第三章 不饱和烃 Unsaturated hydrocarbons
含有碳碳重键(C=C或C≡C)的烃称为unsaturated hydrocarbon。 本章主要讨论链状的烯烃(alkenes)和炔烃(alkynes) § 3.1 烯烃和炔烃的结构 § 3.2 烯烃和炔烃的同分异构 § 3.3 烯烃和炔烃的命名 § 3.4 烯烃和炔烃的物理性质 § 3.5 烯烃和炔烃的化学性质(难点) § 3.6 烯烃和炔烃的制法 授 课 内 容
§3.1 烯烃和炔烃的结构 C=C & C≡C 官能团 键的组成 官能团结构 键能(KJ/mol) 键长(nm) 烷烃 C-C σ键 C：Sp3杂化 四面体 347 0.154 烯烃 C=C 1个σ键 1个π键 C：Sp2杂化 平面型 611 0.134 炔烃 C≡C 1个σ键 2个π键 C：Sp杂化 直线型 837 0.120 表1 烷烃、烯烃和炔烃参数对照 键强度：C≡C ＞ C=C ＞ C-C ； σ键＞ π键
σ键 &π键 比较 形成 存在 自由 旋转 电子云位置 核对成键电 子的束缚 流动性 σ键 轨道头对头 单独 可以 集中于核间 大 小 π键 轨道肩并肩 与σ 共存 不能 上下分层 小 大 结论： π键较σ键有较大的化学活性
§ 3.2 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 (cis-trans isomers)。 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1：丁炔只有两种异构体，丁烯有四种异构体： C4 H6： CH C-CH2 CH3 1-丁炔 CH3 C CCH3 2-丁炔 CH2 =CH-CH2 -CH3 C H2 =C-CH3 CH3 1-丁烯 顺-2-丁烯 2－甲基丙烯 （异丁烯） I I C=C H3 C H H CH3 C=C H3 C H H CH3 反-2-丁烯 II(A) II(B)
CH2 CHCH2CH2CH3 C C H CH3 H CH2CH3 C C CH3 H H CH2CH3 CH2 CHCHCH3 CH3 CH2 CCH2CH3 CH3 1-戊烯 顺-2-戊烯 反-2-戊烯 3-甲基-1-丁烯 2-甲基-2-丁烯 CH3CH C(CH3) 2 2-甲基-1-丁烯 CH CCH2CH2CH3 CH3C CCH2CH3 CH CCHCH3 CH3 1-戊炔 2-戊炔 3-甲基-1-丁炔 戊烯： (amylene) 戊炔： (pentine) 例2 戊炔有3种异构体，戊烯有6种异构体：
⚫ 产生顺反异构的条件： ①必要条件：有双键 (rotation of bond is prohibitive) ②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： CH2 =C 没有顺反异构 H CH2 CH3
§ 3.3 烯烃和炔烃的命名 3.3.1 烯基(alkenyl)和炔基(alkynyl) ➢ 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。 CH2 =CH- CH3 -CH=CH- CH2 =CH-CH2 - CH3 -C=CH2 乙烯基 丙烯基 烯丙基 异丙烯基 HC C- CH3 -C C- HC C-CH2 - -CH=CH- 乙炔基 丙炔基 炔丙基 1,2-亚乙烯基 ethenyl 1-propenyl 2-propenyl ethynyl propinyl propargyl
3.3.2 烯烃和炔烃的命名 (1) 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： CH3 -CH=CH2 (CH3 )2 CH=CH2 CH3 -CH=CH-CH2 CH3 CH3 C CCH3 CH3 CH2 C CCH3 CH2 =CH-C CH 甲基乙烯 不对称二甲基乙烯 对称甲基乙基乙烯 二甲基乙炔 甲基乙基乙炔 乙烯基乙炔
(2) 系统命名法(IUPAC Rules) 烯烃和炔烃与烷烃的系统命名规则类似。 ① 要选择含有C=C或C≡C的最长碳链为主链； ② 编号从距离双键或三键最近的一端开始，并用阿拉 伯数字表示双键的位置。 2-甲基-1-丁烯 2-甲基-2-丁烯 3-甲基-1-丁炔 2-甲基丁烯 3-甲基丁炔 CH3 CH2 C=CH2 CH3 CH3 C=CHCH3 CH3 CH3 CHC CH CH3 CH3 CH2 CH2 CH=CH2 CH3 CH2 C CCH3 1-戊烯 2-戊炔 例：