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烯烃第二组碳氢化合物和烷烃的区别在于它们有一个双键.双键的存在引起了一些重要的结构和功能变化。首先我们提到C=C双键会减少每个碳上氢的数量一般公式更改C2H2 nvs C2H2 n + n是烷烃的。这个对应于1不饱和度-缺氢指数(HDI)。

根名称是相同的,但是后缀从"一个的“到””:

有一个单独、详细的帖子关于烯烃命名的所有规则,大家也可以去看看。

烯烃的结构

C=C双键的两个碳是sp2杂化。记住,tsp2杂交当s轨道和两个p轨道混合时发生,因此,三个轨道混合,结果是三个杂化轨道叫做sp2杂化轨道

这两个sp2杂化的碳原子形成西格玛(σ)键由一个线性重叠和一个π键通过两个碳上的2p轨道并排重叠。

乙烯可以作为一个例子来说明一个典型的双键的结构和几何:

作为一个简短的摘要关于双键的关键参数,请记住:

  • 双键上的所有原子都在一个平面上。

  • 原子间的夹角是120o

  • 平面和p轨道的夹角是90度o

限制旋转

你可能还记得,他们可以采用烷烃和环烷烃不同的构象通过免费键的旋转.例如,这种灵活性允许戒指抛,总的来说,所有的斗争与纽曼的预测因为碳碳单键的自由旋转。

不像单键,C=C双键被锁定因为有没有旋转不要破坏我们的关系。

因此我们有顺式和反式异构烯烃。简而言之,如果双键的两个碳原子上的两个相同基团(烷基或氢)都在同侧是双键的独联体如果它们开着两端双键,然后是a反式同分异构体:

独联体而且反式烯烃是立体异构体因为它们不是镜像,所以它们是非对映体

如果没有两个相同的组,那么E和Z符号是一种更为通用的烯烃构型分类方法。是的,cis/trans和E/Z符号描述配置而不是烯烃的构象,因为C=C双键没有旋转。

烯烃的物理性质

烯烃可以有不同的物质状态,从气体到固体,这主要取决于它们的分子质量:

就像其他种类的化合物一样沸点烯烃的能量通常随强度的增加而增加分子间的相互作用可以是伦敦力,也可以是分子中有卤素时的偶极-偶极相互作用。另一方面,熔点也取决于分子的对称性。更对称的分子在固相中堆积得更好,因此有更高的熔点。反式烯烃的熔点通常比顺式烯烃高。

一个有趣的例子是比较的熔点和沸点独联体- - - - - -而且反式烯烃。

尽管是非极性的反式1,2-二氯乙烷的异构体熔点更高(−50oC)比…独联体同分异构体(80−oC)因为;更高的对称性这使得固体相的包装更加紧凑。

相比之下,独联体异构体是极性分子沸点较高(60oC vs 48oC)因为网络分子偶极矩而且分子间偶极-偶极相互作用

这些都很有趣,这里的每个概念都值得一篇单独的文章,就在这里!



烯烃的稳定性

在决定更稳定的烯烃时,有两个因素需要考虑。一个是空间比较时表达的是哪一种独联体而且反式同分异构体,反式烯烃由于空间位阻较小而更稳定:

立体空间是原子/基团可用空间的花哨说法。高的空间应变意味着更小的空间,更大的群体,因此,不太稳定.在独联体烯烃,两个(较大的)烷基在双键的同一侧争夺空间,但不能转换成反式排列。

第二个因素是双键上烷基的数目;烷基越多,双键越稳定:

另一种说法是烯烃的分类一取代,二取代,三取代而且tetrasubstituted。换句话说,烯烃的稳定性随着取代的发生而增加:

一个烯烃上有两个取代基sp2碳的稳定性与相应的碳差不多反式烯烃:

现在的问题是为什么C=C键上的烷基越多越稳定?

一种方法,适用于典型的本科生,看电负性sp2而且sp3.-杂化碳原子。记住"s轨道,即最初参与杂化过程的s轨道百分比。在sp3.杂化时,一共有四个轨道——一个s轨道和三个p轨道,其中只有一个是s轨道。因此,an的s轨道sp3.轨道是¼= 25%。sp2轨道,另一方面,有一个33% s字符:

Higher的性格意味着一个电负性更强因为s轨道比p轨道更小,电负性更强。这与轨道越小,引力越强,电子越靠近原子核有关。

现在,sp2杂化碳原子在C=C双键,是电负性更强,容易接受电子密度sp3.烷基杂化碳原子。

所以,C=C碳原子上的给电子烷基越多,烯烃就越稳定。因此,我们有这样的稳定模式:四取代>三取代>二取代>一取代。

总结一下,请记住:

  • 反式烯烃更稳定独联体

  • 烷基越多sp2碳(s),烯烃越稳定。

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