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有机化学/反应入门/烯烃

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烯烃是有机分子,至少含有一个碳碳双键,被称为不饱和。饱和是指所有碳都具有单键。如果双键彼此相邻,它们被称为累积二烯。如果两个双键之间只有一个 C-C 键,则称为共轭二烯。如果多个单键介入,则是孤立二烯。

烯烃中的双键能量高于单键,更具反应性。在有机会的情况下,分子会优先选择单键而不是双键或三键。

键解离能是指断裂键所需的能量。


键解离能
C-C → C° + C° ≈ 85 kcal/mole
C=C → C° + C° ≈ 145 kcal/mole

乙烯是最小、最简单的烯烃。它是平面形的,其键之间的角度约为 120°。

乙烯中的 C-H 键比乙烷中的 C-H 键更强,因为 π 键从碳中吸引电子密度,进而从氢中吸引电子密度。这使得乙烯不活泼,并使碳具有 sp2 性质,这种性质更接近 s,能量更低。


烯烃图库
IUPAC
常用名称
CH2=CH2 乙烯 乙烯
CH3CH=CH2 丙烯 丙烯
CH2=CH2CH2CH3 1-丁烯 1-丁烯
CH3CH=CHCH3 2-丁烯 2-丁烯
CH2=C(CH3)2 2-甲基丙烯 异丁烯
环丁烯
3-甲基环丙烯

IUPAC 烯烃命名法

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  1. 找到包含双键两个碳的最长碳链
  2. 从左到右和从右到左对该链编号,选择使双键编号最小的方案
  3. 使用两个用于识别双键的数字中的较小者作为前缀,后跟一个连字符,不留空格,以烷烃的命名方式命名该链,将 -烷改为 -烯

然后按照命名卤代烷烃的其余规则进行操作

烯醇是指同时含有双键OH 基团的化合物。

为了命名,找到包含 C=C 和 OH- 的最长碳链。OH 基团具有更高的优先级(编号更低)。氧的优先级高于碳。


CH2=CH2CH-OH 2-丙烯-1-醇 丙-2-烯-1-醇

(IUPAC 命名)

数字“2”指的是双键,可以放在名称的开头,也可以放在“烯”的前面。

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IUPAC
2-环己烯-1,4-二醇
4-环己烯-1,3-二醇


烷烃和烯烃取代基的命名

烷基是指饱和取代基(全部为单键)。

烯基是指不饱和取代基(表示双键)。


IUPAC 命名
常用名称
(1-甲基环己基)乙烯
1-乙烯基环己醇 1-乙烯基环己醇
(环丙烷二醇) 1-(1-丙烯基)-1,2-环丙烷二醇
1-(2-丙烯基)-1,2-环丙烷二醇
1-烯丙基-1,2-环丙烷二醇
命名含多个双键的烯烃
CH2=C=CH2 丙二烯 丙二烯
CH2=C=CH-CH3 1,2-丁二烯
CH2=CH-CH=CH2 1,3-丁二烯
1,3-环戊二烯
1,3,5-己三烯
3-亚甲基-1,4-戊二烯

烯烃的制备,或如何制造双键。

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R-H + X2 + (加热或光照) → R-X


R-X + H2O (通过 SN1 或 SN2) → R-OH


CH3CH2Br → H2C=CH2 + HBr


CH3CH2-OH → CH2=CH2 + H2O


CH3CH2Br → CH2=CH2


H2C-CH2Br + (强碱) + Δ → CH2=CH2 (一步完成) (Δ ≡ 加热)


什么是“Δ”?

Δ 是希腊字母“Delta”的大写,在科学中用来表示某事物的变化。在有机化学和本书中,它用作简写,表示加热条件的变化,即加热。


速率方程

速率 = K2[CH3CH2Br][碱]

1°、2°、3° 都适用于 E2 反应(记住,甲基没有第二个碳可以进行消除反应)。

(图片)

E1 反应

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消除反应是生产烯烃的一种方法。了解有关它们的更多信息 这里.

消除与取代?

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有一些方法可以预测反应将遵循消除机制还是取代机制或途径。


消除
取代
高温(最大的因素) 低温
强碱 良好的亲核试剂(体积庞大阻碍亲核性)

叔卤代烷优先进行 E1、SN1。


烯烃的反应

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溴与乙烯气体之间的亲电加成反应

CH2=CH2 + Br2 → CH2BrCH2Br

完全燃烧

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与其他烃类一样,只要有足够的燃烧反应活化能,烯烃可以在过量的空气或氧气中燃烧。以下反应是乙烯与氧气的完全燃烧反应

CH2=CH2 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O

溴化氢

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浓溴化氢与乙烯气体之间的亲电加成反应

CH2=CH2 + HBr → CH3CH2Br

任何烯烃与 HBr 反应的通式为


RCH=CHR' + HBr → RCH2-CHR'Br

对于不对称烯烃,如丁-1-烯,以下反应也是可行的


RCH=CHR' + HBr → RCHBr-CH2R'

其中 R 和 R' 是烷基,例如 CH3 或 CH3CH2

冷浓硫酸与乙烯气体之间的亲电加成反应

CH2=CH2 + H2SO4 → CH3CH3SO3H

乙基氢硫酸盐在水中加热时会水解


CH3CH3SO3H + H2O → CH3CH2OH + H2SO4

两步反应的总反应


CH2=CH2 + H2O → CH3CH2OH


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