第三章 不饱和烃 (一) 烯烃和炔烃的结构 (二) 烯烃和炔烃的同分异构 (三) 烯烃和炔烃的命名 (四) 烯烃的物理性质 (五) 烯烃和炔烃的化学性质 (六) 烯烃和炔烃的工业来源和制法 第三章 不饱和烃 含有碳碳重键(C=C或CC)的开链烃称为不饱和烃。例如： (一) 烯烃和炔烃的结构 烯烃的结构 (2) 炔烃的结构 (一) 烯烃和炔烃的结构 (1) 烯烃的结构实验事实：仪器测得乙烯中六个原子共平面 ： (甲) 杂化轨道理论的描述 C2H4中，C采取sp2杂化，形成三个等同的sp2杂化轨道 ： sp2杂化轨道的形状与sp3杂化轨道大致相同，只是sp2 杂化轨道的s成份更大些：为了减少轨道间的相互斥力，使轨道在空间相距最 远，要求平面构型并取最大键角为120： (动画，sp2杂化碳) (动画，乙烯的结构) (乙) 分子轨道理论的描述 分子轨道理论主要用来处理p电子。乙烯分子中有两个未参加杂化的p轨道，这两个p轨道 可通过线性组合（加加减减）而形成两个分子轨道 ： 分子轨道理论解释的结果与价键理论的结果相同， 最后形成的键电子云为两块冬瓜形，分布在乙烯分子 平面的上、下两侧，与分子所在平面对称： 动画(乙烯的结构)其它烯烃分子中的C=C： 小 结键的特性： 键不能自由旋转。 键键能小，不如键牢固。碳碳双键键能为611KJ/mol,碳碳单键键能为 347JK/mol,键键能为611-347=264K/mol 键电子云流动性大，受核束缚小，易极化。 键易断裂、起化学反应。 (2) 炔烃的结构 以乙炔为例。仪器测得：C2H2中，四个原子共直线： 量子化学的计算结果表明，在乙炔分子中的碳原 子是sp杂化： 二个sp杂化轨道取最大键角为180，直线构型： 乙炔分子的骨架： 每个碳上还有两个剩余的p轨道，相互肩并肩形成2个键： (动画，乙炔的结构) (动画，sp杂化碳) 其电子云的形状为对称于C-C键的周围： P44图3-9(II) 小 结CC中碳原子为sp杂化； CC中有一个键、2个相互的键； 共价键参数： why?原因： CC中有1个和2个键； sp杂化轨道中的S成份多。(S电子的特点就是离核近， 即s电子云更靠近核) (二) 烯烃和炔烃的同分异构 烯烃：C4以上的烯有碳链异构、官能团位置异构、顺反异 构 炔烃：C4以上的炔烃只有碳链异构和位置异构，无顺反异 构。 例：丁炔只有两种异构体，丁烯有四种异构体： 例2 戊炔有3种异构体，戊烯有6种异构体：戊炔：戊烯：注 意形成顺反异构的条件：必要条件：有双键充分条件：每个双键碳原子必须连接两个 不同的原子或原子团。 例如，1-丁烯： 没有顺反异构 (三) 烯烃和炔烃的命名(1) 烯基和炔基 (2) 烯烃和炔烃的命名(甲) 衍生物命名法(乙) 系统命名法 (3) 烯烃的顺反异构体的命名(甲) 顺反命名法(乙) Z,E-命名法官能团大小次序规则 (1) 烯基和炔基烯烃和炔烃分子从形式上去掉一个氢原子 后，剩下的基团分别称为烯基和炔基；不饱和烃去掉两个氢后，也形成相应的亚基。 (2) 烯烃和炔烃的命名 (甲) 衍生物命名法衍生物命名法只适用于简单的烯烃和炔烃 。 烯烃以乙烯为母体，炔烃以乙炔为母 体。将其它的烯、炔看作乙烯或乙炔的衍生 物。例： (乙) 系统命名法烯烃和炔烃与烷烃的系统命名规则类似。要选择含有C=C或CC的最长碳链为主链； 编号从最距离双键或三键最近的一端开始， 并用阿位伯数字表示双键的位置。例：分子中同时含有双键和参键时，先叫烯后叫炔，编号 要使双键和参键的位次和最小。若双键、三键处于相同的位次供选择时，优先给双键以 最低编号。(3) 烯烃的顺反异构体的命名(甲) 顺反命名法 两个双键碳上相同的原子或原子团在双键的同一侧 者，称为顺式，反之称为反式。例：顺式，两个甲基位于双键的同侧； 反式，两个甲基位于双键的异侧。(乙) Z,E-命名法问题： 对后两个的化合物进行命名，必须了解次序规则 。官能团大小次序规则： 把双键碳上的取代基按原子序数排列，同位素：DH ， 大的基团在同侧者为Z，大基团不在同侧者为E。ZZuasmmen，共同； E Entgengen,相反 。 E-1-氯2-溴丙烯Z-1-氯2-溴丙烯连接在双键碳上都是碳原子时，沿碳链向外延伸。假如有下列基团与双键碳相连：(CH3)3C- (CH3)2CH- CH3CH2- CH3-C(C,C,C) C(C,C,H) C(C,H,H) C(H,H,H)最大 次大 次小 最小 当取代基不饱和时,把双键碳或参键碳看成以单键和 多个原子相连。 -CCH -CH=CH2 根据以上规则，常见基团优先次序如下所示： I Br Cl SO3H F OCOR OR Z,E-命名法不能同顺反命名法混淆。注意：举例：(四) 烯烃的物理性质1物态：C4以下的烯、炔是气体，C5-C18为液体，C19以上是固体 。 2沸点：末端烯烃的沸点同碳数烷烃；相对分子质量，烯烃和炔烃的沸点；碳数相同时，正构烯、炔的沸点异构烯、炔；碳架相同时，末端烯、炔的沸点内烯、炔(不饱和键位 于碳链的中间)；双键位置相同时，顺式烯烃的沸点反式烯烃； 3. 熔点：分子的对称性，烯、炔的熔点。 例如：内烯、炔的熔点末端烯烃、内炔； 反式烯烃的熔点顺式烯烃。 4. 相对密度：烯烃和炔烃的相对密度同碳数烷烃 5. 折射率： 烯烃和炔烃分子中含有键，电子云易极化，它们的折射率 同碳数烷烃。 本章重点： 乙烯、乙炔的结构、sp2杂化、sp杂化； 烯烃的顺反异构及Z/E标记法； 烯烃及炔烃的亲电加成反应，马氏规则； 烯烃的自由基加成、自由基取代、硼氢化反 应、氧化反应。 炔氢的弱酸性。 (2) 氧化反应 (甲) 完全氧化反应 (乙) 部分氧化反应 C10C20的脂肪酸可代替天然油脂制肥皂。利用烷烃的部分氧化反应制备化工产品，原料便 宜、易得，但产物选择性差，副产物多，分离提纯 困难。 (3) 异构反应 异构化反应化合物转变成它的异构体的反 应。 通过上述反应可提高汽油质量。 (4) 裂化反应 隔 O2，升温，使CC、CH断裂。裂化反应 属于自由基型反应。例： 裂化反应主要用于提高汽油的产量和质量。 热裂化：5.0MPa,500700,可提高汽油产量 ； 催化裂化：450500，常压，硅酸铝催化， 除断CC键外还有异构化、环化、脱氢等反应 ，生成带有支链的烷、烯、芳烃，使汽油、柴 油的产、质量提高； 深度裂化：温度高于700，又称为裂解反应 ，主要是提高烯烃（如乙烯）的产量。 根据反应条件的不同，可将裂化反应 分为三种： (六) 烷烃的主要来源和制法 主要来源：石油和天然气。(自学P3536) 实验室制法：a. 烯烃加氢 b. Corey-House合成 本章重点： 烷烃的命名； 甲烷的结构，sp3杂化与四面体构型；乙烷的构象，丁烷的构象； 氢原子的活泼性：3H2H1H；自由基的稳定性：321 CH3。