有机化学课-课件第4章.ppt

1、有机化学有机化学 第第4 4章章 炔炔 烃烃炔烃的命名炔烃的同分异构炔烃的物理性质炔烃的结构炔烃的制法炔烃的化学性质乙炔 4.1 4.1 炔烃的同分异构炔烃的同分异构 含有两个碳原子和三个碳原子的炔烃没有同分异构体，超过三个碳原子的炔烃可能会存在碳干异构和官能团位置异构现象。例如，丁炔由于叁键所在的位置不同而存在官能团位置异构：含有五个碳的炔烃则不仅存在官能团位置异构，还存在碳干异构,例如：4.2 4.2 炔烃的命名炔烃的命名 炔烃的系统命名与烯烃基本一样，在命名时将“烯”字改为“炔”字即可。例如：4.2 4.2 炔烃的命名炔烃的命名 用系统命名法命名下列炔烃。思考题思考题4-14-1 4.3

2、 4.3 炔烃的结构炔烃的结构 杂化轨道理论认为在乙炔分子中碳原子是采取sp杂化方式，乙炔分子中的每个碳原子，各以一个2s轨道和一个2p轨道进行sp杂化，组成了两个完全相同的sp杂化轨道（含1/2 s成分和1/2 p成分），两个sp杂化轨道成180分布，每个碳原子还各剩余两个未参与杂化的2p轨道，这两个未杂化的p轨道互相垂直，且都垂直于sp杂化轨道轴所在的直线，如图4-1所示。杂化过程如下：4.3 4.3 炔烃的结构炔烃的结构图4-1 乙炔分子中sp杂化轨道的取向及其与p轨道的关系 4.3 4.3 炔烃的结构炔烃的结构 乙炔分子在成键时，每个sp杂化的碳原子各以一个sp杂化轨道沿轴向“头碰头”

3、形成一个CC键，每个碳原子再用各自剩余的一个sp杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道沿轴向形成两个CH键，所形成的三个键呈直线型，如图4-2所示。图4-2 乙炔分子的键 4.3 4.3 炔烃的结构炔烃的结构 每个碳原子还各剩余两个未参与杂化的互相垂直的p轨道，其对称轴都垂直于sp杂化轨道对称轴所在的直线。每个碳原子余下的这两个p轨道所在的对称轴是分别两两平行的，因此可以从侧面重叠成两个互相垂直的键，如图4-3所示。键电子云呈圆柱状围绕在乙炔分子所在的直线外，如图4-4所示。图4-3 乙炔分子的键 图4-4 乙炔的键电子云示意图 4.4 4.4 炔烃的物理性质炔烃的物理性质状态状态1.常温常压下，

4、含有4个碳以下的炔烃为气体，含518个碳的为液体，超过18个碳的炔烃为固体。4.4 4.4 炔烃的物理性质炔烃的物理性质沸点和相对密度沸点和相对密度2.炔烃的沸点和相对密度都是随分子量增加而增加，炔烃的沸点和相对密度比相应的含有相同个数碳原子的烯烃略高。4.4 4.4 炔烃的物理性质炔烃的物理性质溶解性溶解性3.炔烃有微弱的极性，不溶于水，易溶于有机溶剂（如苯、石油醚、醚、丙酮等）。一些常见炔烃的物理常数见表4-1。表4-1 一些炔烃的物理常数 4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 加成反应4 4.5 5.1.1与卤化氢和卤素的加与卤化氢和卤素的加成成1.炔烃与烯烃一样也能与卤化氢加成

5、，但是炔烃与卤化氢的加成不如烯烃容易，不对称炔烃与卤化氢加成产物遵守马氏规则。反应中加入卤化氢的量不同，生成的产物也不同，如炔烃加入不过量的卤化氢，产物为一卤代烯烃，而加入两分子的卤化氢生成的产物为二卤代烷烃。4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 可以控制卤化氢的加入量，而使反应停留在只加一分子的卤化氢阶段。与烯烃一样，卤化氢与炔烃加成的反应活性顺序：HIHBrHClHF。炔烃与卤素也可以发生加成反应。炔烃与溴的四氯化碳溶液加成，可使溴的四氯化碳溶液褪色，与烯烃一样，这个反应也可以用来鉴别炔烃。4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 由于双键的加成活性要比炔烃强，因此对于分子内同

6、时含有双键和叁键的烯炔，与卤素或卤化氢加成时，卤素或卤化氢首先要加到烯烃的双键上，例如：4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质与水的加成与水的加成2.炔烃在硫酸汞的稀硫酸溶液中可与水发生加成反应，先生成不稳定的烯醇，接下来烯醇迅速转化为稳定的醛或酮。不对称炔烃与水加成也遵守马氏规则。例如：4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 乙炔与水加成生成乙醛，其他炔烃与水的加成产物都为酮。这一反应是库切洛夫在1881年发现的，故称为库切洛夫反应。本反应中使用了汞盐做催化剂，汞及汞盐毒性很大，影响人类的健康，对环境的污染也很严重。4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 试写出下列炔烃与水

7、加成产物。（1）乙炔 （2）丁炔 （3）2-丁炔 （4）2-甲基-1-戊炔思考题思考题4-4-2 2 4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 还原反应4 4.5 5.2 2催化氢化催化氢化1.与烯烃相似，炔烃也能在催化剂的存在下与两分子的氢发生加成反应生成烷烃。反应时炔烃先断裂一个键与一分子的氢加成生成烯烃，然后再断裂另外一个键与另外一分子的氢加成生成烷烃。例如：4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 炔烃的催化氢化很难停留在烯烃阶段，因此只有选择恰当的催化剂，如将催化剂部分毒化和控制反应条件，才能使反应停留在烯烃阶段。例如，Lindlar催化剂是指在Pd-CaCO3催化剂中加入醋

8、酸铅和喹啉，这样就会使Pd-CaCO3催化剂部分毒化，从而使其催化能力下降，使反应停留在烯烃阶段，而且可以获得顺式构型的烯烃。例如：4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质钠的液氨溶液或金属氢化物还原钠的液氨溶液或金属氢化物还原2.炔烃用钠的液氨溶液或金属氢化物如LiAlH4还原也可以停留在烯烃阶段，产物为反式烯烃。例如：4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 试写出下列反应的产物，并给出产物构型。（1）(CH3)3CCCC(CH3)3与氢在Lindlar催化剂催化下的反应产物；（2）(CH3)3CCCC(CH3)3与氢在钠的液氨溶液中的反应产物。思考题思考题4-4-3 3 4.5

9、4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 氧化反应4 4.5 5.3 3 与烯烃相似，炔烃与氧化剂反应其叁键断裂，产物为羧酸、二氧化碳等。例如：由于反应过程中高锰酸钾的紫色褪去，因此这个反应可用来鉴别炔烃。4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 某炔烃与高锰酸钾反应生成二氧化碳和异丁酸，试根据产物的结构来判断该炔烃的结构。思考题思考题4-4-4 4 4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 金属炔化物的生成4 4.5 5.4 4 与叁键碳原子直接相连的氢原子由于受到叁键的影响而具有弱的酸性，因此末端炔烃的炔氢可以被一些金属离子所取代。在银离子的氨溶液或铜离子的氨溶液中，有末端炔烃的氢被一

10、价银离子或铜离子所取代，生成金属炔化物。例如：反应所生成的产物炔化银为灰白色沉淀，而炔化亚铜为棕红色沉淀。因此可以通过这个反应来鉴别炔烃的结构。4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 应注意,干燥的炔化银和炔化亚铜受热或振动易发生爆炸生成金属和碳，因此为避免爆炸，反应结束后，应加入浓盐酸将炔化物分解掉。另外，有炔氢的炔烃还可以在液氨中与氨基化钠反应生成炔化钠。例如：炔化钠可作为原料与卤代烃反应来合成增长碳链的炔烃。例如：4.5 4.5 炔烃的化学性质炔烃的化学性质 鉴别下列各组化合物:（1）CH3CH2CCCH3与CH3CCH （2）CH3CCH与CH3CHCH2思考题思考题4-4-5

11、5 4.6 4.6 炔烃的制法炔烃的制法 乙炔的制法4 4.6 6.1.1电石法电石法1.乙炔是基本有机化工原料，因此乙炔的制备是非常重要的。通常工业上制备乙炔是由电石水解来制备：CaC2+2H2OC2H2+Ca（OH）2 生产电石的原料为氧化钙和焦炭，将其放入电炉内，由于受到电极尖端电弧热，将原料加热至2300以上生成的产品为碳化钙即电石。电石法生产乙炔的优点是可以直接获得99%的乙炔;缺点是耗电量大，成本高。4.6 4.6 炔烃的制法炔烃的制法甲烷裂解法甲烷裂解法2.将含有甲烷的天然气或焦炉煤气通入电弧炉中，加热至1500，则甲烷裂解生成乙炔和氢气等。之后为阻止其进一步分解，将其迅速导入骤

12、冷器，被直接喷入的冷水骤冷至100以下，就可获得乙炔等产品，这也是生产乙炔的一种方法。4.6 4.6 炔烃的制法炔烃的制法 其他炔烃的制法4 4.6 6.2 2由邻二卤代烷脱卤化氢制备炔烃由邻二卤代烷脱卤化氢制备炔烃1.邻二卤代烷的结构如下：由邻二卤代烷脱卤化氢制备炔烃的过程如下：4.6 4.6 炔烃的制法炔烃的制法 反应的第一步脱掉一分子的卤化氢很容易，而第二步需要在热的氢氧化钾醇溶液中或氨基化钠的存在下才能再脱一分子卤化氢生成炔烃。例如：4.6 4.6 炔烃的制法炔烃的制法由金属炔化物来制备由金属炔化物来制备2.可用炔化钠或炔化锂与卤代烃反应来制备炔烃。例如：这个反应可用来合成增长碳链的炔烃。4.7 4.7 乙乙 炔炔 乙炔的分子式是C2H2，结构简式是CHCH。纯净的乙炔是没有颜色、没有臭味、比空气稍轻、微溶于水、易溶于有机溶剂的气体。乙炔燃烧火焰明亮且有大量黑烟。明亮是因为燃烧时，一部分碳氢化合物裂化成细微分散的碳颗粒，这些碳粒受灼热而发光，因此乙炔曾作为照明气使用；黑烟是因为乙炔含碳量高，燃烧不充分造成的。乙炔是重要的基本有机原料，可用于制备氯乙烯、聚氯乙烯等。乙炔燃烧时产生的氧炔焰可用来切割或焊接金属。谢谢观看！