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第三章不飽和烴學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握烯烴和二烯烴的通式、順?lè)串悩?gòu)、命名;2.掌握烯烴和二烯烴的分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),理解π鍵的成鍵特點(diǎn)及特性;3.了解烯烴和二烯烴的物理性質(zhì)和變化規(guī)律;4.重點(diǎn)掌握烯烴和二烯烴的化學(xué)性質(zhì),理解不對(duì)稱烯烴的加成規(guī)律和二烯烴的1,4—加成規(guī)律;5.了解乙烯、聚乙烯、1,3—丁二烯在工業(yè)上的應(yīng)用。第一節(jié)
分子中含有碳-碳雙鍵的烴,叫做烯烴。一、烯烴的結(jié)構(gòu)(一)乙烯的平面結(jié)構(gòu)
近代物理方法證明,乙烯分子中的雙鍵并不等于兩個(gè)單鍵,C-C的鍵能為347.3kJ/mol,而C=C的鍵能是610.9kJ/mol,小于兩個(gè)C-C的鍵能之和。可以肯定,雙鍵中的兩個(gè)價(jià)鍵是不同的。其中包含一個(gè)較弱的共價(jià)鍵。乙烯分子中所有原子均分布在同一平面內(nèi),鍵角接近1200所以乙烯碳原子的幾何構(gòu)型為平面三角形。
軌道雜化理論認(rèn)為:乙烯在成鍵時(shí),兩個(gè)碳原子各以一個(gè)sp2雜化軌道互相重疊,形成一個(gè)C-C
σ鍵,每個(gè)碳原子又各以兩個(gè)sp2雜化軌道分別與兩個(gè)氫原子的s軌道形成C-Hσ鍵;這五個(gè)σ鍵都在同一個(gè)平面上。這樣每個(gè)碳原子剩下的p軌道的對(duì)稱軸垂直于
σ鍵所在的平面,而且彼此平行,從側(cè)面相互作用,肩并肩發(fā)生重疊,于是就形成了另一種鍵,稱π鍵。(二)乙烯的形成41.SP2雜化↓↓↓↑2S2P2S2P↓↓↓↓躍遷雜化SP2P↓↓↓↓二、烯烴的結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)鍵角120°5CH2=CH2SP2雜化,平面結(jié)構(gòu),鍵角120°乙烯分子中的五個(gè)鍵乙烯分子中的一個(gè)π鍵(三)π鍵的特點(diǎn)
p軌道側(cè)面重疊程度比一般σ鍵小得多,所以π不如碳碳σ鍵牢固,比較容易斷裂。C-Cσ鍵的鍵能:347.3kJ/molC-Cπ鍵的鍵能:263.6kJ/mol由于π鍵的電子云不像σ鍵電子云那樣集中在兩個(gè)原子核連線之間,而是垂直并對(duì)稱地分布在σ鍵所在平面的上下方。這樣原子核對(duì)π電子的束縛力較小,電子的流動(dòng)性大,在受外界影響時(shí),π電子云易極化,容易發(fā)生反應(yīng)。C=C聯(lián)結(jié)的兩個(gè)原子不能相對(duì)地自由旋轉(zhuǎn)。比較說(shuō)明一個(gè)σ鍵與一個(gè)π鍵之間的異同(1)由原子軌道間頭對(duì)頭交蓋而成;(2)電子云對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱分布;(3)交蓋充分,鍵能大;(4)能自由旋轉(zhuǎn);(5)兩個(gè)原子間只能有一個(gè)σ鍵;σ鍵(1)原子軌道間肩并肩側(cè)面交蓋而成;(2)電子云以σ鍵軸所在平面為對(duì)稱面分布(3)交蓋不夠充分,鍵能小;(4)不能自由旋轉(zhuǎn);(5)兩個(gè)原子間可以有一個(gè)或兩個(gè)π鍵;π鍵為上下兩層;二、烯烴的同分異構(gòu)(一)構(gòu)造異構(gòu)碳碳雙鍵的位置相同,但其它碳原子的連接次序不同而產(chǎn)生的碳干異構(gòu)。2.官能團(tuán)的位置異構(gòu)碳原子的連接次序相同,而碳碳雙鍵的位置不同而產(chǎn)生的異構(gòu)。3.順?lè)串悩?gòu)體有些烯烴不僅存在碳鏈異構(gòu)和位置異構(gòu),還存在另一種現(xiàn)象,叫順?lè)串悩?gòu)。分子產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象必須在結(jié)構(gòu)上具備兩個(gè)條件:①分子中必須有限制旋轉(zhuǎn)的因素,如碳碳雙鍵;②以雙鍵相連的每一個(gè)碳原子必須和兩個(gè)不同的原子或基團(tuán)相連。如有下列結(jié)構(gòu)形式的物質(zhì),都有順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象:若有組成雙鍵的碳原子之一,所連的兩個(gè)基團(tuán)是相同的,就沒(méi)有這種異構(gòu)現(xiàn)象。判斷1.衍生物命名法衍生物命名法是以乙烯作為母體,把其它烯烴看作是乙烯的烷基衍生物。①主鏈的選擇:選擇含C=C雙鍵在內(nèi)的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈,根據(jù)主鏈的碳原子數(shù)稱為某烯,主鏈以外的其它支鏈作為取代基。②主鏈的編號(hào):從靠近雙鍵最近的一端將主鏈進(jìn)行編號(hào)。③官能團(tuán)的標(biāo)注:標(biāo)注雙鍵的位次,寫(xiě)在母體烯烴的前面。
④寫(xiě)出全稱:按取代基的位置、個(gè)數(shù)、名稱、碳碳雙鍵的位置、母體烯烴的名稱的順序書(shū)寫(xiě)(注意:位置與名稱之間一定用短橫“—”隔開(kāi))。
2.系統(tǒng)命名法用系統(tǒng)命名法命名下列化合物3.常見(jiàn)的烯基乙烯基烯丙基丙烯基異丙烯基2-丁烯基3-丁烯基4、順?lè)串悩?gòu)體的命名(1)順—反命名法對(duì)于abC=Cab和abC=Cac這兩類烯烴化合物,經(jīng)常是用順—反命名法命名。相同的兩個(gè)原子或基團(tuán)在C=C雙鍵的同側(cè),叫做順式;相同的兩個(gè)原子或基團(tuán)在C=C雙鍵的兩側(cè),叫做反式。命名時(shí)先寫(xiě)出其構(gòu)型,然后再按一般的命名方法命名。(2)Z/E命名⑴將雙鍵兩端碳原子上所連接的原子或原基團(tuán),各按“次序規(guī)則”排列。①把與雙鍵碳原子直接相連的原子按原子序數(shù)大小排列,原子序數(shù)大的排在前面。如:I>Br>Cl>S>P>O>N>C>D>H②與雙鍵碳原子連接的第一個(gè)原子序數(shù)相同時(shí),再比較與第一個(gè)原子相連的其他原子的原子序數(shù),依次比較下去。如:當(dāng)含有雙鍵或叁鍵時(shí),其中雙鍵或叁鍵所連接的原子,看作是單鍵原子的重復(fù),然后再按原子序數(shù)大小進(jìn)行比較。如下列幾個(gè)基團(tuán):⑵用“次序規(guī)則”來(lái)決定Z、E構(gòu)型。分別比較雙鍵兩端各自連接的兩個(gè)原子和基團(tuán),然后根據(jù)雙鍵兩端的兩原個(gè)優(yōu)先的原子或基團(tuán)在雙鍵同側(cè)的稱為Z型,反之為E型。相當(dāng)于C(CCH)相當(dāng)于C(CCC)相當(dāng)于C(NNN)所以次序?yàn)椋河肸/E命名法命名下列化合物【課堂練習(xí)】◆寫(xiě)出下列化合物的結(jié)構(gòu)式①
1,1-二氟乙烯②2-甲基-3-乙基-2-戊烯③反-1-氟-2-溴乙烯④順-1-氯-2-戊烯(2)(3)(4)(1)四、烯烴的性質(zhì)1。物理性質(zhì)烯烴的物理性質(zhì)與烷烴相似,也是隨著碳原子數(shù)的增加而遞變。在常用溫下,C2-C4的烯烴為氣體,C5-C18以上的為固體。它們的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)和密度都隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而上升。相對(duì)密度都小于1。它們都是無(wú)色物質(zhì),不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑中,乙烯稍帶甜味,液態(tài)烯烴有汽油的氣味。在有幾何異構(gòu)體的分子中,順式異構(gòu)體,因?yàn)樗臉O性較大,沸點(diǎn)通常比反式的高。又因?yàn)樗膶?duì)稱性較低,在晶格填充得不好,故熔點(diǎn)通常較低。
烯烴與氫發(fā)生加成反應(yīng),生成烷烴。事實(shí)上這個(gè)反應(yīng)的活化能很高,二者較難反應(yīng),需要使用催化劑才能使反應(yīng)容易進(jìn)行。常用的催化劑是:鎳、鈀、鉑等。2.化學(xué)性質(zhì)①催化加氫(1)加成反應(yīng)例如:在某些場(chǎng)合下,銅等金屬也可用來(lái)作催化劑。例如:2,4,4-三甲基-1-戊烯4-甲基-2-戊烯烯烴的加氫,通常不用來(lái)由乙烯、丙烯等低級(jí)烯烴制備相應(yīng)的烷烴。但此反應(yīng)在工業(yè)上、實(shí)驗(yàn)室和研究工作中都具有重要意義。例如:對(duì)含有少量活潑的烯烴的汽油進(jìn)行加氫處理,可以提高油品的質(zhì)量。
催化加氫是定量進(jìn)行的,可以根據(jù)氫氣消耗的量來(lái)確定分子中雙鍵的數(shù)目。催化加氫的應(yīng)用X2=Cl2,Br2
烯烴易被氯或溴轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)鹵原子接在相鄰碳上的飽和化合物;碘一般不起反應(yīng)。只要把兩個(gè)反應(yīng)物混合起來(lái),通常在四氯化碳等惰性溶劑中進(jìn)行混合,就可反應(yīng)。②與鹵素加成例如:1,2-二氯乙烷主要用于生產(chǎn)氯乙烯和乙二胺
溴的加成反應(yīng)對(duì)鑒定碳-碳雙鍵十分有用,溴的四氯化碳溶液是紅棕色的,二鹵代物是無(wú)色的。使溴溶液迅速褪色是含有碳-碳雙鍵化合物的特征。用簡(jiǎn)單的化學(xué)方法區(qū)別丁烷和1-丁烯分析:利用1-丁烯能與溴發(fā)生反應(yīng),而丁烷不能與溴發(fā)生反應(yīng)Br2/CCl4溴的紅棕色立即消失溴的紅棕色不消失解答:練習(xí)烯烴能被氯化氫、溴化氫或碘化氫轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的鹵代烴。HX=HCl,HBr,HI③與鹵化氫加成例如:氯乙烷
乙烯與鹵化氫在AlCl3催化下,于130—250℃進(jìn)行加成反應(yīng),生成氯乙烷。這是工業(yè)上生產(chǎn)氯乙烷的方法之一。氯乙烷在有機(jī)合成中用作乙基化劑,主要用于制備四乙鉛、乙基纖維素。還可用作溶劑及殺蟲(chóng)劑。我們來(lái)再來(lái)看一個(gè)例子:實(shí)際產(chǎn)物×丙烯和碘化氫的加成反應(yīng)可以生成兩種產(chǎn)物,正丙基碘和異丙基碘,而實(shí)際上主要生成的是異丙基碘。氯化氫和溴化氫與丙烯反應(yīng),也都是主要生成異丙基氯和異丙基溴,這如何解釋呢?俄國(guó)化學(xué)家Markovnikov考察了很多類似丙烯這樣的不對(duì)稱烯烴與鹵化氫反應(yīng),發(fā)現(xiàn)在可能產(chǎn)生兩種異構(gòu)產(chǎn)物的反應(yīng)中,往往一種產(chǎn)物是主要的。1869年,根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,歸納總結(jié)出一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律:不對(duì)稱烯烴與鹵化氫等極性試劑加成時(shí),氫原子總是加到含氫較多的雙鍵碳原子上,而鹵原子(或其他原子或基團(tuán))則加到含氫較少的雙鍵碳原子上。這條規(guī)律稱為Markovnikov規(guī)則,簡(jiǎn)稱馬氏加成規(guī)則。完成下列反應(yīng)式烯烴與溴化氫的過(guò)氧化效應(yīng)
1933年,芝加哥大學(xué)的M.S.Kharasch和F.R.Mayo發(fā)現(xiàn)溴化氫和碳-碳雙鍵加成的取向,完全取決于有無(wú)過(guò)氧化物的存在。在有過(guò)氧化物存在下,不對(duì)稱烯烴與溴化氫加成時(shí),加成按反馬氏規(guī)則進(jìn)行,這種現(xiàn)象稱為過(guò)氧化物效應(yīng)。在有過(guò)氧化物存在下,加成反應(yīng)的類型由離子型變?yōu)樽杂苫?,由于兩者的反?yīng)機(jī)理不同,因此產(chǎn)物不同。例如:烯烴和冷的濃硫酸反應(yīng),生成通式為ROSO3H的化合物,稱為硫酸氫烷酯。不對(duì)稱烯烴和硫酸加成,也遵循馬氏規(guī)則。這個(gè)反應(yīng)只要把反應(yīng)物放在一起便能發(fā)生:氣態(tài)烯烴可通入酸中,液態(tài)的烯烴可與酸一起攪拌或振搖。硫酸氫烷酯溶于硫酸,這一事實(shí)已用于某些類型的化合物提純。④與硫酸加成烷烴或鹵代烷都不溶于硫酸,因此能夠用硫酸洗滌以除去其中的烯烴雜質(zhì),操作方法:氣體的烷烴可通過(guò)數(shù)個(gè)盛有硫酸的洗瓶;液體的烷烴則可與硫酸在分液漏斗中一起振搖以進(jìn)行洗滌。將硫酸氫烷酯的硫酸溶液用水稀釋并加熱,便得到醇。通常就是為了這個(gè)目的才進(jìn)行硫酸與烯烴的加成。由于烯烴易于從石油裂化取得,所以這是一個(gè)很好的大規(guī)模制造醇的方法。例如:(烯烴與硫酸反應(yīng)的應(yīng)用)乙烯丙烯硫酸氫乙酯乙醇硫酸氫異丙酯異丙醇加熱加熱反應(yīng)實(shí)例:在酸的催化下,水和較活潑的烯烴加成生成醇。這種加成也遵循馬氏規(guī)則。所產(chǎn)生的醇與用上述兩步法所得到的相同。烯烴醇⑤加水⑥加次氯酸(2)聚合烯烴分子中含有>C=C<雙鍵,因此烯烴不但能與許多試劑加成,而且還可以通過(guò)加成反應(yīng)自身結(jié)合起來(lái)生成高分子化合物(即聚合物),這類反應(yīng)叫做聚合。①高錳酸鉀氧化烯烴很容易被高錳酸鉀氧化,氧化條件不同,生成的產(chǎn)物也各異。a冷的,稀的高錳酸鉀溶液在溫和的條件下,如在稀的、冷的高錳酸鉀的中性或堿性水溶液中,烯烴中的π鍵斷裂,雙鍵碳原子各引入一個(gè)羥基,生成鄰二醇。(3)氧化反應(yīng)b在酸性或加熱條件下由上面的反應(yīng)式可知,根據(jù)氧化產(chǎn)物的不同,可以用來(lái)推測(cè)烯烴的雙鍵位置和分子的結(jié)構(gòu)式。例如:一個(gè)烯烴經(jīng)酸性高錳酸鉀溶液氧化,所得產(chǎn)物經(jīng)鑒定為丙酮和乙酸,試推測(cè)該烯烴的結(jié)構(gòu)式。某化合物,其分子式為C6H12,能使溴水褪色,能溶于濃硫酸,加氫則生成己烷,如用過(guò)量的酸性高錳酸鉀溶液氧化,可得到兩種不同的羧酸,試推測(cè)其結(jié)構(gòu)式。CH3CH2CH2CH=CHCH3在催化劑存在下對(duì)烯烴進(jìn)行氧化,相同的反應(yīng)物隨著反應(yīng)條件不同,產(chǎn)物也不同。例如:②催化氧化③臭氧氧化臭氧分解分兩個(gè)階段:①臭氧與雙鍵加成,生成臭氧化物;②臭氧化物水解生成開(kāi)裂產(chǎn)物。烯烴臭氧化物的還原性水解產(chǎn)物與烯烴結(jié)構(gòu)的關(guān)系為:烯烴結(jié)構(gòu)臭氧化物還原性水解產(chǎn)物CH2=HCHO(甲醛)RCH=RCHO(醛)R2C=R2C=O(酮)這些含有C=O基團(tuán)的化合物稱為醛和酮。常用的還原劑是鋅粉,其作用是防止形成過(guò)氧化氫,否則過(guò)氧化氫要與醛和酮反應(yīng)。如果知道了這些醛和酮的碳原子數(shù)和排列,就可推斷出原料烯烴的結(jié)構(gòu)。例如:(4)α氫原子的反應(yīng)通常把與雙鍵碳原子直接相連的碳原子叫做α碳原子,與α碳原子相連的氫原子叫α氫原子。α氫原子受雙鍵的直接影響,比較活潑,易進(jìn)行取代反應(yīng)。在常溫下,丙烯與氯反應(yīng),主要發(fā)生加成反應(yīng),生成1,2-二氯丙烷;但是,在500℃左右的高溫時(shí),主要是α氫原子被取代,生成3-氯-1-丙烯。500℃室溫烯丙基型取代反應(yīng)烯烴的α氫氧化1、乙烯相對(duì)分子質(zhì)量28.05。無(wú)色可燃?xì)怏w,具有甜味。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,每升乙烯1.260g。熔點(diǎn):-169.4℃;沸點(diǎn):-102.4℃;比重:0.978;自燃溫度:543℃;臨界溫度:9.6℃;臨界壓力:5.042MPa。在空氣中的爆炸極限3.02%-34%(體積分?jǐn)?shù))。不溶于水,略溶于乙醇,溶于乙醚、丙酮和苯等。存在于焦?fàn)t氣、石油裂化氣及成熟的水果中。實(shí)驗(yàn)室可在濃硫酸存在下由乙醇脫水制得:六、重要的烯烴及其應(yīng)有2丙烯相對(duì)分子質(zhì)量42.85。無(wú)色可燃?xì)怏w,熔點(diǎn):-185.2℃沸點(diǎn):-48℃;比重:1.49;自燃溫度:497.2℃;臨界溫度:91.8℃;臨界壓力:4.62MPa。在空氣中的爆炸極限2.4%-10.3%(體積分?jǐn)?shù))。不溶于水,略溶于乙醇,溶于乙醚、乙酸。丙烯是輕油裂解制乙烯的聯(lián)產(chǎn)物。近年來(lái)采用丙烷催化脫氫,總產(chǎn)率達(dá)到73%-77%?!菊n堂練習(xí)】◆某烴分子式為C8H14,可與1mol氫加成,經(jīng)臭氧氧化分解得到二醛:,推出該烴的結(jié)構(gòu)式?!裟碂N分子式為C10H16,可與3mol氫加成為C10H22
,經(jīng)臭氧氧化分解得到:(CH3)2C=O、HCHO和OHCCH2CH2COCHO,寫(xiě)出該項(xiàng)烴可能的結(jié)構(gòu)式。知識(shí)目標(biāo):了解炔烴的物理性質(zhì),掌握炔烴的化學(xué)性質(zhì)及二烯烴的化學(xué)性質(zhì)。技能目標(biāo):能由給定炔烴和二烯烴的結(jié)構(gòu)推測(cè)其在給定反應(yīng)條件下發(fā)生的化學(xué)變化,能根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的鑒別。素質(zhì)目標(biāo):具有舉一反三的學(xué)習(xí)能力;具有分析問(wèn)題能力;具有嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度。學(xué)習(xí)目標(biāo)第二節(jié)炔烴分子中含有碳--碳叁鍵()的烴,叫做炔烴。炔烴是不飽和烴。碳碳叁鍵是炔烴的官能團(tuán)。炔烴比碳原子數(shù)相同的烯烴少了兩個(gè)氫原子,其通式為(其中,n≥2)。炔烴與碳原子數(shù)相同的二烯烴互為同分異構(gòu)體。含4個(gè)碳以上的炔烴有碳鏈異構(gòu)和官能團(tuán)異構(gòu)兩種異構(gòu)現(xiàn)象。1、烷烴的通式?烯烴的通式?2、烷烴中的C是什么雜化?烯烴中的C是什么雜化?3、烷烴的結(jié)構(gòu)?烯烴的結(jié)構(gòu)?問(wèn)題思考:
第一節(jié)炔烴的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)測(cè)定:乙炔分子是直線形結(jié)構(gòu),鍵角(∠HCC)是180°,-C≡C-叁鍵的鍵長(zhǎng)是0.1205nm,C-H鍵的鍵長(zhǎng)是0.1058nm。
1、sp雜化軌道2、sp雜化軌道立體圖炔烴的碳原子在形成叁鍵時(shí),是按sp雜化方式進(jìn)行的。
sp軌道:它是由一個(gè)s軌道和一個(gè)p軌道混合而成的。這個(gè)sp軌道位于通過(guò)兩個(gè)碳原子核的直線上,兩個(gè)軌道之間的角度是180°。這種線型結(jié)構(gòu)使兩個(gè)雜化軌道盡可能地分開(kāi)。乙炔是一個(gè)線型分子,全部的四個(gè)原子排列在一條直線上:3、乙炔的結(jié)構(gòu)支鏈炔烴的命名
命名方法與烷烴基本相似,但由于這些分子中含有官能團(tuán),因此命名時(shí)要考慮官能團(tuán)的存在。
①選擇含有官能團(tuán)碳碳三鍵的最長(zhǎng)碳鏈作為母體,母體命名同直鏈烯烴化合物。若有多條最長(zhǎng)鏈可供選擇時(shí),選擇原則與烷烴相同。
②靠近官能團(tuán)一端編號(hào),使官能團(tuán)的位次符合“最低系列”。。③書(shū)寫(xiě)化合物名稱時(shí)要注明官能團(tuán)的位次。其表示方法為:取代基位次-取代基名稱-官能團(tuán)位次-母體名稱。例:5-甲基-4-乙基-2-己炔(選擇含取代基多的最長(zhǎng)碳鏈為母體)例如:3-異丙基-4-己烯-1-炔課堂練習(xí)
炔烴分子去掉一個(gè)氫原子剩下的部分,叫做炔基。常見(jiàn)的炔基有:
CH≡C—CH3—C≡C—CH≡C—CH2—
炔基的命名乙炔基丙炔基炔丙基第三節(jié)炔烴的性質(zhì)常溫下,乙炔、丙炔和丁炔都是氣體,C5~C15的炔烴是液體,16個(gè)碳以上的炔烴是固體。炔烴的沸點(diǎn)和密度也是隨著碳原子數(shù)的增加而升高,且比相應(yīng)的烯烴略高些。炔烴比水輕,有微弱的極性,難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑。例如,通常情況下,1體積的丙酮能溶解25體積的乙炔。一、物理性質(zhì)二、化學(xué)性質(zhì)氫、鹵素及鹵化氫對(duì)炔烴的加成反應(yīng),除了每一個(gè)三鍵能消耗兩分子的試劑外,與烯烴的加成反應(yīng)非常相似。只要條件選擇適當(dāng),使加成反應(yīng)限制在第一階段,生成烯烴一般是可能的。在某些情況下,由于第一階段中引進(jìn)的原子影響第二階段的反應(yīng),使生成的烯烴的反應(yīng)更容易進(jìn)行。加成反應(yīng)1、炔烴加氫例如:2、炔烴加鹵素3、炔烴加鹵化氫例如:例如:4、炔烴加水例如:5、炔烴加醇6、炔烴加羧酸在堿的催化下,炔烴可以與醇發(fā)生反應(yīng),生成乙烯基醚。在醋酸鋅的催化下,將乙炔通入乙酸中生成乙酸乙烯酯。這是工業(yè)上生產(chǎn)乙酸乙烯酯的方法之一。二、作為酸的反應(yīng)一個(gè)電負(fù)性較大的元素能較好地接受所留下來(lái)的電子對(duì)。鑒于電負(fù)性大小是:F>O>N>C,所以HF是一個(gè)相當(dāng)強(qiáng)的酸,H2O是較弱的酸,NH3更弱,而CH4則弱得通常根本不必考慮它是一個(gè)酸。金屬鈉能與乙炔作用放出氫氣并生成化合物乙炔鈉。乙炔究竟是一個(gè)多強(qiáng)的酸呢?我們把它與氨和水這兩個(gè)熟悉的化合物作個(gè)比較。金屬鈉與氨反應(yīng)生成氨基鈉(NaNH2),它是弱酸H—NH2的鹽。將乙炔通入氨基鈉的乙醚溶液則產(chǎn)生氨和乙炔鈉。將水通入乙炔鈉中,則生成氫氧化鈉,并再生出乙炔??梢钥闯鲆胰彩且粋€(gè)比氨較強(qiáng)的酸,比水較弱的酸。酸性:重金屬炔化物的生成酸性的炔類能與某些重金屬離子反應(yīng),主要是Ag+和Cu+,生成不溶性的炔化物。這個(gè)反應(yīng)能用來(lái)區(qū)別末端炔烴和非末端炔烴。例如:若使重金屬炔化物干燥,它們很容易爆炸。它們應(yīng)在尚濕潤(rùn)時(shí)用硝酸溫?zé)崾怪茐?;無(wú)機(jī)強(qiáng)酸使弱酸乙炔再生。三、氧化反應(yīng)例如:四、聚合反應(yīng)
◆完成下列反應(yīng)H2【課堂練習(xí)】◆從碳碳叁鍵的結(jié)構(gòu)如何解釋(1)為什么不存在順?lè)串悩?gòu);(2)為什么炔氫比較活潑,具有酸性?
(1)叁鍵碳原子的兩個(gè)sp雜化軌道為線狀構(gòu)型,其所形成的σ鍵同在一條線上,相互垂直的兩個(gè)π鍵圍繞(C-C)σ鍵其電子云呈圓柱狀分布,叁鍵兩端的兩個(gè)基相處同一直線,不可能出現(xiàn)順?lè)串悩?gòu)。
(2)叁鍵碳為sp雜化軌道,與sp2及sp3比較具有較大的s成分,在碳?xì)滏I中(C-H)電子云更靠近碳原子核,sp雜化碳原子表現(xiàn)一定的電負(fù)性,因此,相應(yīng)C-H鍵極性較大,顯微弱的酸性?!粲没瘜W(xué)方法鑒別下列化合物:乙烷、乙烯、乙炔Br2/CCl4Ag(NH3)2OHAnswer:第三節(jié)雙烯烴一、二烯烴的分類和命名二烯烴就是含有兩個(gè)碳-碳雙鍵的烯烴。它們基本上具有與前面學(xué)過(guò)的烯烴具有相同的性質(zhì),而對(duì)于某些二烯烴,性質(zhì)上有很大的改變,我們主要討論這些烯烴。1、二烯烴的分類根據(jù)分子中兩個(gè)雙鍵的相對(duì)位置分:(1)累積二烯烴兩個(gè)雙鍵連在同一個(gè)碳上的二烯烴。如:(2)共軛二烯烴兩個(gè)雙鍵被一個(gè)單鍵隔開(kāi)的二烯烴。如:(3)孤立二烯烴兩個(gè)雙鍵被兩個(gè)或兩個(gè)以上單鍵隔開(kāi)的二烯烴。如:在三種二烯烴中,孤立二烯烴的性質(zhì)與烯烴相似,累積二烯烴的數(shù)量少,實(shí)際應(yīng)用不多。共軛二烯烴在理論和實(shí)際應(yīng)用上都很重要。我們將重點(diǎn)討論它。2、二烯烴的命名二烯烴的系統(tǒng)命名法與烯烴相似。不同之處在于:①選取含有兩個(gè)雙鍵在內(nèi)的最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈,稱為“某二烯”;由距雙鍵最近一端依次編號(hào),并用阿拉伯?dāng)?shù)字分別標(biāo)明兩個(gè)雙鍵的位置。如:(E)-3-甲基-1,3-戊二烯(2E,5Z)-6-甲基-2,5-壬二烯二、共軛二烯烴的結(jié)構(gòu)1、以1,3-丁二烯為例說(shuō)明其結(jié)構(gòu)1,3-丁二烯分子中的共軛π鍵共軛體系的特點(diǎn):
(1)共平面性;(2)鍵長(zhǎng)平均化;(3)體系能量降低。軌道雜化理論認(rèn)為:1,3-丁二烯的碳原子和乙烯相同,每一個(gè)碳原子都是sp2雜化狀態(tài),分子中的成鍵類型如下:
C-Hσ鍵:sp2-s
6個(gè)
C-Cσ鍵:sp2-sp2
3個(gè)
C-Cπ鍵:p-p
2個(gè)四個(gè)碳原子和六個(gè)氫原子都在同一個(gè)平面上,且四個(gè)碳原子的p軌道之間都發(fā)生一定程度的重疊,形成包括四個(gè)碳原子的大π鍵。比較1-丁烯和1,3-丁二烯氫化時(shí)所放出的能量。
1,3-丁二烯加氫時(shí)放出的能量不是253.6kJ/mol,而是238.9kJ/mol,這說(shuō)明了共軛二烯烴的能量比相應(yīng)的孤立二烯烴低。這種現(xiàn)象可從以上結(jié)構(gòu)中找到答案。氫化熱:126.8kJ/mol氫化熱:238.9kJ/mol三、共軛效應(yīng)①π-π共軛由兩個(gè)π鍵形成的共軛,常見(jiàn)的體系有:②p-π共軛如:四、共軛二烯烴的化學(xué)性質(zhì)當(dāng)1,3-丁二烯用溴處理時(shí),得到的不僅是預(yù)期中的3,4-二溴-1-丁烯,而且也有1,4-二溴-2-丁烯;用HCl處理時(shí),不僅產(chǎn)生了3-氯-1-丁烯,而且也產(chǎn)生了1-氯-2-丁烯。Br21,2-加成1,4-加成1。加成反應(yīng)HCl1,2-加成1,4-加成大量的研究表明:共軛二烯烴的加成反應(yīng),試劑不僅可以進(jìn)行1,
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