有机化学第三章烯烃、炔烃和二烯烃

1 第三章 烯烃、炔烃和二烯烃 第一节 烯烃和炔烃 单烯烃是指分子中含有一个 C=C 的不饱和开链烃,简称烯烃.通式为 CnH2n。炔烃是含有（triple bond) 的不饱和开链烃。炔烃比碳原子数目相同的单烯烃少两个氢原子，通式 CnH2n-2。 一、烯烃和炔烃的结构 乙烯是最简单的烯烃, 乙炔是最简单的炔烃，现已乙烯和乙炔为例来讨论烯烃和炔烃的结构。 （一）乙烯的结构 分子式为 C2H4,构造式 H2C=CH2,含有一个双键 C=C,是由一个 σ 键和一个 π 键构成。现代物理方法证明,乙烯分子的所有原子都在同一平面上,每个碳原子只和三个原子相连.杂化轨道理论根据这些事实,设想碳原子成键时,由一个 s 轨道和两个 p 轨道进行杂化,组成三个等同的 sp2 杂化轨道,sp2轨道对称轴在同一平面上, 彼此成 1200 角.此外,还剩下一个2p 轨道,它的对称轴垂直于 sp2 轨道所在的平面。 乙烯： C-C σ 键 4C-H σ 键 2 在乙烯分子中，两个碳原子各以一个sp2 轨道重叠形成一个C-Cσ 键，又各以两个sp2 轨道和四个氢原子的1s 轨道重叠，形成四个C-Hσ 键，五个σ 键都在同一平面上。每个碳原子剩下的一个py 轨道，它们平行地侧面重叠，便组成新的分子轨道，称为 π 轨道。 其它烯烃的双键也都是由一个σ 键和一个 π 键组成的。双键一般用两条短线来表示，如：C=C，但两条短线含义不同，一条代表 σ 键，另一条代表 π 键。π 键重叠程度比 σ 键小，不如 σ 键稳定，比较容易破裂。 (二)乙炔的结构 乙炔的分子式是 C2H2，构造式 H-C≡C-C,碳原子为 sp杂化。 两个sp 杂化轨道向碳原子核的两边伸展，它们的对称轴在一条直线上，互成180°。 在乙炔分子中，两个碳原子各以一个sp 轨道互相重叠，形成一个C-Cσ 键，每个碳原子又各以一个sp 轨道分别与一个氢原子的1s 轨道重叠形成C-Hσ 键。 3 此外，每个碳原子还有两个互相垂直的未杂化的p 轨道（px,py),它们与另一碳的两个p 轨道两两相互侧面重叠形成两个互相垂直的π键。故乙炔的叁键是由一个σ 键和两个相互垂直的π 键组成。两个π 键的电子云分布好象是围绕两个碳原子核心的圆柱状的π 电子云。 乙炔分子中两个碳原子的sp 轨道，有½ s 性质，s 轨道中的电子较接近了核。因此被约束得较牢，sp 轨道比sp2 轨道要小，因此sp 杂化的碳所形成的键比sp2 杂化的碳要短，它的p 电子云有较多的重叠。 二、烯烃和炔烃的同分异构及命名 （一...