第四章 炔烃和共轭双烯
本章重点讲解:
? 1.炔烃的结构与命名 ---掌握
? 2.炔烃的物理性质 ---了解
? 3.炔烃的化学性质 ---掌握
? 4.共轭 烯烃的命名和异构现象 ---掌握
? 5.共轭体系的特性 ---理解
? 6.共轭烯烃的 化学性质 ---掌握
? 7.诱导效应与 共轭 效应 ---理解
第一部分 炔烃
? 4.1.1 结构与命名
C C C s p 杂 化C C
一个 ?键两个 ?键C C HH 线 型 分 子
C C ( s p
3
) 2 5 1 5 4 3 4 7
C C ( s p
2
) 3 3 1 3 4 6 1 1
C C ( s p ) 5 0 1 2 0 8 3 7
s % 键 长 键 能
? 随 S成分增加,碳碳键长
缩短;
随 S成分增加,碳原子电
负性增大。
4.1.1 结构与命名
C H 炔 氢 具 有 酸 性
H C C H + N H 2 - H C C - + N H 3 ( p K a = 2 5 )
碳 氢 化 合 物 中 H 的 酸 性 顺 序,
C H > C H > C H
s p s p 2 s p 3
C-H键中,C使用的杂化轨道 S轨道成分越多,H的酸性越强。
4.1.1 结构与命名
C H 3 C H 2 C C C H C H 2 C H 3
C H 3
5 - 甲 基 - 3 - 庚 炔
C H 3 C C C H C H 2 C H = C H 2
C 2 H 5
C H 3 C C C H C H 2 C H = C H C H 3
C H = C H 2
4-乙基 -1-庚烯 -5-炔 5-乙烯基 -2-辛烯 -6-炔
*若分子中同时含有双键和叁键,可用烯炔作词尾,给
双键和叁键以尽可能小的编号,如果位号有选择时,使双
键位号比叁键小。
4.1.1 结构与命名
CH3CH=CHC ?CH
3-戊烯 -1-炔
3-penten-1-yne
CH?CCH2CH=CH2
1-戊烯 -4-炔
1-penten-4-yne
CH?CCH2CH=CHCH2CH2CH=CH2
4,8-壬二烯 -1-炔
4,8-nonadien-1-yne
HC ?C- CH3C ?C- HC ?CCH2-
乙炔基 1-丙炔基 2-丙炔基
ethynyl 1-propynyl 2-propynyl
几个重要的炔基
4.1.2 炔烃的物理性质
1) 简单炔烃的沸点、熔点以及密度比碳原子
数相同的烷烃和烯烃高一些。
2) 炔烃分子极性比烯烃稍强。
3) 炔烃不易溶于水,而易溶于石油醚、乙醚、
苯和四氯化碳中。
4.1.3 炔烃的化学性质
R C C R ' + H 2 C C
R R '
H H
H 2
R C H 2 C H 2 R 'p d p d
R C C R ' + H 2 L i n d l a r C a t, C C
R
H H
R '
( 顺 式 烯 烃 )
1,还原反应
C 2 H 5 C C C 2 H 5 + H 2 P d / C a C O 3
喹 啉
C C
C 2 H 5 C 2 H 5
H H
4.1.3 炔烃的化学性质
C H 3 C H 2 C C C H 2 C H 2 C H 3 N a
l i g, N H 3
C C
C H 3 C H 2 H
H C H 2 C H 2 C H 3
9 8 %
N aR C C R R C C R[ ] - N a +
负 离 子 自 由 基
N H 3 R C H C R + N a N H
2
1,还原反应
N a N H 3
C C
R
H R
C C
R
H
R
C C
R
H R
C C
R
H R
H
反 式 烯 烃




4.1.3 炔烃的化学性质
C H 2 C H C H 2 C C H B r 2- 2 0 o C,C C l
4
C H 2 C H C H 2 C C H
B rB r ( 9 0 % )
C H C H + H C l H g C l 21 5 0 - 1 6 0 o C C H 2 C H C l H g C l
2
H C l C H
3 C H C l 2
2,亲电加成 ( 活性:炔烃 < 烯烃 )
[思考题 ] 为什么亲电加成的活性:炔烃 < 烯烃?
H C C H + H 2 O H g S O 4H
2 S O 4
H C
H
C H
O H
[ ]
乙 烯 醇
C H 3 C H O异 构 化
符合马氏规则
4.1.3 炔烃的化学性质
C C
O H
C C
OH
烯 醇 式 酮 式
H g S O 4
H 2 S O 4C H 3 ( C H 2 ) 5 C C H + H 2 O C H 3 ( C H 2 ) 5 C C H 3
O( 9 5 % )
烯醇一般不稳定,
易发生异构化,形成
稳定的羰基化合物。
? 与硼烷加成
6 R C C H + B 2 H 6 C C
R
H
H
3
B2
H 2 O 2
O H -
6 R C H 2 C H O
C H 3 C O O H
R C H = C H 2
顺式加成 反马氏加成
4.1.3 炔烃的化学性质
4,亲核加成
定义,亲核试剂进攻炔烃的不饱和键而引
起的加成反应称为炔烃的亲核加成。
H C C H + C H 3 O H C H 2 C H O C H 3
亲 核 试 剂
C H C H + C H 3 C O O H C H 2 C H O C C H 3
O亲 核 试 剂
常用的亲核试剂有,ROH( RO-),HCN( -CN),RCOOH( RCOO-)
4.1.3 炔烃的化学性质
1,CH?CH + HOC2H5 CH2=CHOC2H5碱,150-180
oC
聚合,催化剂
[ C H 2 - C H ] n
O C 2 H 5
聚乙烯基乙基醚
粘合剂
2,CH?CH + CH3COOH Zn (OAc)2 150-180oC CH2=CH-OOCCH3
聚合,催化剂
[ C H 2 - C H ] n
O O C C H 3
H2O
[ C H 2 - C H ] n
O H
聚醋酸乙烯( PVAc)
乳胶粘合剂
聚乙烯醇( PVA)
现代胶水
4.1.3 炔烃的化学性质
H C C H + C O
C H 3
C H 3
K O H
C H 3 C
O H
C H 3
C C H
亲 核 试 剂
3,CH?CH + HCN CH2=CH -CNCuCl2?H2O,70
oC
聚合,催化剂
[ C H 2 - C H ] n
C N
聚丙烯 月青
人造羊毛
4.1.3 炔烃的化学性质
5,金属炔化物的生成与炔烃的鉴定
R C C H + N a N H 2
l i g, N H 3
R C C - N a + + N H 3
H C C H + 2 A g ( N H 3 ) 2 + A g C C A g
H C C H + 2 C u ( N H 3 ) 2 + C u C C C u
R-C?CH
R-C?C Na
R-C?C Ag
R-C?C Cu
NaNH2
Ag (NH3)+2NO3
Cu (NH3)+2Cl
鉴别
端基
炔烃
白色
红棕色
6 炔烃的氧化
RC?CR’
KMnO4(冷,稀,H2O,PH7-5)
KMnO4( H2O,100oC)
KMnO4( HO-,25oC)
RCOOH + R’COOH
(1) O3 (2) H2O,Zn
BH3 H2O2,HO-
RCH2CR’
=O
R C C R
O O
H CCR
R ' 3 B
O HH CC
R R '
RCOOH + R’COOH
RCOOH + R’COOH
=
第二部分 共轭双烯
含有两个双键的碳氢化合物称为双烯烃或二烯烃。
CH2=C=CH2 CH2=CHCH2CH2CH=CH2 CH2=CH-CH=CH2
丙二烯 1,5-己二烯 1,3-丁二烯
(累积二烯烃) (孤立二烯烃) (共轭二烯烃)
分子中单双键交替出现的体系称为 共轭体系,含共轭
体系的多烯烃称为 共轭烯烃 。
4.2.1 共轭双烯的异构与命名
1,顺反异构
C C
C C
C H 3
H
HC H 3
H
H
(2E,4E)-2,4-己二烯 或 (E,E)-2,4-己二烯
S-顺 -1,3-丁二烯
S-(Z)-1,3 -丁二烯
S-cis-1,3-butadiene
S-反 -1,3-丁二烯
S-(E)- 1,3-丁二烯
S-trans-1,3-butadiene
H
C H 2 C H 2
C CH H
H
C H 2
C H 2
CC2,构象异构
4.2.2 共轭双烯的结构
H
H
H
C
C
C
CH
H
H
C C C C
1 3 3, 7 p m
1 4 6 p m
平面分子 ; P轨道垂直于平面且彼此
相互平行,重叠 ; C1-C2,C3-C4双键
C2-C3部分双键。 大 ?键。
???共轭 ?键与 ?键的重叠,使电子离域体系稳定。
p-?共轭 p轨道与 ?键的重叠,使电子离域体系稳定。
共轭
C C 1 3 4 p m
C C 1 5 4 p m
共轭时 一般情况下
4.2.3 共轭双烯的反应
1,1,4-加成( 共轭双烯的 加成)
C H 2 = C H - C H = C H 2 + B r 2 C H 2 C H C H = C H 2 + C H 2
B rB r
C H = C H C H 2
B r B r
1,2 - 加 成 1, 4 - 加 成
亲电试剂 (溴 )加到 C-1和 C-4上(即共轭体系的两端),
双键移到中间,称 1,4-加成或共轭加成 。共轭体系作
为整体形式参与加成反应,通称 共轭加成 。
4.2.3 共轭双烯的反应
C H 2 = C C H = C H 2 + H B r
C H 3
C H 3 C C H = C H 2
C H 3
+
C H 3 C C H
C H 3
C H 2
+
- B r- B r
C H 3 C
C H 3
C H = C H 2
B r
C H 3 C = C H
C H 3
C H 2 B r
C H 2 = C H C H = C H 2 + H B r C H 3 C H = C H C H 2 B r + C H 3 C H C H = C H 2
B r
- 8 0 o C 2 0 % 8 0 %
4 0 o C 8 0 % 2 0 %
1,4 - 1,2 -
1,2-与 1,4-加成产物比例,
4.2.3 共轭双烯的反应
CH2=CH-CH=CH2
CH2=CH-CH=CH2
CH2Br-CHBr-CH=CH2
CH3-CHCl-CH=CH2
CH2Br-CH=CH-CH2Br
Br2,冰醋酸 1,2-加成
1,4-加成
CH3-CH=CH-CH2Cl
HCl
1,2-加成
1,4-加成
4.2.3 共轭双烯的反应
+
C H O 苯
1 0 0 o C
C H O
1 0 0 %
+ O
O
O

O
O
O
2,Diels-Alder反应(合成环状化合物)
双烯体,共轭双烯( S-顺式构象、双键碳上连给电子基)。
亲双烯体,烯烃或炔烃(重键碳上连吸电子基)。
O
O
OC H O
C O O R
双烯体 亲双烯体
4.2.3 共轭双烯的反应
双 烯 体 亲 双 烯 体 相 对 反 应 速 率
C H 2 = C H C O C 2 H 5
O
C C
N C
N C
C N
C N
1
12.6
4.6x106
预测下列双烯体能否进行 D-A反应?
O
A B C
4.2.3 共轭双烯的反应
+
A 经环状过渡态,一步完成,即旧键断裂与新键形成同步。
反应条件:加热或光照。无催化剂。反应定量完成。
B 反应立体专一、顺式加成
+
H C O O H
H O O C H
C O O H
H
H
C O O H
C O O H
H
H
C O O H+
周环反应
4.3 诱导效应与共轭效应
F C H 2 C O H
O
4.3.1 诱导效应
定义:因分子中原子或基团的极性(电负性)不同
而引起成键电子云沿着原子链向某一方向移动的效
应称为诱导效应。
特 点,
*沿原子链传递。
*很快减弱(三个原子)
C l C C C
? ? ?+? ?+?+?-
4.3 诱导效应与共轭效应
比较标准:以 H为标准
NO2 > CN > F > Cl > Br > I > C?C >
OCH3 > OH > C6H5 > C=C > H
(CH3)3C > (CH3)2C > CH3CH2 > CH3 > H
常见的吸电子基团(吸 电子 诱导效应用 -I表示 )
常见的给电子基团(给 电子 诱导效应用 +I表示 )
4.3 诱导效应与共轭效应
X C C C C
4.3.1共轭效应与超共轭效应
1,? - ? 共轭和 p - ? 共轭
C=C–C=C–C=C C=C–C C=C–C
? - ? 共轭 p - ? 共轭
?
定义:在 共轭体系中,由于原子间的一种相互影响而使体系
内的 ?电 子 ( 或 p电子 )分布发生变化的一种电子效应。
C C C O
给 电子 共轭效应用 +C表示 吸 电子 共轭效应用 -C表示
+
4.3 诱导效应与共轭效应
C CH
H
H
R
R
+
特点,1 只能在 共轭体系( 单双键交替出现的体系) 中传递
2 不管 共轭体系有多大,共轭效应能贯穿于整个 共轭体系中。
2,?- ? 和 σ-p超共轭
定义,当 C-H?键与 ?键(或 p电子轨道)处于共轭位置
时,也会产生电子的离域现象,这种 C-H键 ?电子的离
域现象叫做 超共轭效应。
H
H
H
C C H C H 2
?- p 超共轭 ?- ? 超共轭
4.3 诱导效应与共轭效应
特点,1 超共轭效应比 共轭 效应 弱得多。
2 在超共轭效应中,?键 一般是给电子的,C-H键越多,
超共轭效应 越大。
下列碳正离子存在哪些类型的 电子 效应?
1,CH3 -CH=CH-CH=CH-CH-CH3
2,CH2-CH=CH-COOH
+
+
作业
? P64 第一题 ( 9),补充题 1
第二题 ( 7)( 8)
第四题
第七题 ( 3)