【烯烃的化学性质】
烯烃的化学性质比较稳定,但比烷烃活泼 。 考虑到烯烃中的碳-碳双键比烷烃中的碳-碳单键强,所以大部分烯烃的反应都有双键的断开并形成两个新的单键 。
烯烃的特征反应都发生在官能团C=C 和 C-H 上 。 (CH2=CH2)+H2→(CH3—CH3)
烯烃与氢作用生成烷烃的反应称为加氢反应,又称氢化反应 。
加氢反应的活化能很大,即使在加热条件下也难发生,而在催化剂的作用下反应能顺利进行,故称催化加氢 。
在有机化学中,加氢反应又称还原反应 。
这个反应有如下特点:
①.转化率接近100%,产物容易纯化,(实验室中常用来合成小量的烷烃;烯烃能定量吸收氢,用这个反应测定分子中双键的数目) 。
②.加氢反应的催化剂多数是过渡金属,常把这些催化剂粉浸渍在活性碳和氧化铝颗粒上;不同催化剂,反应条件不一样,有的常压就能反应,有的需在压力下进行 。 工业上常用多孔的骨架镍(又称Raney镍)为催化剂 。
③.加氢反应难易与烯烃的结构有关 。 一般情况下,双键碳原子上取代基多的烯烃不容易进行加成反应 。
④.一般情况下,加氢反应产物以顺式产物为主,因此称顺式加氢 。
⑤.催化剂的作用是改变反应途径,降低反应活化能 。 一般认为加氢反应是H2和烯烃同时吸附到催化剂表面上,催化剂促进H2的 σ键断裂,形成两个M-H σ键,再与配位在金属表面的烯烃反应 。
⑥.加氢反应在工业上有重要应用 。 石油加工得到的粗汽油常用加氢的方法除去烯烃,得到加氢汽油,提高油品的质量 。 又如,常将不饱和脂肪酸酯氢化制备人工黄油,提高食用价值 。
⑦.加氢反应是放热反应,反应热称氢化焓,不同结构的烯烃氢化焓有差异 。 1.加卤素反应
烯烃容易与卤素发生反应,是制备邻二卤代烷的主要方法:
CH2=CH2+X2→CH2X-CH2X
①.这个反应在室温下就能迅速反应,实验室用它鉴别烯烃的存在(溴的四氯化碳溶液是红棕色,溴消耗后变成无色) 。
②.不同的卤素反应活性规律:
氟反应激烈,不易控制;碘是可逆反应,平衡偏向烯烃边;常用的卤素是Cl2和Br2,且反应活性Cl2>Br2 。
③.烯烃与溴反应得到的是反式加成产物,产物是外消旋体 。
2.加质子酸反应
烯烃能与质子酸进行加成反应:
CH2=CH2+HX→CH3-CH2X
特点:
1.不对称烯烃加成规律
当烯烃是不对称烯烃(双键两碳被不对称取代)时, 酸的质子主要加到含氢较多的碳上,而负性离子加到含氢较少的碳原子上称为马尔科夫尼科夫经验规则,也称不对称烯烃加成规律 。 烯烃不对称性越大,不对称加成规律越明显 。
2.烯烃的结构影响加成反应
烯烃加成反应的活性:
(CH3)2C=CH2 > CH3CH=CH2 > CH2=CH2
3.质子酸酸性的影响
酸性越强加成反应越快,卤化氢与烯烃加成反应的活性:
HI > HBr > HCl
酸是弱酸如H2O和ROH,则需要强酸做催化剂 。
烯烃与硫酸加成得硫酸氢酯,后者水解得到醇,这是一种间接合成醇的方法:
CH3CH=CH2+H2SO4→CH3-CH2-OSO3H
CH3-CH2-OSO3H+H2O—共热→CH3CH2OH + H2SO4
3.加次卤酸反应
烯烃与卤素的水溶液反应生成β-卤代醇:
CH2=CH2+HOX→CH3-CH2OX
卤素、质子酸,次卤酸等都是亲电试剂,烯烃的加成反应是亲电加成反应 。 反应能进行,是因为烯烃大π键的电子易流动,在环境(试剂)的影响下偏到双键的一个碳一边 。 如果是丙烯这样不对称烯烃,由于烷基的供电性,使π键电子不均匀分布,靠近甲基的碳上有微量正电荷,离甲基远的碳上带有微量的负电荷 ,在外电场的存在下,进一步加剧正负电荷的分离,使亲电试剂很容易与烯烃发生亲电加成 。
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