2014年1月18日 星期六

[陽明大二有機化學] alkyene 炔類


一‧基本性質
1.        定義:分子帶有一個参鍵,CnH2n-2
2.      alkyne的分類
terminalinternal→由参鍵的位置決定
monosubstituteddisubstituted→由参鍵兩側接的烷基數量決定
3.      参鍵:為sp混成軌域,為直線形分子→環炔極不穩定,因angle strain
参鍵的s character性質比例較高(sp,各一半)→鍵長較短,鍵能較強
4.      炔類的熔沸點較高→因為参鍵對電子的吸引力較大→局部正負電較高
→產生較強的凡德瓦力


二‧炔類的酸鹼性質
1.      炔類的酸性:因為局部正負電較高,H較易受到外界的孤對電子而解離。故其酸性較烯,烷高。炔類的酸性比水低,比NH3
2.      炔類與OH-反應產生水與acetylide:反應偏左
acetylide加入水後,會產生炔類→ex.電石(CaC2)加水,產生炔類
3.      炔類與NH2-(amide),產生NH3acetylide:反應偏右
→炔類與amide反應,產生其acetylide
acetylide做為nucleophile,與1級鹵烷(RX)反應→產生alkyneHX,為SN2 reaction→然而因為acetylide為強鹼,23級鹵烷作用時會進行elimination,而產生烯類與乙炔。

三‧炔類的製備
1.      電石加入水產生乙炔(acetylene),和amide作用,並加入一級鹵烷可產生其他的炔類
2.      利用高溫與能使烷類進行脫去反應,產生烯或炔
3.      利用dihalide與強鹼(ex.amide)會進行E2反應,產生acetylide,加入水後產生acetylene。亦可加入一級鹵烷進行SN2

四‧炔類的反應
1.      氫化反應hydrogenation
→加入氫氣與金屬催化劑,可以進行氫的加成反應(syn-addition)
→氫化熱:越substitutedalkyne,其氫化熱越低,越安定
Lindlar catalystPdCaCO3只能氫化炔不能氫化烯可得高產量的烯
2.      metal-ammonia reduction:加入金屬鈉與NH3可以還原炔為烯
→有點類似苯環加上ammoniaIA金屬,alcohol做溶劑可以產生isolated diene
→反應機制:
(1)   Na提供一電子給alkne,產生radical與納離子
(2)   NH3作用,形成amide ionalkenyl radical
(3)   金屬鈉再提供一電子給radicalNH3提供H,得到烯
(4)   此反應中,E得產率較高,因為凡德瓦力的作用,EZ安定

3.      鹵化反應halogenation
→加入鹵素後,快速反應產生鹵烷
→若鹵素與炔的比例一樣,可以得到dihaloalkeneanti form
4.      hydrohalogenation→加入鹵化氫
alkene加入鹵化氫的反應,會產生carboacation,遵守馬可尼可夫法則
alkyne加入鹵化氫,然而vinylic cation並不穩定。根據實驗會發現其速率為k[alkyne][HX]2,表示其intermidiate會產生炔-HX-HX的物質
→反應為anti addition,遵守馬可尼可夫法則
→注意:若HBr反應時加入peroxide→反馬可尼可夫法則,因radical的機制
5.      hydration→加入水
→炔類反應產生enol→不穩定,而轉變成ketonealdehydetautomerism
→反應加入酸,與二價汞做為催化劑
6.      ozonolysis:加入臭氧與酸會產生兩分子的carboxylic acid

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