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乙烯的結(jié)構(gòu)

乙烯的形狀

根據(jù)價(jià)層電子對互斥理論，乙烯中每一個(gè)雙鍵碳原子的鍵角都約是120°。這個(gè)角度會受連接在雙鍵碳原子上的官能團(tuán)的交互作用產(chǎn)生的范德瓦耳斯力影響。比如，C-C-C 鍵角在丙烯中為123.9°。烯烴的碳-碳雙鍵鍵能比單鍵高，133pm的鍵長也比單個(gè)共價(jià)鍵短。

分子的幾何形態(tài)

如同單個(gè)共價(jià)鍵，雙鍵也能被描述為原子軌道的重疊。與單鍵不同的是，單鍵只包含一個(gè)σ鍵，而碳-碳雙鍵包含了一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵。

每一個(gè)雙鍵碳原子利用它本身的三個(gè) sp 雜化軌道與三個(gè)原子形成σ鍵，那一個(gè)未雜化的"2p"軌道，垂直于由三個(gè) sp 雜化軌道形成的平面，重疊形成π鍵。

 順 -2-丁烯

 反 -2-丁烯

因?yàn)樾枰芏嗟哪芰坎拍芷茐囊粋€(gè)π鍵（對于乙烯是264 千焦/摩），所以碳-碳雙鍵間的轉(zhuǎn)動很困難并嚴(yán)重受限。產(chǎn)生的一個(gè)結(jié)果是取代烯烴存在一個(gè)或兩個(gè)異構(gòu)體（順式異構(gòu)和反式異構(gòu)）。例如，順-2-丁烯中的兩個(gè)甲基取代在雙鍵的同一側(cè)，而反-2-丁烯的在不同的側(cè)面。

雙鍵不可能被扭曲。事實(shí)上，一個(gè)90°的扭曲需要的能量約等于 π π --> {\displaystyle \pi } 鍵鍵能的一半。p軌道之間的偏差與預(yù)期的要小，因?yàn)樾纬闪巳切纹矫?。?環(huán)辛烯是不穩(wěn)定的，軌道誤差僅僅是1二面角二面角137°（正常應(yīng)該是120°），并且還有18°錐形化。這解釋了為什么這個(gè)化合物有0.8 D的偶極矩（順式為0.4 D，預(yù)期均應(yīng)該為零）。反式環(huán)庚烷只能在低溫下穩(wěn)定存在。

物理性質(zhì)

烯烴的物理性質(zhì)可以與烷烴對比。物理狀態(tài)決定于分子質(zhì)量。簡單的烯烴中，乙烯、丙烯和丁烯是氣體，含有五至十六個(gè)碳原子的直鏈烯烴是液體，更高級的烯烴則是蠟狀固體。烯烴為非極性化合物，其唯一的分子間作用力為分散力，因此烯烴不溶于水，但可溶于四氯化碳等有機(jī)溶劑。液體烯類之密度小于水，會浮在水面上。 反式烯烴比順式烯烴的沸點(diǎn)低，熔點(diǎn)高。

化學(xué)性質(zhì)

烯烴的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，但比烷烴活潑?？紤]到烯烴中的碳-碳雙鍵比烷烴中的碳-碳單鍵強(qiáng)，所以大部分烯烴的反應(yīng)都有雙鍵的斷開并形成兩個(gè)新的單鍵。

合成

最常用的工業(yè)合成途徑是石油的裂解作用。

烯烴可以通過酒精的脫水合成。例如，乙醇脫水生成乙烯：

高級α-烯烴的催化合成可以由乙烯和有機(jī)金屬化合物三乙烯基鋁在鎳，鈷和鉑催化的情況下實(shí)現(xiàn)。

烯烴可以由羰基化合物通過一系列反應(yīng)合成，比如乙醛和酮。

烯烴可以由乙烯基鹵化物結(jié)合生成。

烯烴可以由炔烴的選擇性還原合成。

烯烴可以由Diels-Alder反應(yīng)或Ene反應(yīng)重排制得。

烯烴可以由α-氯代砜通過Ramberg-B?cklund反應(yīng)合成。

反應(yīng)

烯烴因?yàn)榭梢詮V泛參與石化工業(yè)的反應(yīng)，被譽(yù)為石化工業(yè)的原材料。

加成反應(yīng)

烯烴能進(jìn)行很多種加成反應(yīng)：

親電加成

大部分的烯烴加成反應(yīng)是依照親電加成機(jī)理完成的。一個(gè)例子就是Prins反應(yīng)，其中羰基是親電試劑。

與鹵化氫HX加成，不對稱烯烴加成時(shí)遵循馬氏規(guī)則：

與水加成，遵循馬氏規(guī)則：

與鹵素X 2 反式加成：

與次鹵酸HOX加成：

與氫加成

烯烴經(jīng)催化氫化可得到相應(yīng)的烷烴。這種反應(yīng)需要在高壓環(huán)境下由金屬催化劑參與進(jìn)行。一般工業(yè)催化劑包含了鎳、鈀和鉑。實(shí)驗(yàn)室合成中，Raney鎳是常用催化劑。一個(gè)例子就是乙烯催化加氫得到乙烷：

與水加成

烯烴在酸（常用硫酸或磷酸）的催化作用下，與水直接加成生成醇。酸催化下，烯烴的直接水合是親電加成反應(yīng)。反應(yīng)的第一步是酸中的質(zhì)子加到雙鍵碳原子上，生成碳正離子中間體，這一步是控制反應(yīng)速率的慢步驟。然后水分子與碳正離子反應(yīng)，生成質(zhì)子化的醇。最后質(zhì)子化的醇失去質(zhì)子生成醇。不對稱烯烴與水的加成也遵循馬氏規(guī)則。例如：

上述反應(yīng)工業(yè)上生產(chǎn)乙醇和異丙醇等低級醇的一種方法，稱為“直接水合法”。除乙烯外，其他烯烴均不生成伯醇。

與鹵素加成

烯烴與溴或者氯的加成得到鄰二溴或二氯烷烴。溴水的褪色可以作為檢驗(yàn)乙烯的測試：

與鹵化氫加成：例如HCl或HBr，最終生成相應(yīng)的鹵代烷。

碳烯（卡賓）的加成得到相應(yīng)的環(huán)丙烷衍生物。

與次鹵酸加成

烯烴與次鹵酸（常用次氯酸或次溴酸）加成生成β-鹵代醇。例如：

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于次氯酸不穩(wěn)定，常用氯和水直接反應(yīng)。例如，將乙烯和氯氣直接通入水中以生產(chǎn)β-氯乙醇。這時(shí)反應(yīng)的第一步是烯烴與氯氣進(jìn)行加成，生成環(huán)狀氯鎓離子中間體。在第二步反應(yīng)中，由于大量水的存在，水進(jìn)攻氯鎓離子生成β-氯乙醇。但溶液中還有氯離子存在，它進(jìn)攻氯鎓離子，故有副產(chǎn)物1,2-二氯乙烷生成。

不對稱烯烴與次鹵酸的加成，也遵循馬氏規(guī)則。親電試劑的氯加到含氫較多的雙鍵碳原子上，水加到含氫較少的雙鍵碳原子上。例如：

上述兩個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物——氯乙醇和1-氯-2-丙醇是制備環(huán)氧乙烷和甘油等化合物的重要化工原料。

與硫酸加成

和烯烴與鹵化氫的加成相似，烯烴與硫酸的加成也是離子型的親核加成。例如，將乙烯通入冷的濃硫酸中，首先質(zhì)子加到一個(gè)雙鍵碳原子上，生成碳正離子中間體，然后硫酸氫負(fù)離子與之結(jié)合，生成硫酸氫乙酯：

因?yàn)榱蛩釗碛袃蓚€(gè)活潑氫原子，所以在一定條件下可與兩分子乙烯進(jìn)行加成，生成硫酸二乙酯（中性硫酸酯）：

不對稱烯烴與硫酸的加成反應(yīng)，也符合馬氏規(guī)則。例如（括號內(nèi)為反應(yīng)溫度及硫酸濃度）：

上述反應(yīng)說明，烯烴對反應(yīng)條件和硫酸濃度的要求，隨著烯烴雙鍵碳原子上連接的甲基增多而降低，即烯烴的活性和烯烴與鹵素、鹵化氫的加成活性相同。

若將C 12 至C 18 的直鏈α-烯烴與硫酸反應(yīng)，再將生成的酸性硫酸酯用堿中和，則會得到一種硫酸酯鹽型陰離子表面活性劑，可作為液體洗滌劑的原料，也可用作紡織助劑：

氧化反應(yīng)

烯烴可以被許多氧化劑所氧化。

在有氧氣的情況下，烯烴可以燃燒，有明亮火焰，伴隨二氧化碳和水的生成。

與氧氣或羧酸發(fā)生催化氧化生成環(huán)氧化物。

與臭氧發(fā)生臭氧化反應(yīng)導(dǎo)致雙鍵的斷裂，得到兩個(gè)醛或酮

乙烯與高錳酸鉀水溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化錳,氫氧化鉀及乙二醇

3CH 2 =CH 2 +2KMnO 4 +4H 2 O→2MnO 2 +2KOH+3HO-CH 2 -CH 2 -OH

聚合反應(yīng)

烯烴的聚合反應(yīng)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)意義極高的反應(yīng)，得到的高聚物有很高的工業(yè)價(jià)值，例如塑料中的聚乙烯和聚丙烯，合成潤滑油中的聚a-烯烴。聚合反應(yīng)既可以通過自由基機(jī)理來實(shí)現(xiàn)，又可以通過離子機(jī)理來實(shí)現(xiàn)。

烯烴的命名

IUPAC名稱

根據(jù)IUPAC命名規(guī)則，為了給烯烴主鏈命名。英文命名將中綴-an-換為-en-。例如 CH 3 -CH 3 是 eth an e 。因此 CH 2 =CH 2 的名字是 eth en e 。中文命名是直接將“ 烷 ”變?yōu)椤?烯 ”，例如 CH 3 -CH 3 是乙 烷，因此 CH 2 =CH 2 的名字是乙 烯。

在高級烯烴中，因?yàn)殡p鍵位置不同而導(dǎo)致異構(gòu)體的出現(xiàn)，我們運(yùn)用下面的數(shù)字系統(tǒng)：

命名含有雙鍵的最長碳鏈為主鏈，使得雙鍵碳原子的數(shù)字盡可能最小。

用第一個(gè)雙鍵碳原子指出雙鍵的位置。

對照烷烴那樣命名取代烯烴或支鏈。

首先是給碳原子標(biāo)號，按順序注明取代基團(tuán)，雙鍵和主鏈的名字。

  Naming substituted hex-1-enes

順反標(biāo)記

  順-反異構(gòu)體的區(qū)別

E/Z標(biāo)記

 E 和 Z 異構(gòu)體的區(qū)別

一般名稱

盡管IUPAC命名系統(tǒng)有很高的通用性和精確性，但是一些烯烴的一般名稱已經(jīng)被廣泛接受。 例如：

參見

環(huán)烯烴

芳香烴

二烯烴

軸烯

輪烯

烷烴

炔烴

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