医用化学-第十一章 烯烃和炔烃.ppt

第十一章 烯烃和炔烃 第一节 烯烃 第二节 二烯烃 第三节 炔烃 烯烃是指分子中含有一个碳-碳双键的不饱和烃。碳-碳双键是烯烃的官能团。烯烃的通式为 CnH2n。 第一节　烯 烃 一、烯烃的结构 二、烯烃的同分异构现象 三、烯烃的命名 乙烯分子的结构 碳原子采用 sp2 杂化，三个 sp2 杂化轨道和一个 p 轨道中各有一个未成对电子，两个碳原子各以一个 sp2 杂化轨道 “头碰头” 重叠，形成一个 C—Cσ 键，每个碳原子又分别用两个 sp2 杂化轨道与两个氢原子的 1s 轨道形成四个 C—H σ 键，所形成的五个σ键处于同一平面上。两个碳原子的未参与杂化的 p 轨道垂直于五个σ 键所在的平面，以 “肩并肩” 的方式重叠，形成一个π键。 一、烯烃的结构 二、烯烃的同分异构现象 构造异构是指分子中原子间的连接顺序和方式不同而产生的异构。 由于烯烃分子中存在碳-碳双键，因此它们的同分异构现象比烷烃复杂，不仅存在碳链异构，还存在碳-碳双键的位置异构。 (一) 烯烃的构造异构 由于碳-碳双键不能自由旋转，因此当两个双键碳原子各连接两个不同的原子或基团时，双键碳原子上连接的四个原子或基团可以有两种不同的空间排列方式，即有两种不同的构型。 (二) 顺反异构 两个相同原子或基团在双键同侧的称为顺式，而在双键异侧的称为反式。这种异构现象称为顺反异构。 产生顺反异构必须具备的两个条件是： (1) 分子中存在着限制原子旋转的因素; (2) 碳-碳双键的每一个碳原子连接两个不同的原子或基团。 三、烯烃的命名 选择包含碳-碳双键在内的最长碳链为主链，按主链中所含碳原子数称为 “某烯”。如主链碳原子超过十个时，在烯字前加一 “碳”字。从靠近碳-碳双键的一端开始给主链的碳原子编号，碳-碳双键的位置用双键碳原子中编号较小的表示，写在烯烃名称之前，并用半字线隔开。把取代基的位次、数目、名称分别写在烯烃名称前。 烯烃分子中去掉一个氢原子后剩余的基团称为烯基。 CH2 CH— CH3CH CH— CH2 CHCH2— 乙烯基 丙烯基 烯丙基 四、顺反异构体的命名 命名时只需在顺反异构体名称之前分别加“顺”或“反”即可。 (一) 顺反命名法 烯烃两个双键碳原子上连接的四个原子或基团都不相同时，采用 Z, E 标记法来表示其构型。 根据“顺序规则” 确定出每个双键碳原子连接的两个原子或基团中的较优基团，较优基团在双键同侧的为 Z 构型，较优基团在双键异侧的为 E 构型。 (二) Z,E 命名法 顺序规则的主要内容是： (1) 与双键碳原子直接相连的两个原子的原子序数较大者为 “较优” 基团。如果两个原子为同位素，则相对原子质量较大者为 “较优” 基团。 (2) 若与双键碳原子直接相连的第一个原子相同时，则比较与第一个原子直接相连的原子的原子序数。如果仍然相同，再依次逐个比较，直到比较出较优基团为止。 (3) 当与双键碳原子连接的基团具有重键时，可把双键或三键看作是连接两个或三个相同原子。 对于顺反异构体，顺反命名法与 Z, E 命名法不一定是一致的。 五、烯烃的物理性质 常温常压下，含 2 ~ 4 个碳原子的烯烃为气体，含 5~15 个碳原子的烯烃为液体，高级烯烃为固体。 烯烃的沸点、熔点和密度均随碳原子数的增加而升高。直链烯烃的沸点比支链烯烃异构体高；顺式异构体的沸点一般高于反式异构体，而顺式异构体的熔点则比反式异构体低。烯烃的密度均小于 1 g·cm－3，不溶于水，易溶于苯、乙醚和氯仿等有机溶剂。 六、烯烃的化学性质 加成反应是烯烃的典型反应。 烯烃双键中的π键断开，试剂中的两个原子或基团分别加到双键碳原子上，生成饱和化合物，这种反应称为加成反应。 在镍、钌、钯或铂等催化下，烯烃与氢气发生加成反应生成烷烃。 (一) 催化加氢 R—CH CH2 + H2 Ni R—CH2— CH3 氢气和烯烃都被吸附在催化剂的表面上，氢分子的化学键断裂生成氢原子，与吸附后活化的烯烃发生加成反应。这种在催化剂存在下烯烃与氢气发生的加成反应，称为催化加氢。 烯烃容易与氯气或溴发生加成反应，生成邻二卤代烷。 (二) 加卤素 CH2 CH2 + Br2 Br—CH2—CH2—Br 碘的活性很差，一般不与烯烃发生加成反应；而氟气非常活泼，与烯烃反应太剧烈，难以控制。因此，常用氯气和溴与烯烃发生加成反应。 对称烯烃与