2019/5/15 第三章 单烯烃
1.掌握烯烃的构造异构、位置异构、顺反异构及命名。 2.掌握烯烃的化学性质(加成反应、氧化反应、α-H的反应) 。 第三章 单烯烃教学要求 1.掌握烯烃的构造异构、位置异构、顺反异构及命名。 2.掌握烯烃的化学性质(加成反应、氧化反应、α-H的反应) 。 3.掌握烯烃的亲电加成反应历程、马氏规则、诱导效应。 4.应用电子效应基本理论分析碳正离子的稳定性 5. 掌握sp2杂化的特点,形成π键的条件以及π键的特性。 2019/5/15
烯烃的结构,π键的特征,烯烃的化学性质及应用,亲电加成反应的历程,马氏规则的应用烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。 重点与难点: 烯烃的结构,π键的特征,烯烃的化学性质及应用,亲电加成反应的历程,马氏规则的应用烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。 2019/5/15
1、定义:分子中含有碳碳双键的不饱和碳氢化合物叫烯烃。双键为烯烃的官能团。 §3-1 单烯烃的同分异构现象及命名 、烯烃的定义、通式、分类 1、定义:分子中含有碳碳双键的不饱和碳氢化合物叫烯烃。双键为烯烃的官能团。 2、通式:单烯烃的通式:CnH2n(n ≥2) 3、分类: 单烯烃:分子中只含有一个双键的烯烃。 双烯烃:分子中含有两个双键的烯烃。 多烯烃:分子中含有两个以上双键的烯烃。 未加说明,一般情况下,指单烯烃。 2019/5/15
烯烃的同分异构分为(1)构造异构;(2)双键顺反异构(构型异构)。构造异构又分为碳胳异构和双键官能团位置异构。例如,戊烯: 二、烯烃的同分异构 烯烃的同分异构分为(1)构造异构;(2)双键顺反异构(构型异构)。构造异构又分为碳胳异构和双键官能团位置异构。例如,戊烯: 因此,如果写出构造异构,应有五种构造异构。如果写出同分异构,应有六种同分异构。 2019/5/15
A、碳胳异构产生的原因:碳链连接的方式不同造成的。 B、位置异构产生的原因:由于双键位置的不同造成的。 C、顺反异构产生的原因:由于双键不能自由旋转,当双键上的两个碳原子连有两个不同原子或基团时,就有两种不同的排列方式即顺式和反式。 2019/5/15
在顺反异构中,分子中各原子的连接方式和次序相同,但分子中原子的空间排列方式不同,即顺反异构的分子构造相同,而构型不同。所以顺反异构是构型不同的化合物。由于构型不同而引起的异构现象叫做立体异构现象。 2019/5/15
产生顺反异构体的必要条件: 构成双键的任何一个碳原子上所连的两个基团要不同。 产生顺反异构的条件:(1)在分子中有限制自由旋转的因素,如双键、环平面等。(2)在双键碳原子上连有两个不同的原子或基团。 2019/5/15
顺反异构体的物理性质不同,因而分离它们并不很难。 三、烯烃的命名 1、系统命名法: 烯烃的系统命名法与烷烃的系统命名法相似。遵循以下规则: 2019/5/15
A、选择主链:选择含有双键的最长碳链为主链,并按主链的碳原子数目命名为某某烯烃。 B、编号:从靠近双键一端(即官能团)开始编号,用1,2,3,…数字表明双键碳原子的位次,相同取代基合并。 2019/5/15
2019/5/15
C、书写名称:依次把取代基的位次、数目、名称、双键的位次写在烯烃名称前面。书写时,相同基团要合并,双键的位次用较小一个编号,其它要求与烷烃相同。 2019/5/15
烯基是指从烯烃分子中去掉一个H原子剩下的一价基团。其命名原则与烯烃相似,但在编号时从含有游离价的碳原子开始编号。 2、烯基的命名: 烯基是指从烯烃分子中去掉一个H原子剩下的一价基团。其命名原则与烯烃相似,但在编号时从含有游离价的碳原子开始编号。 2019/5/15
顺反命名法: 即在系统名称前加一“顺”或“反”字。 3、顺反异构及Z、E命名 1)顺反命名 顺反命名法: 即在系统名称前加一“顺”或“反”字。 在顺反异构体的命名中,涉及到二取代、三取代,四取代。 A、二取代:在双键碳原子上有两种不同的取代基(不是两个)的二取代乙烯。将相同基团在同侧的命名为顺式,相同基团在异侧的为反式。 2019/5/15
顺-3-甲基-2-戊烯 反-3-甲基-2-戊烯 C 3 2019/5/15
B、三取代,四取代:在双键碳原子上有三种或四种不同的取代基的取代乙烯。 顺反命名法有局限性,即在两个双键碳上所连接的两个基团彼此应有一个是相同的,彼此无相同基团时,则无法命名其顺反。 2019/5/15
为了解决上述问题。IUPAC建议使用Z、E标记顺反异构。Z-为同侧,E-为反侧。具体步骤如下: (1)将双键碳原子上连接的原子或基团按次序规则排列; (2)分别比较双键两端各自连接的两个原子或基团次序。如果两个优先的原子或基团在同侧的为Z型,在异侧的E型。例如: 2019/5/15
(E)-3-乙基-2-己烯 (Z)-2-甲基-1-氯-1-丁烯 Z是德文 Zusammen 的字头,是同一侧的意思。 E是德文 Entgegen 的字头,是相反的意思。 (Z)- 3-甲基-2-戊烯 (E)- 3-甲基-4-异丙基-3-庚烯 2019/5/15
(E)-3-甲基-2-戊烯 (Z)-3-甲基-2-戊烯 顺-3-甲基-2-戊烯 反-3-甲基-2-戊烯 注意:Z/E命名的构型与顺/反命名构型之间无必然的对应关系,即Z型可能是顺式,也可能是反式。在命名时要明确要求。 2019/5/15
(Z)-3-甲基-4-异丙基-3-庚烯 2019/5/15
思考题 2019/5/15
烯烃的结构特征是含有双键,对于烯烃的结构要掌握两个问题:一是SP2杂化,二是π键 。 §3-2 烯烃的结构 烯烃的结构特征是含有双键,对于烯烃的结构要掌握两个问题:一是SP2杂化,二是π键 。 一、 双键的结构 2019/5/15
官能团: C=C(πσ键); C=C sp2; 五个σ键在同一个平面上;π电子云分布在平面的上下方。 2019/5/15
为什么与双键碳相连的原子都在同一平面?双键又是怎样形成的呢?杂化轨道理论认为,碳原子在形成双键时是以sp2杂化轨道方式进行的。 2019/5/15
按照杂化理论,碳原子的2S、2Px、2Py轨道杂化形成3个等性SP2杂化轨道,这3个SP2杂化与其它原子形成3个σ键。碳原子SP2杂化后,都剩下一个2Pz轨道未参与杂化,即每一个碳原子剩下一个2P轨道保持原来的形状。 2019/5/15
B、杂化轨道伸展方向:3个SP2杂化轨道处于同一平面,彼此成120°。 A、杂化轨道成分:1/3S、2/3P。 B、杂化轨道伸展方向:3个SP2杂化轨道处于同一平面,彼此成120°。 C、每一个碳原子未杂化的2P轨道垂直于SP2杂化轨道平面,两个碳原子的2P轨道相互平行,“肩并肩”得侧面重叠而成键,即形成π键 。 三、 π键的形成 π键的形成是未杂化的2P轨道相互平行,“肩并肩”得侧面重叠而成键。 2019/5/15
π电子易受到外界影响,发生极化破裂,因此,它有较大的活性,即易发生化学反应。 σ键 π键 电子分布: 键轴轴对称分布 分子平面的上下两 重叠程度: 较大 较小 旋转情况: 可围绕键轴自由 不能自由旋转 稳定性: 牢固 不牢固、易断裂 键能大小 σ键 > π键 π键键能 = 双键键能 -碳碳单键键能 = 610KJ / mol – 346 = 264.4KJ / mol π电子易受到外界影响,发生极化破裂,因此,它有较大的活性,即易发生化学反应。 2019/5/15
③ 电子云沿键轴上下分布,不集中,易极化,发生反应。 ④ 不能独立存在。 四、 乙烯分子的形成 π键的特点: ① 不如σ键牢固, 因p轨道是侧面重叠的。 ② 不能自由旋转,π键没有轨道轴的重叠。 ③ 电子云沿键轴上下分布,不集中,易极化,发生反应。 ④ 不能独立存在。 2019/5/15
烯烃的化学性质主要体现在烯烃的双键上。烯烃的主要化学反应有加成反应、氧化反应、α-H的取代反应、聚合反应等。 §3-3烯烃的化学性质 烯烃的化学性质主要体现在烯烃的双键上。烯烃的主要化学反应有加成反应、氧化反应、α-H的取代反应、聚合反应等。 反应发生在C=C、-H上 、加成反应 1、加成反应概念:在反应中π键断裂,双键上的两个碳原子与其它原子或基团结合成两个新的σ键的反应。 2019/5/15
2、烯烃的加成反应 烯烃的加成反应主要有以下几种: 2、烯烃的加成反应 烯烃的加成反应主要有以下几种: (1)催化加氢:烯烃在常温下很难与H2作用,但在催化剂Pt、Pd、Ni存在下,烯烃可与H2加成生成饱和烃。 +435)-828 = -129 kJ·mol-1 催化加氢是一个放热反应。 2019/5/15
注意:A、由于加氢过程中,使用了催化剂,因此,这种反应叫做催化氢化。催化氢化常用的催化剂:Pt、Pd、Ni等过渡金属。 B、催化氢化的机理为表面吸附机理。 2019/5/15
G、催化氢化是放热反应,所放出的热量(氢化热:1mol双键氢化时所放出的热量)用于烯烃稳定性的测定。氢化热越大,烯烃稳定性越差。 不饱和烃的氢化热↑,说明原不饱和烃分子的内能↑,该不饱和烃的相对稳定性↓。 2019/5/15
(1) 烯烃顺反异构体的稳定性是:反式 > 顺式(二者能差为 4.2kJ.mol-1)。 (2) 双键碳原子连有烷基数目↑,氢化热↓,稳定性↑。因此,烯烃的稳定性次序为: 2019/5/15
D、催化氢化是定量进行的反应,因此,可以根据吸收的氢气的量测定分子中双键的数目。 H、催化氢化的应用范围:不饱和烯烃变成饱和烷烃,因此可用于烷烃的制备。 F、催化氢化的立体化学:结果为顺式加氢 顺式加成,定量完成;从位阻小的一面进行。 2019/5/15
在烯烃分子中,由于π电子具流动性,易被极化,因而烯烃具有供电子性能,易受到缺电子试剂(亲电试剂)的进攻而发生反应. (2)与X2加成: 在烯烃分子中,由于π电子具流动性,易被极化,因而烯烃具有供电子性能,易受到缺电子试剂(亲电试剂)的进攻而发生反应. 这种由亲电试剂的作用而引起的加成反应称为亲电加成反应。 烯烃能与卤素起加成反应,生成邻二卤代物。 2019/5/15
注意:A、反应条件:常温常压、不需要催化剂或光照。 B、卤素的活性:F2>Cl2>Br2>I2。氟与烯烃的反应太剧烈,往往使碳链断裂;碘与烯烃难于起反应。烯烃的加卤素实际上是指加氯或加溴。 2019/5/15
C、烯烃的活性:在双键碳原子上供电子基越多,反应活性越大;双键上吸电子基越多,反应活性越低。 D、反应机理:鎓离子机理。 E、反应的立体化学:结果为反式加成。 F、加成产物:邻二卤代物。 G、应用范围:烯烃与溴的加成用于碳碳双键的定性检验,溴的红棕色很快消色。 2019/5/15
注意:A、HX的活性:HI>HBr>HCl>HF ,一般不用HF。 C、不对称烯烃与HX加成可能有两种产物: 2019/5/15
实验表明,不对称烯烃与HX加成遵循马尔科夫尼科夫规则即马氏规则。不对称烯烃与HX加成时,H原子加在含H原子较多的双键碳原子上,卤素加在含H原子较少的双键碳原子上。例如: 2019/5/15
当有过氧化物(如 H2O2, R-O-O-R等)存在时,不对称烯烃与HBr的加成产物不符合马氏规则(反马氏取向)的现象称为过氧化物效应。 马氏规则: 不对称烯烃与卤化氢等极性试剂进行加成时,试剂中带正电荷的部分E+ 总是加到含氢较多的双键碳原子上,试剂中带负电荷的部分(Nu)总是加到含氢较少的双键碳原子上。 D、过氧化物效应: 当有过氧化物(如 H2O2, R-O-O-R等)存在时,不对称烯烃与HBr的加成产物不符合马氏规则(反马氏取向)的现象称为过氧化物效应。 2019/5/15
当有过氧化物存在时,HBr与不对称烯烃加成,其产物是反马氏规则。例如: 过氧化物的存在对HCl、HI无影响,即无过氧化物效应。无论有无过氧化物,HCl、HI均按马氏规则进行加成。 2019/5/15
B、硫酸与不对称烯烃加成,遵循马氏规则。 为了方便,把按照马氏规则进行的加成叫做顺马氏加成,不按马氏规则进行的加成叫做反马氏加成。 E、应用范围:用于一卤代物的制备。 (4) 与H2SO4加成: 注意:A、反应历程:与HX的加成相似。 B、硫酸与不对称烯烃加成,遵循马氏规则。 2019/5/15
C、反应的用途:可以除去烷烃中的少量烯烃;可以用于醇的制备,此法是烯烃间接水合法制备醇。 (5)与H2O加成: 烯烃与水加成,需要在催化剂(常用的酸为硫酸或磷酸)和加压下才能进行反应。 2019/5/15
2019/5/15
利用上述性质可以制备醇,上述方法称为烯烃直接水合法制备醇。 不对称烯烃与水加成遵循马氏规则,例如 利用上述性质可以制备醇,上述方法称为烯烃直接水合法制备醇。 (6)与次卤酸加成:HClO、 HBrO 烯烃与次卤酸加成,由于HClO、HBrO均不稳定,一般用卤素的水溶液。反应仍按照马氏规则进行: 2019/5/15
反应遵守马氏规则,因卤素与水作用成次卤酸(HO-Cl),在次卤酸分子中氧原子的电负性较强,使之极化成 ,氯成为了带正电荷的试剂。 2019/5/15
乙硼烷B2H6是甲硼烷的二聚体,在反应时以甲硼烷的形式与烯烃反应, (7) 与乙硼烷的加成(硼氢化反应) 乙硼烷B2H6是甲硼烷的二聚体,在反应时以甲硼烷的形式与烯烃反应, B2H6 2BH3 2019/5/15
注意:A、硼氢化反应指:有B-H键的断裂与烯烃进行加成的反应。 2019/5/15
C、硼氢化反遵循马氏规则,但产物为反马产物。原因: 键中键的极性为 (电负性B2.0; H2.1)例如: 上述由烯烃到产物醇的过程称为烯烃的硼氢化氧化反应,是由烯烃制备醇的重要方法,这与硫酸与烯烃加成水合的产物是不同的。 2019/5/15
此反应是用末端烯烃来制取伯醇的好方法,其操作简单,副反应少,产率高。在有机合成上具有重要的应用价值。 D、反应的立体化学:顺式加成。例如: 2019/5/15
硼氢化反应是美国化学家布朗(Brown)于1957年发现的,由此布朗获得了1979年的诺贝尔化学奖。 2019/5/15
烯烃很容易被氧化,氧化反应一般发生在双键上。不同的氧化剂和不同的氧化条件,可以得到不同的产物。 二、氧化反应 烯烃很容易被氧化,氧化反应一般发生在双键上。不同的氧化剂和不同的氧化条件,可以得到不同的产物。 1.用KMnO4或OsO4氧化 (1)酸性KMnO4氧化: 烯烃与酸性KMnO4作用,碳碳双键很快断裂得到羧酸或酮,其中, RCH= 氧化成:RCOOH, CH2= 氧化成:CO2, R2C= 氧化成:R2C=O,例如: 2019/5/15
2019/5/15
注意:A、该反应用于烯烃的定性检验,紫色高锰酸钾褪色。 B、可以用于烯烃的结构推测:从氧化产物反推原来的烯烃的双键位置即结构。 C、制备一定结构的有机酸和酮。 (2)中性、碱性KMnO4氧化: 烯烃与中性KMnO4或碱性KMnO4稀溶液。在低温下氧化可以生成顺式邻二醇。例如 2019/5/15
此反应生成的产物为顺式-1,2-二醇,可看成是特殊的顺式加成反应。 KMnO4也可以用OsO4代替进行反应。 2019/5/15
注意:A、烯烃的氧化反应发生在双键上,该反应实际上是一种特殊的加成反应。 B、产物为顺式邻二醇。 C、反应中KMnO4褪色,且有MnO2沉淀生成。故此反应可用来鉴定不饱和烃。 2、臭氧化反应 (1)概念:将含有臭氧(6~8%)的氧气通入液态烯烃或烯烃的四氯化碳溶液,臭氧迅速而定量地与烯烃作用,生成臭氧化物的反应,称为臭氧化反应。 例如: 2019/5/15
为了防止生成的过氧化物继续氧化醛、酮,通常臭氧化物的水解是在加入还原剂(如Zn / H2O)或催化氢化下进行。 2019/5/15
A、烯烃的臭氧化产物是粘稠物,易爆炸,一般不从反应液中分离出来。 (2) 臭氧化的特点: A、烯烃的臭氧化产物是粘稠物,易爆炸,一般不从反应液中分离出来。 B、臭氧化物可以直接水解生成醛酮,例如: 在水解中生成了H2O2,为了防止H2O2氧化醛,因此,在水解时,加入锌粉作还原剂。 把上述从烯烃到醛酮的一系列反应称为烯烃的臭氧化-还原水解。 2019/5/15
烯烃结构 臭氧化还原水解产物 CH2= HCHO(甲醛) RCH= RCHO(醛) R2C= R2C=O(酮) D、用途:除用于醛酮的制备外,更重要的是用于确定烯烃的结构。 烯烃臭氧化物的还原水解产物与烯烃结构的关系为: 烯烃结构 臭氧化还原水解产物 CH2= HCHO(甲醛) RCH= RCHO(醛) R2C= R2C=O(酮) 故可通过臭氧化还原水解的产物来推测原烯烃的结构。 2019/5/15
例如:有3种丁烯,根据臭氧化-还原水解的产物推测结构。 2019/5/15
练习 例题1、臭氧化还原水解产物如下,推结构: CH3COCH3 OCHCH2CHO HCHO 结构: 例题2、臭氧化还原水解产物如下,推结构: 结构: 2019/5/15
烯烃在银催化下,被空气中的氧直接氧化为环氧某烷,在PdCl2-CuCl2催化得到醛酮。 3、催化氧化: 烯烃在银催化下,被空气中的氧直接氧化为环氧某烷,在PdCl2-CuCl2催化得到醛酮。 2019/5/15
烯烃也可以用过酸氧化得到环氧化合物,环氧化物再水解得到反式二醇,例如 4、烯烃环氧化: 烯烃也可以用过酸氧化得到环氧化合物,环氧化物再水解得到反式二醇,例如 2019/5/15
叫做α-碳原子。α-碳原子上的氢原子叫做α-氢原子。 凡官能团的邻位统称为α位,α位(α碳)上连接的氢原子称为α- H(又称为烯丙氢)。 α-碳原子是指与官能团直接相连的碳原子 叫做α-碳原子。α-碳原子上的氢原子叫做α-氢原子。 凡官能团的邻位统称为α位,α位(α碳)上连接的氢原子称为α- H(又称为烯丙氢)。 2、α-卤代反应: 烯烃的α-氢原子因受双键的影响,比较活泼,易发生取代反应。其活性顺序为: α- H(烯丙氢)> 3°H > 2°H > 1°H > 乙烯H 2019/5/15
(1)高温下的α-氢的卤代反应: 2019/5/15
要实现低温下的α-卤代反,可以采用NBS,即N-溴代丁二酰亚胺,该试剂对烯丙位的α-H具有高度的选择性。例如: (2)低温下(光照)的α-卤代反: 要实现低温下的α-卤代反,可以采用NBS,即N-溴代丁二酰亚胺,该试剂对烯丙位的α-H具有高度的选择性。例如: 此法只适用于α-溴代反应。 2019/5/15
2、α-H(烯丙氢)的氧化反应 2019/5/15
1、概念:烯烃在催化剂作用下,由多个分子相互加成为分子量巨大的高分子化合物的反应。 四、聚合反应 1、概念:烯烃在催化剂作用下,由多个分子相互加成为分子量巨大的高分子化合物的反应。 2、实例: 2019/5/15
TiCl4-Al(C2H5)3 称为齐格勒(Ziegler 德国人)、纳塔(Natta 意大利人)催化剂。 1959年齐格勒、纳塔利用该催化剂首次合成了立体定向高分子------人造天然橡胶,为有机合成做出了具大的贡献。为此,两人共享了1963年的诺贝尔化学奖。 2019/5/15
离子试剂:具有偶数电子的试剂,如,H+、CN- 它分为亲电试剂和亲核试剂两类。 自由基试剂:具有奇数电子,如,自由基 Br.。 §3-4 烯烃的亲电加成历程 、亲电试剂及亲电反应 在有机化学反应中,我们常把某一种有机物视为反应中心(称为反应底物、反应物、作用物),而把另外的有机物或无机化合物视为试剂。例如,烯烃与HX加成,烯烃为反应底物,HX为试剂。 试剂分为离子试剂和自由基试剂。 离子试剂:具有偶数电子的试剂,如,H+、CN- 它分为亲电试剂和亲核试剂两类。 自由基试剂:具有奇数电子,如,自由基 Br.。 2019/5/15
在反应中接受底物的电子或与底物共享电子的试剂。例如: 1、亲电试剂: 在反应中接受底物的电子或与底物共享电子的试剂。例如: 正离子: 正离子型化合物: 酸类化合物: 氧化剂: 2019/5/15
2、亲电反应:由亲电试剂进攻反应底物而引起的反应。烯烃的加成属于亲电加成反应。 二、烯烃的亲电加成历程 烯烃的亲电加成历程可以用下列通式表示: 1、烯烃与溴的加成历程 2019/5/15
原因:乙烯的π键流动性大,易受外加试剂的影响而极化。极性分子的存在可以加速反应的进行。 2019/5/15
实验事实告诉我们:该加成反应一定是分步进行的。否则,不会有1-氯-2-溴乙烷和2-溴乙醇生成。 与溴的加成不是一步,而是分两步进行的。 实验事实告诉我们:该加成反应一定是分步进行的。否则,不会有1-氯-2-溴乙烷和2-溴乙醇生成。 2019/5/15
若是一步完成的反应,则两个溴原子应同时加到双键上去,那么Cl–就不可能加进去,产物应仅为1,2-二溴乙烷,而不可能有1-氯-2-溴乙烷。 可以断定是Br+首先进攻。否则不会有1,2-二溴乙烷的生成。 2019/5/15
鎓离子历程:烯烃与卤素的加成历程为鎓离子历程,它分下列两步: 第一步:带微正电荷的卤原子首先进攻带微负电荷的碳原子,形成鎓离子,同时产生Br-; 第二步:卤负离子从鎓离子的反面进攻生成邻二卤代物。产物主要为反式产物。(为什么必须从反面进攻鎓离子?) 2019/5/15
该反应的关键步骤是因 的进攻引起的,因此,这是一个亲电加成反应。 该反应的关键步骤是因 的进攻引起的,因此,这是一个亲电加成反应。 在该反应中,Br2分子共价键的断键方式为异裂,故该反应属于离子型反应。 2、烯烃与HX的加成历程 2019/5/15
不饱和烃和卤化氢、硫酸等其它不对称试剂加成的反应历程与加卤素相似,也是分步进行的离子型亲电加成反应。不同的是: (1) 第一步进攻的是 ; (2) 不生成鎓离子,而是生成碳正离子中间体; (3) 第二步X-的进攻也不一定是反式加成。 2019/5/15
第一步:H+加到烯烃双键上,产生碳正离子。(为什么不生成鎓离子?) 2019/5/15
第二步:负离子进攻碳正离子生成产物。中间体为碳正离子时,X-正反两面都可以进攻. 2019/5/15
由于烯烃的加成是亲电加成,因此,在烯烃的双键上电子云密度越大,亲电试剂越易进攻,反应越易进行;反之,反应难进行。举例 一般Cl2、Br2等卤素与烯烃加成通过鎓离子历程,HX等与烯烃加成通过碳正离子历程。 2019/5/15
马氏规则是由实验总结出来的经验规则,它的理论解释可以从结构和反应历程两方面来理解。 三、马氏规则的理论解释 马氏规则是由实验总结出来的经验规则,它的理论解释可以从结构和反应历程两方面来理解。 1、诱导效应解释 2019/5/15
在丙烯中,涉及到SP3杂化和SP2杂化,在杂化轨道中,S成分越多,电子云距核越近,轨道的电负性越大。即电负性大小顺序为: S>SP>SP2>SP3,因此甲基与双键相连,甲基碳原子的电负性小于双键碳原子的电负性,甲基为供电子基团,从而是双键的π电子云发生偏移,使得末端双键碳原子带部分负电荷。 2019/5/15
在进行加成时,首先带部分正电荷的亲电试剂进攻带部分负电荷的碳原子,得到碳正离子,接着负离子进攻碳正离子得到马氏加成产物。 2、碳正离子的稳定性解释: 以丙烯为例: 按反应历程,反应的第一步生成碳正离子,则有两种可能: 2019/5/15
究竟生成那种碳正离子,这取决于两种碳正离子的稳定性。按照静电学原理,一个带电体系的稳定性,取决于所带电荷的分散情况。电荷越分散,体系越稳定。对于碳正离子来说,它所连的供电子基越多,起其稳定性越高。 2019/5/15
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正碳离子的杂化状态及结构如下所示: 定性地讲,碳正离子的稳定性顺序为: 原因: A、从电负性看,Csp2 > Csp3 故烷基上的电荷向C+ 转移,分散了C+ 的电荷,烷基越多,分散作用越大,碳正离子越稳定。 2019/5/15
从σ-P共轭效应看,参与σ-P共轭的键数目越多,则正电荷越分散,碳正离子越稳定。 碳正离子的稳定性越大,越易生成,当有两种碳正离子可能生成时,则优先生成稳定的碳正离子,故主要得到马氏产物。例如: 2019/5/15
烷基的稳定性顺序为: 3、马氏规则的普遍性: 不对称试剂与不对称烯烃加成时,试剂中带正电荷的原子或基团,加到带负电荷的双键碳原子上,而试剂中带负电荷的原子加到带部分正电荷的双键碳原子上。例如: 2019/5/15
从上述反应可以看出:当烯烃的双键上连有吸电子基团或供电子基团时,H原子所加的碳原子是不同的,但它们的本质相同,即试剂中带正电核的原子或基团,加到带负电荷的双键碳原子上,而试剂中带负电荷的原子加到带部分正电核的双键碳原子上。 2019/5/15
不对称烯烃与(HBr)在过氧化物存在下的加成不按马氏规则进行,其原因是:它是游离基加成历程,不是亲电加成历程。 四、烯烃与氢溴酸的自由基加成: 不对称烯烃与(HBr)在过氧化物存在下的加成不按马氏规则进行,其原因是:它是游离基加成历程,不是亲电加成历程。 链引发 2019/5/15
自由基的稳定性为:3°R· > 2°R· > 1°R· > CH3· ,故其自由基加成的产物是反马氏规则的。 为什么HCl、HF、HI与不对称烯烃的加成在过氧物存在仍按照马氏规则进行反应? 原因: H-Cl的离解能大(431KJ/mol),产生自由基比较困难。 H-I的离解能较小(297KJ/mol),较易产生I· ,但 I·自由基的活泼性差,难与烯烃迅速加成,却易自身结合成I2分子。 2019/5/15
所以不对称烯烃与HF、HCl和HI加成时没有过氧化物效应。得到的加成产物仍服从马氏规则。 §3-5 烯烃的制备 一、工业制法 1.石油裂解 2.由醇脱水 二、实验室制法 2019/5/15
注意:A、酸一般用浓硫酸做催化剂、脱水剂。 B、不对称的醇可能有两种烯烃。 (一)、以醇为原料 1、酸催化脱水 注意:A、酸一般用浓硫酸做催化剂、脱水剂。 B、不对称的醇可能有两种烯烃。 2、三氧化二铝催化脱水 (二)、卤代烃脱卤化氢 2019/5/15
注意:A、当有两种α-H时,可能得到两种烯烃的混合物。 B、由于卤代烃一般由醇制备,既然可以从醇直接制备烯烃,就不必从卤代烃制烯烃。 C、卤代烃一般用伯卤代烷烃。 2019/5/15
(三)、由邻二卤代物脱卤素 该反应的另一个重要用途:保护双键。 2019/5/15
(四)、炔烃的控制(部分)还原 2019/5/15