高增益天線同時覆蓋隧道的兩個方向。從帶寬和傳輸可用性方面考慮，每個AP包含多個無線電，無線電的實際數(shù)量取決于系統(tǒng)配置。針對TGMT應用，AP的布置要使無線電信號（RF）冗余覆蓋。為了實現(xiàn)高可靠性、高可用性要求，Airlinkpulz8系統(tǒng)一般采用ISM2.4GHz頻段中3個不重疊信道中的兩個信道。在列車上，兩個列車單元分別安裝在頭車和尾車，通過寬帶網(wǎng)絡互相連接，以實現(xiàn)相互冗余。每個列車單元安裝兩個無線電模塊，通過以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）連接到各自的應用系統(tǒng)，通過射頻電纜連接兩根車載天線。1.中央設備1）中央系統(tǒng)路由器中央系統(tǒng)路由器是Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)的中央接口。TGMT列車控制系統(tǒng)或公共數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)與CSR連接。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流均通過CSR傳輸，其功能包括：（1）處理所有軌旁到列車的通信鏈接，把信息從軌旁“傳遞”到列車；反之亦然，包括所有必要的路由。（2）維護系統(tǒng)的安全性和完整性。（3）處理軟件更新，分配系統(tǒng)中各單元的配置文件。（4）提供網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）接收系統(tǒng)狀況信息的接口。（5）CSR是其他Airlinkpulz8部件管理數(shù)據(jù)流的網(wǎng)關(guān)。2）網(wǎng)絡管理系統(tǒng)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)服務器包含Airlinkpulz8無線電系統(tǒng)部件所用的網(wǎng)絡配置數(shù)據(jù)和系統(tǒng)軟件。它有一個用于系統(tǒng)管理的網(wǎng)絡接口。Airlinkpulz8所有部件的軟件更新和配置變更都通過這臺服務器完成。同步后，中央系統(tǒng)路由器將為Airlinkpulz8的其他部件提供在NMS上進行的軟件更新和配置變更。2.軌旁設備1）無線骨干網(wǎng)無線骨干網(wǎng)RB將CSR與接入點連接起來，如圖514所示。冗余無線骨干網(wǎng)基于光纖環(huán)結(jié)構(gòu)。每個接入點包含一個網(wǎng)絡交換機，向接入點提供相關(guān)數(shù)據(jù)包，并在環(huán)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)包。2）接入點接入點負責處理與車載列車單元（TU）的無線通信，在車載設備和中央設備之間提供無線雙向通信。接入點包含與軌旁天線相連的無線電收發(fā)單元，用于軌道和列車之間的雙向無線數(shù)據(jù)傳輸。接入點沿軌道分布，每個接入點根據(jù)軌道的具體情況通常相距250m-350m。通過使用定向高增益天線，實際沿軌道的覆蓋面可以達到至少兩個接入點的距離。這就實現(xiàn)了無線信號冗余的“雙重覆蓋”。因此，只要不是軌旁相鄰的兩個接入點同時失效，就不會對列車控制產(chǎn)生直接影響。3）軌旁天線根據(jù)軌道具體情況，每個接入點使用二根或四根定向天線，朝向相反方向，在一個特定距離內(nèi)提供無線服務，這個特定距離稱為覆蓋區(qū)域。軌旁天線采用的安裝方案如圖515所示。3.車載設備車載列車單元（TU）和車載天線組成Airlinkpulz8的車載子系統(tǒng)。頭/尾配置的TU通過車載網(wǎng)絡系統(tǒng)連接，實現(xiàn)頭/尾TU的冗余。1）車載列車單元車載列車單元是Airlinkpulz8無線系統(tǒng)的車載端裝置，包含了一套連接車載天線的車載無線收發(fā)器，以處理和軌旁接入點間的雙向無線通信，將車載設備同軌旁設備連接起來。一個列車單元包含兩個車載收發(fā)器（無線電模塊），它們增強了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。2）車載天線為了實現(xiàn)天線分集和冗余，每個TU連接兩根天線，提高了通信的可靠性與可用性。每個車載單元上的無線電收發(fā)器連接一根車載天線。3）車載網(wǎng)絡車載網(wǎng)絡連接這兩個列車單元和車載控制單元（OBCU）。標準的無線車載網(wǎng)絡是為車長90m以內(nèi)的單輛列車設計的。如果單輛列車的車長超過90m，則需增加一個網(wǎng)絡中繼器。二DCS子系統(tǒng)檢修順式異構(gòu)體：兩個相同原子或基團在雙鍵同一側(cè)的為順式異構(gòu)體。反式異構(gòu)體：兩個相同原子或基團分別在雙鍵兩

側(cè)的為反式異構(gòu)體。順反異構(gòu)體產(chǎn)生的條件：⑴

分子不能自由旋轉(zhuǎn)（否則將變成另外一種分子）；⑵

雙鍵上同一碳上不連有相同的原子或基團；烯烴的命名1.普通命名法：基本原則同烷烴一樣。只要把名稱中的“烷”改為“烯”即可。2.系統(tǒng)命名法：同烷烴類似。⑴選主鏈：選含有雙鍵的碳鏈作為主鏈；⑵編號：從距離雙鍵最近的一端開始編號；⑶書寫：把雙鍵中碳原子位號較小的編號寫在名稱“烯”的前面。⑷“順/反”詞頭加于異構(gòu)體全名的最前面順-2，3-二甲基-1，4-二氯-2-戊烯反-1-氯-1-溴-2-丁烯但是，如果雙鍵上四個取代基均不相同時，處理起來就比較麻煩，例如：對復雜烯烴的幾何異構(gòu)，應用Z、E命名法：按照次序規(guī)則，兩個雙鍵碳上次序較大的原子或基團在同一側(cè)的稱為Z型；按照次序規(guī)則，兩個雙鍵碳上次序較大的原子或基團在兩側(cè)（相反方向）的稱為E型。Z：德文，Zusammen，在一起之意；E：德文，Entgegen，相反之意Z-2，3-二甲基-1，4-二氯-2-戊烯E-1-氯-1-溴-2-丁烯

E-2-氯-2-丁烯Z

-2-氯-2-丁烯

例如烯烴的物理性質(zhì)同烷烴相似：C2-C4為氣體，高級烯烴為固體；熔點、沸點和比重隨分子量的增大而上升，比重<1不易溶于水。易溶于非極性或弱極性有機溶劑中。烯烴的化學性質(zhì)C＝C的π－電子裸露于外，可提供e，具堿性容易受到缺電子試劑：酸E＋（親電試劑）的進攻；容易發(fā)生加成反應，生成兩個新的σ鍵，得到飽和烴——烷烴。一、

烯烴的加成反應催化加氫：

在催化劑Ni、Pt、Pd等催化劑作用下，烯烴可以與氫進行加成反應。反應在催化劑表面進行，為順式加成，得順式加成產(chǎn)物，發(fā)熱（新鍵生成）；無催化劑不進行，表明活化能高。例如：2-丁烯的催化氫化反應：2加鹵素特點：反應分步進行

第一步：親電試劑加成第二步：負離子試劑反式加成；最終得到鄰二鹵代烷烴體系中的其它負離子也可得到相應的產(chǎn)物（副產(chǎn)物）。主要是與氯和溴的反應。氟反應太劇烈，容易發(fā)生分解反應，碘與烯烴不進行離子型加成反應。得到鄰二鹵代烷烴Br2的加成反應一般用CCl4作為溶劑，出現(xiàn)的現(xiàn)象為溴的顏色褪去。此反應反應速度快，現(xiàn)象非常明顯，因此常用于：雙鍵的鑒別。1）X2的活性:Cl2>Br2>I2(F2過于猛烈)Br2/CCl4溶液常用于烯烴的檢驗.溴的顏色褪去（紅棕色消失）：陽性反應用途：

1：制備鄰二鹵代烷2：與Br2/CCl4加成常用于鑒別雙鍵，與Br2反應歷程通過為下：

試驗：

根據(jù)以上的事實給出如下的解釋：反應分兩步進行：①

親電試劑Br＋形成環(huán)正離子過度態(tài)：（慢）②親核試劑

Br-

反式加成(快)得到產(chǎn)物(反式）：

在溴翁離子中，原子都達到了八偶體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是此碳正離子穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系.2、與HX加成：①HX的活潑次序：HI>HBr>HCl②直接通入HX氣體進行反應?；蚣訚獾腍I>HBr，若使用濃鹽酸時，需在AlCl3的催化下進行反應。

當不對稱烯烴與無機酸加成是，氫總是優(yōu)先加到含氫較多的雙鍵碳原子上。馬氏規(guī)則：(1869年)

馬氏規(guī)則僅僅是個經(jīng)驗規(guī)律是在電子理論為產(chǎn)生前提出的，用近代電子理論對馬氏規(guī)則進行解釋是：

1：動態(tài)下的解釋-------C正離子的穩(wěn)定性烯烴與無機酸加成的反應歷程：

碳正離子的穩(wěn)定性：

其電負性較小，成鍵電子向電負性較大的原子一端偏移，故把烷基稱為給電子基或推電子基．

σ+σ-CH3CH=CH2+H-XCH3-CH-CH2HXF3CCH=CH2+H-CIF3C-CH-CH2

XCIσ-σ+

據(jù)此，馬氏規(guī)則又可表述為：當不對稱烯烴與不對稱試劑加成時,氫原子總是加到含氫較多的雙鍵碳原子上。3.與濃硫酸的加成該反應稱為烯烴的間接水合用途:1.可用該反應將烯烴轉(zhuǎn)化成醇.2.可用于除去烷烴中含有的烯烴雜質(zhì).取向遵循馬氏規(guī)則:CH2=CH2+H2SO4(98%)CH3CH2OSO3H

CH3CH2OHH2OCH2