Transcript Document
单烯烃(alkenes) 单烯烃:是指分子中含有一个碳碳双键的不饱和 开链烃。官能团: C=C(πσ键) 通式:CnH2n 学习要求 学习内容 本章小结 思考题 学习要求:烯烃(alkenes) 1.掌握sp2杂化的特点,形成π键的条件以及π键 的特性。 2.掌握烯烃的命名方法,次序规则的要点及Z / E 命名法。 3.掌握烯烃的重要反应(加成反应、氧化反应、 α-H的反应)。 4.了解烯烃的亲电加成反应历程 5.掌握马氏规则和过氧化物效应。 重点与难点: 重点: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。 难点是:烯烃的结构,π键的特征,亲电加成反应的历 程,烯烃的结构对亲电加成反应速率和取向的影响。 烯烃的结构 烯烃的同分异构和命名 烯烃的物理性质 烯烃的化学性质 烯烃的亲电加成反应历程 烯烃的制备 重要的烯烃 烯烃的结构 官能团: C=C(πσ键); =Csp2; 五个σ键在同一个 平面上;π电子云分布在平 面的上下方。 121.7¡ã H 117¡ã H C C H H 0.133nm 0.108nm π 键:使C-C键旋转受阻。与双键碳相连的基团或原子 在空间有固定的排列。顺反异构。 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 烯烃的同分异构和命名 一、烯烃的同分异构现象 1、构造异构 碳架异构 位置异构:双键的位置不同引起的位置异构 官能团异构(与环烷烃) 2、构型异构 顺反异构 :双键两侧的基团在空间的位置不同引起的异构 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。 a≠b 且 d≠e H H ˳¶¡ Ï© CH 3 bp 3.7 ¡æ C=C H3C H C=C H3C ˳·´ Òì¹¹ Ìå ¹¹ ÐÍÒì¹¹ £¨ Á¢Ìå Òì¹¹ Ìå £© CH 3 ·´ ¶¡ Ï© H bp0.88 ¡æ 顺反异构体的物理性质不同,因而分离它们并不很难。 二、 烯烃的命名 1、烯烃系统命名法 烯烃系统命名法,基本和烷烃的相似。 要点: 1、选择含碳碳双键的最长碳链为主链,称为某烯。 2、 从最靠近双键(官能团)的一端开始,将主链碳原 子依次编号。 3 、将双键的位置标明在烯烃(母体)名称的前面(只 写出双键碳原子中位次较小的一个)。 4、 其它同烷烃的命名。 Ö÷Á´Ñ¡Ôñ (1) X CH 2=C-CH 2-CH3 CH 2-CH2-CH3 1 2 3 4 5 6 CH 3-C=CH-CH 2-CH-CH 3 (2) X 6 4 CH 3 3 2 1 CH 3 (3) 2-乙基-1-戊烯 ±àºÅÕýÈ· 2,5-二甲基-2-己烯 ±àºÅ´í Îó 2、几个重要的烯基 烯基 :烯烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的一价基团。 IUPAC允许沿用的俗名 CH2=CH- 乙烯基 CH3CH=CH- 丙烯基(1-丙烯基) CH2=CH-CH2- 烯丙基(2-丙烯基) CH2= C– CH3 异丙烯基 3、顺反异构体的命名 1) 顺反命名法: 既在系统名称前加一“顺”或“反” 字。 顺式:双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键同侧。 反式:双键碳原子上两个相同的原子或基团处于双键反侧。 CH 3 C H CH 3CH 2 CH 2 CH 3 C H CH3 ˳ -2- Îì Ï© C H C CH 2CH 3 ·´ -3- ¼×»ù-3- ¼ºÏ© 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。 Br CH3 H C C Cl H CH3 C C CH2CH3 CH2CH2CH3 CH3 CH3CH2 CH2CH2CH3 C C CH3 CH CH3 2)Z、E命名法(顺序规则法) 一个化合物的构型是Z型还是E型,要由“顺序规则”来决 定。 分别比较两个双键碳原子上的取代基团按“顺序规则” 排出的先后顺序,如果两个双键碳上排列顺序在前的基 团位于双键的同侧,则为Z构型,反之为E构型。 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。 (Ó Å )CH3 CH2CH3(Ó Å ) C C H CH3 (Z)- 3-甲基-2-戊烯 CH3 CH(CH3)2(Ó Å ) C C (Ó Å )CH3CH2 CH2CH2CH3 (E)- 3-甲基-4-异丙基-3-庚烯 确定“较优基团”的依据——次序规则: (1)取代基或官能团的第一个原子,其原子序数大的为 “较优基团” ;对于同位素,质量数大的为“较优基团”。 I (53) Br (35) Cl (17) S (16) F (9) D O (8) N (7) C (6) H (1) : (0) H (2)第一个原子相同,则比较与之相连的第二个原子,依此类 推。 C H2C l ( Cl , H , H ) C H3 (H,H,H) C H Cl C H3 ( H , Cl , C ) H C F OH (H,F,O) ÂȵÄÔ -×ÓÐòÊý×î ´ó (3)取代基为不饱和基团,可分解为连有两个或三个相同 的原子。 2 1 Ïà µ±ÓÚ C H2 CH C Ïà µ±ÓÚ C C 2 C CH C C 2 C H=C H2 1 1 C =CH O C H O C CH O C1 ( O , O , H ) 1 Ïà µ±ÓÚ C2( C , H , H ) C1( C , C , C ) ; C2( C , C , H ) CH =CH2 1 C H2O H O = = 1 C1( C , C , H ) ; 1 2 C =C H C C H C H2O H H C H O H C1 ( O , H , H ) 1 Ïà µ±ÓÚ Z、E命名法举例如下: Br 1、 H Br >CH3- Cl Cl > H C=C CH3 CH3 2、 CH CH 3 2 C=C CH 2CH2CH3 CHCH 3 CH 3 (E)-1- ÂÈ-2- äå±ûÏ© CH 3CH2- > CH3(CH3)2CH- > CH 3CH 2CH 2- (Z)-3-甲基-4-异丙基庚烷 Br Cl C=C 3、 Cl H Br > Cl Cl > H (Z)-1,2-¶þÂÈ-1-äåÒÒ Ï© CH3 1. »¯ºÏ Îï CH3CH2C=CCH2CH3 ÓÐ ÎÞ˳ ·´ Ò ì¹¹ £¿ C2H5 2. ÃüÃû»¯ºÏ Îï : 1) CH3 CH3 C C Br H 2) CH3CH2 CH3 Cl H C=C Cl CH2CH2CCH3 烯烃的物理性质 顺反异构体: CH3 H C C CH3 H CH3 C C CH3 H μ=1.1×10-30 C.m b.p H μ=0 顺式(3.5℃)> 反式(0.9℃) 顺式异构体具有较弱的极性,分子间偶极-偶极作用力 。 m.p 反式(-105.5℃) > 顺式(-139.3℃) 反式异构体的对称性好,在晶格中的排列较紧密。 烯烃的化学性质 反应发生在C=C、 -H上 一、 加成反应 在反应中π键断开,双键上两个碳原子和其它原子团结合, 形成两个σ-键的反应称为加成反应。 一) 催化加氢 Cat. H H C C + C C H H 264 435 (611-347) 2×414=828 H= 断裂 — 生成 =(264+435)-828 = -129 kJ·mol-1 催化加氢是一个放热反应。 注意: 1、反应能否自动进行? 无Cat. E活 E 加Cat. E活 一个反应能否进行,并不取决于 反应是放热还是吸热,而是取决于 反应所需的活化能。 CH2 CH2 + H2 反应进程 H 加入 Cat. 并不改变整个反应的 CH3CH3 H,只是改变了反应所需的活化能 。 2、催化加氢的反应机理: 一般认为是通过催化剂表面上进行的,又称表面催化。 常用催化剂:Pt、Pd、Ni等。 其反应历程可表示如下: H H H CH3 H CH3 CH3 CH3 CH3 H H CH3 H H H H Îü¸½ »î ÆÃ Ç âÔ -×Ó Ï©ÌþÓ ë±»Îü¸½ µÄÇ âÔ -×Ó½Ó´¥ Ë«¼üͬʱ¼ÓÇ â Íê ³É¼ÓÇ â ÍÑÀë´ß»¯¼Á±í Ãæ 3、催化加氢的反应活性: 氢化热与烯烃的稳定性: 1 mol不饱和烃催化加氢所放出的热量称为氢化热。 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↓。 126.6 -1 kJ.mol E 119.5 -1 kJ.mol 115.3 kJ .mol-1 126.6 kJ.mol-1 E 119.1 kJ.mol-1 112.4 kJ.mol-1 (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)。 Van der Waals ³â Á¦´ó C H3 C H3 C H3 C H3 (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: R R C R R R C C R R CHR C R CH2 RCH CHR RCH CH2 CH2 CH2 ·´ ʽ ˳ ʽ 显然,烯烃催化加氢的相对活性应该是: 乙烯 > 一取代乙烯 > 二取代乙烯 > 三取代乙烯 >四取代乙烯 4、催化加氢的立体化学: 烯烃的催化加氢大多为顺式加氢。但催化剂、溶剂和压力会对顺式 加氢和反式加氢产物的比例产生影响。 C H3 + H2 C H3 PtO2 £¬AcOH 25¡£ C C H3 + C H3 C H3 C H3 ˳ ʽ 81.8 % ·´ ʽ18.2 % CH3 + H2 CH3 CH3 pt CH3 H H + D2 pt H3C CH3 D 顺式加成,定量完成;从位阻小的一面进行。 特征:收率接近100%; 产物易分离;确定分子中 C=C的数目;制备RH。 D 二) 亲电加成 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。 1、与酸的加成 酸中的H+ 是最简单的亲电试剂,能与烯烃起加成反应。 其反应通式如下: C=C H-Nu Nu = -X -OSO3H C C H Nu -OH -OCOCH 3 µÈ 1) 与HX的加成 CH2=CH2 + HX CH3CH2-X 1° HX的反应活性 HI > HBr > HCl > HF (HF的加成无实用价值。) 2°不对称烯烃的加成产物遵守马氏规则(有一定的取向, 即区位选择性) CH 3CH=CH 2 + HBr CH 3-CH-CH 3 + CH 3-CH2-CH2 Br 80% £¨ Ö÷£© CH 3 CH 3-C=CH 2 + HCl CH 3-C-CH3 Cl 100% Br 20% 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。 3° 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。 ¹ý Ñõ»¯Îï CH3-CH=CH 2 + HBr CH3-CH2-CH2-Br ·´ ÂíÊϲúÎï 2)与H2SO4的加成 CH2=CH 2 + H-O-SO3H O-15 ¡æ CH3-CH2-OSO3H ÁòËáÇâÒÒ õ¥ 硫酸氢乙酯水解生成乙醇,加热则分解成乙烯。 98%H2SO4 CH2=CH 2 H2O CH3-CH2-OSO3H 90¡æ CH3CH2OH ÁòËáÇâÒÒ õ¥ 不对称烯烃与硫酸(H2SO4)加成的反应取向符合马氏规则。 CH3CH=CH 2 + H2SO4 Ô¼1MPa CH3-CH-CH3 OSO2OH ÁòËáÇâÒì±ûõ¥ 2、加卤素 1)烯烃能与卤素起加成反应,生成邻二卤代物。 CH 2=CH 2 + Br2 / CCl 4 CH 2-CH2 Br Br Br + Br2 / CCl 4 äåÍÊ É«£¨»Æ ÎÞ £© ʵÑéÊÒÀ³£ÓÃ´Ë ·´ Ó¦À´¼ìÑéÏ©Ìþ Br 卤素的反应活性次序: 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。故烯烃的加卤素实际上是指加氯或加溴。 应当指出的是:烯烃还可与I—Cl、I—Br按马氏规则加 成。 2)烯烃也能与卤水等(混合物)起加成反应, CH2=CH 2 + HOCl (Cl2+H2O) CH2 OH CH2 Cl ÂÈÒÒ ´¼ CH 3CH=CH 2 + HOCl ÊÇÖÆ È¡ÖØ ÒªÓлúºÏ ³ÉÔ-ÁÏ »·ÑõÒÒ Íé £¨ O £©µÄÖмäÌå CH 3-CH-CH 2 OH Cl 反应遵守马氏规则,因卤素与水作用成次卤酸(H-O- Cl),在次卤酸分子中氧原子的电负性较强,使之极化 成 ¦Ä HO ¦Ä Cl ,氯成为了带正电荷的试剂。 3、加水反应 烯烃直接水合生成醇的反应需在酸催化下进行(常用 的酸为硫酸或磷酸)。 C H2 =C H2 H2O + R C H=C H2 + H 2O H2SO4 H2SO4 C H3C H2O H R C H C H3 1醇 ¡£ 2 ´¼ OH R¡¯ R C =C H2 R¡¯ + H2O H2SO4 R C C H3 ¡£ 3 ´¼ OH 烯烃直接水合,除乙烯得到乙醇外,其它烯烃都将 得到仲醇或叔醇(间接水合也具有同样的规律)。 4.与乙硼烷的加成(硼氢化反应) 硼烷对π 键的加成反应,称为硼氢化反应。 CH2 = CH2 1/2 (BH3)2 CH3CH2BH2 CH2 = CH2 (CH3CH2)2BH CH2 = CH2 (CH3CH2)3BH ¶þÒ Ò ÅðÍé Ò »Ò Ò ÅðÍé ÈýÒ Ò ÅðÍé 常用试剂: B2H6 / THF ¡¢ B2H6 / Ò»ËõÒÒ¶þ´¼¶þ¼×ÃÑ¡£ H 1 / 2 B2H6 + O H B O H (CH3CH2)3B H2O2, OH , H2O ¡£ 25 ~ 30 C 3 CH3CH2OH 以上两步反应合起来成为硼氢化 – 氧化反应。 1/2B2H6 CH 3CH=CH 2 CH 3CH 2CH 2BH2 CH3CH=CH2 (CH3CH 2CH 2)2BH ¶þ±û»ùÅð Ò»Íé »ùÅð CH3CH=CH2 (CH3CH 2CH 2)3B Èý±û»ùÅð H2O2 (RCH 2CH 2)3B 3H2O (RCH 2CH 2O) 3B 3RCH 2CH 2OH + B(OH) 3 OH 硼氢化 – 氧化反应,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。 硼氢化反应是美国化学家布朗(Brown)与1957年发现的, 由此布朗获得了1979年的诺贝尔化学奖。 硼氢化反应的取向及立体化学 1/2 (BH3)2 3 CH3(CH2)3CH =C H2 ¶þ¸Ê´¼¶þ¼×ÃÑ [ C H3(C H2)3C H2C H2 ]B H2O2, OH , H2O ¡£ 25 ~ 30 C C H3(C H2)3C H2C H2O H 反应的净结果:H 原子加到含氢较少的双键 碳原子上,表面上看其反应取向是“反 – 马氏规则” 的。但实际上是符合马氏规则”的。 解释: R' + ¦Ä C R 2.1 µç×ÓÒòËØ ¦Ä C H H + ¦Ä H + ¦ Ä 2.0 BH2 λ ×èС(¿Õ¼äÒ òËØ) R' R C H C H H BH2 5. 羟汞化 - 脱汞反应 Hg(OAc)2, H 2O C H2 C H3C H2C H2C H THF C H3C H2C H2C H = O H HgO Ac (ôǹ¯ »¯) Ïà µ±Ó ÚO H ºÍ HgO Ac Ó ë̼̼˫¼üµÄ¼Ó ³É C H2 NaBH4 C H3C H2C H2C H C H3 Ï൱ÓÚHgOAc±»H È¡´ú OH (ÍÑ ¹¯ ) 总结果:相当于烯烃与水按“马氏规则”进行加成反应。 该反应的特点:反应速度快、条件温和、位置选择 性好、不重排和产率高等。 该反应若用ROH代替H2O,则可得到醚。 R' CH=CH2 ¢ÙHg(OAc)2, ROH ¢ÚNaBH4 R' CH CH3 OR 二、氧化反应 1、高锰酸钾氧化: 1) 用稀的碱性KMnO4氧化,可将烯烃氧化成邻二醇。 C C C MnO 4 Ï¡ £¬Àä C O O OH H2O Mn O O C HO C OH ˳ ʽ¦Á- ¶þ´¼ 反应中KMnO4褪色,且有褐色MnO2沉淀生成。故此 反应可用来鉴定不饱合烃。 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。 也可以用OsO4代替KMnO4进行反应, 2)用酸性KMnO4氧化 R-CH=CH2 KMnO4 H2 SO4 R-COOH HCOOH CO2 + H2O ôÈËá R ¡ä R C CHR'' KMnO4 R ¡ä H2 SO4 R C O R''-COOH ôÈËá ͪ R' R C =C H R" KMnO4 / H+ R' R C =O + O =C OH R" 该反应可用于推测原烯烃的结构。 反应的用途: 1° 鉴别烯烃, 2° 制备一定结构 的有机酸和酮, 3° 推测原烯烃的结构。 2、臭氧化反应 R C=C R' R'' H R O3 O R'' C C R' O O H R H2O R'' C O R'' ³ôÑõ»¯Îï Õ³ºý×´£¬Ò×±¬Õ¨£¬²»±Ø·ÖÀ룬 O C H H2O2 R''-COOH + H2O ¿ÉÖ±½Ó ÔÚÈÜÒºÖÐË®½â¡£ 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 CH 3-C=CHCH 3 CH3 1) O3 2) Zn/H2O CH 3 CH 3 C ±ûͪ O CH 3CHO ÒÒ È© 可通过臭氧化物还原水解的产物来推测原烯烃的结构。 例如: 臭氧化还原水解产物, 原烯烃的结 CH3COCH3 OCHCH2CHO HCHO, CH 3-C=CHCH 2CH=CH 2 CH 3 O CH 3 CH 3 CH 3-C-CH 2CHCH 2CHO CH 3 3.环氧化 C C RCO3H + C C O 如: C3H7CH CH2 + CF3COOOH 过酸氧化。产物 1,2- 环氧化合物 C3H7 CH CH2 O 顺式加成。反应具有立体专一性、立体选择性、区域选择性。 4、催化氧化 (2) 催化氧化: CH2 CH2 + CH2 CH2 + CH3 CH CH2 O2 Ag 。 280 ~ 300 C,1 ~ 2MPa O2 PdCl2-CuCl2,H2O 。 125 ~ 130 C,0.4MPa + O2 PdCl2-CuCl2,H2O 130 。 C O CH3CHO CH3 C O CH3 三、聚合反应 烯烃在少量引发剂或催化剂作用下,键断裂而互相 加成,形成高分子化合物的反应称为聚合反应。 ¸ßѹ·¨ n CH2=CH2 ¸ßѹ¾Û ÒÒ Ï© ÉÙÁ¿Òý·¢¼Á [ CH2-CH2 ]n 150~250¡æ ÒÒ Ï© 150~300Mpa £¨¸ß·Ö×Ó£© £¨µ¥Ì壩 TiCl4 µÍ ѹ·¨ ¾Û ÒÒ Ï© µÍ ѹ¾Û ÒÒ Ï© Al(C2H5)3 n CH2=CH2 [ CH2-CH2 ]n 60~75¡æ 0.1~1Mpa 聚乙烯是一个电绝缘性能好,耐酸碱,抗腐蚀,用途广的 高分子材料(塑料)。 TiCl4 nCH3CH=CH2 50¡æ Al(C2H5)3 10Mpa [ CH-CH2 ]n CH3 ¾Û ±ûÏ© 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 纳塔利用此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。 四、α-H(烯丙氢)的反应 双键是烯烃的官能团,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- H由于受C=C的影响,αC-H键离解能减弱。 故α- H比其它类型的氢易起反应。 其活性顺序为: α- H(烯丙氢)> 1°H > 乙烯H 3°H > 2°H > 1、α-H(烯丙氢)的卤代反应(高温或光照) α CH3 CH CH2 + Cl2 500。 C α CH2 CH CH2 Cl O α CH3 CH CH2 + N Br (简称 NBS) hν O 高温下发生取代而不是加成(>250℃) α CH2 Br CH CH2 2、α-H(烯丙氢)的氧化反应 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 1.醇脱水 CH3 CH3CH2CCH3 48%H2SO4 OH o 90 CH3 CH3CH=CCH3 2.卤代烃脱卤化氢 Br C6H5CHCHC6H5 C2H5ONa C2H5OH CH3 C6H5CH=CC6H5 CH3 3.邻二卤代烷脱卤素 C C acetone + 2NaI C C + I2 + 2NaBr Br Br C C + Zn Br Br CH3COOH or CH3CH2OH RCHXCH2X CH3CHCHCH3 Br Br Zn I- C C + ZnBr2 RCH=CH2 CH3CH=CHCH3 4.炔烃的控制还原 H2, Pd/CaCO3 R (Lindlar's catalyst) R quinoline (syn addition) H H Li or Na R H liq. NH3 (anti addition) H C C R C C R C C R 烯烃的亲电加成反应历程 ²£ Á§ÈÝÆ÷ 1、烯烃与溴的加成历程 Í¿ ʯÀ¯ ²£ Á§ÈÝÆ÷ ) C H2 ʵÑéÊÂʵ(Ò »£º + Br2/CCl4 C H2 ÄÑ£¬¼¸ºõ ²» ·´ Ó ¦¡ £ ·´ Ó ¦¡ £ ¸É Ô ï ²» ·´ Ó ¦¡ £ ·Ç¼«ÐÔ·Ö×Ó Ò »µÎ H2O Á¢¼´·´ Ó ¦¡ £ 极性分子的存在可以加速反应的进行。 解释: 乙烯的π键流动性大,易受外加试剂的影响而极化。 ¦ Ä+ CH2 CH2 ¦Ä ¦ Ä+ H - H O ¦Ä ¦ Ä+ CH2 CH2 ¦Ä ¦ Ä+ Br Br ¦Ä Br 与溴的加成不是一步,而是分两步进行的。 C H2 Br C H2 C H2 + Br2 NaC l Ë®ÈÜÒ º ʵÑéÊÂʵ ¶þ £º C H2 Cl C H2 C H2 Br OH C H2 C H2 Br C H2 C H2 + NaC l ²» ·´ Ó ¦ 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。 可以断定是Br+首先进攻。否则不会有1,2-二溴乙烷的 生成。 Br Br C H2 Br ¦ Ä+ C H2 ¦Ä C H2 + + + Br C H2 Cl C H2 Br H2O ʵÑéÊÂʵ Èý £º H H Cl C H2 C H2 Br O H2 C H2 Br B r2 C H2 C H2 OH ¡ª + H C H2 Br B rH H Br 实验事实告诉我们:既然产物以反-1,2-二溴环戊烷为 主,反应中间体就不会是实验事实(二)所提供的中间体碳 正离子。 C H2 公认的反应历程: H H ¦Ä Br C 第一步 C H 第二步 H ¦Ä Br H Br ( Cl C ) CH2 Br C H CH2 H Br CH 2 Br CH 2 H Br ( Cl ) CH2 CH2 Br Br + ¦Ä 该反应的关键步骤是因 Br 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。 Br 反应的立体化学:反式加成。 Br+ C H3 C H C H3 C H3 C C C H3 C ˳ -2-¶¡ Ï© C H C H3 H Br 2R,3R - 2,3 - ¶þäå¶¡ Íé Br+ C H3 C H H H Br H C Br Br2 C H3 C H3 H Br C H3 C Br C C H3 H C Br H 2S,3S - 2,3 - ¶þäå¶¡ Íé Br+ C H3 C H H C H3 C C H C H3 ·´ -2-¶¡ Ï© Br+ C H3 C H H C Br Br H C Br Br2 C H3 C C C H3 Br H C H3 H Br H C H3 C C H3 C H3 C H Br 2S,3R - 2,3 - ¶þäå¶¡ Íé ÄÚÏûÐýÌå 2、烯烃与HX的加成历程 不饱和烃和卤化氢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 H ;(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。 µÚÒ »²½£º C C + H X Âý C C+ H µÚ¶þ²½£º C H C + + X ¿ì C C H X 中间体为碳正离子时,X-正反两面都可以进攻 反应的立体化学: C H3 Br H C = C C + H C H3 C H3 H HB r ( Br ) C H3C H2 C C H3 C H Br = C H3 结论:产物为外消旋体。 C H3 H (R) - 2 - äå¶¡ Íé C H3C H2 C C H C H3C H2 C H3 H Br (S) - 2 - äå¶¡ Íé 1)、Markovnikov规则的理论解释: (1) CH3 CH3 C °´ (1) CH2 + H C H3 C H3 C H3 I I °´ (2) (2) C C H3 C H3 CH C H2I 按反应历程,反应的第一步要生成碳正离子,以丙烯 为例,则有两种可能: + C H3 C H C H2 H (¢ò) ¡£ 1 Õ ýÀë×Ó H + C H3 C H= C H2 H+ C H3 + C H C H2 H (¢ñ) ¡£ 2 Õ ýÀë×Ó 反应的速率和方向往往取决于反应活性中间体生成 的难易程度,即活化能的高低。 显然,活性中 间体(Ⅰ)所需要的 活化能较低,容易 生成。 (1) CH 3-CH=CH 2 HBr CH 3-CH-CH 3 Òì±û»ù̼ÕýÀë×Ó( 2 ¡ã) (2) CH 3-CH2-CH2 ±û»ù̼ÕýÀë×Ó( 1 ¡ã) Br CH 3-CH-CH 3 Br 容易生成的碳正离子也一定是稳定的碳正离子。一 般烷基碳正离子的稳定性次序为: + (C H3)3C ¡£ 3 C+ + (C H3)2C H ¡£ + 2C + + C H3C H2 ¡£ + 1C C H3 烯烃与极性试剂加成的相对活性顺序应该是: ËÄÈ¡ ´úÒ Ò Ï© ÈýÈ¡ ´úÒ Ò Ï© Ò ÒÏ© ¶þÈ¡ ´úÒ Ò Ï© ±´úÒ Ò Ï© Ò »È¡ ´úÒ Ò Ï© 2)、烯烃加溴化氢时过氧化物效应解释(自由基加成历程) HBr Br¡¤ ¹ý Ñõ»¯Îï CH 3CH=CH 2 Br¡¤ ¡¤ CH 3CH-CH 2 Br ¡¤ CH 3CH-CH 2 链引发 ÖÙ ×ÔÓÉ»ù ( 2¡ãR¡¤) ²®×ÔÓÉ»ù ( 1¡ãR¡¤) Br ¡¤ CH 3CH-CH 2 Br HBr CH 3CH 2-CH2 Br¡¤ Br 由于自由基的稳定性为:3°R· > 2°R· > 1°R· > CH3· ,故其自由 基加成的产物是反马氏规则的。 Á´ Ôö ³¤ H-Cl、H-I与不对称烯烃加成无过氧化物效应的原因: 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·的 活泼性差,难与烯烃迅速加成,却易自身结合成I2分子。 所以不对称烯烃与H-Cl和H-I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。 重要的烯烃 乙烯和丙烯 区位专一性:凡反应中键的形成或断裂有两种以 上取向而只有一种产物生成者为区位专一性。 区位选择性:凡反应中键的形成或断裂有两种以上 取向,而有一种产物为主产物者为区位选择性。