烯烃的结构

烯烃结构的特点是分子中含有CC，乙烯是最简单的烯烃，现以乙烯为例讨论烯烃的结构。

乙烯的分子式C2H4，构造式为H2C CH2。现代物理方法证明：乙烯分子中的两个碳原子和四个氢原子都在同一平面上，相邻键之间的夹角约为120°，碳碳双键的键长是0．134nm，碳氢键的键长0．1097nm。根据杂化轨道理论，乙烯分子中的碳原子以sp2杂化方式参与成键。这三个sp2杂化轨道处于同一平面，互成120°。两个碳原子各用一个sp2轨道相互结合，形成一个sp2-sp2C—Cσ键，每个碳原子的其余两个sp2轨道分别与氢原子的1s轨道重叠，形成四个sp2-s C—Hσ键，这样形成的五个σ键都在同一个平面上。每个碳原子上还有一个未参与杂化的2p轨道，其对称轴垂直于五个σ键所在的平面，且相互平行，肩并肩重叠形成π键，π键电子云对称分布在分子平面的上方和下方，如图2-1所示。

因此，烯烃的双键是由一个σ键和一个π键组成的。

由于π键的形成，以双键相连的两个碳原子之间不能再以C—Cσ键为轴“自由旋转”，否则π键将被破坏。两个碳原子之间增加了一个π键，所以双键碳原子核比单键碳原子核更为靠近，其键长（0．134nm）比乙烷中的C—Cσ键的键长（0．154nm）要短，碳碳双键的键能（611k J／mol）也比碳碳单键键能（347k J／mol）要大，但不是单键键能的两倍。π键的键能为611－347＝264（k J／mol），所以π键不如C—Cσ键稳定，比较容易断裂。

为了书写方便，双键一般用两条短线表示，一条代表σ键，另一条代表π键。乙烯的立体模型如图2-2所示。

图2-1 乙烯分子中的σ键和π键

图2-2 乙烯的立体模型示意图

（a）Kekule模型；（b）Stuart模型

思考题2-2 判断下列化合物有无顺反异构体，若有，写出其构型式并用Z／E命名法命名：

（1）2-甲基-2-己烯 （2）3-己烯 （3）3-甲基-4-异丙基-3-庚烯