烷烃的结构课件

第二章 链 烃第一节第一节 烷烷 烃烃一、一、一、一、烷烃的定义、同系列和同分异构现象烷烃的定义、同系列和同分异构现象烷烃的定义、同系列和同分异构现象烷烃的定义、同系列和同分异构现象二、二、二、二、烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名三、三、三、三、烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构四、四、四、四、烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质五、五、五、五、烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质六、六、六、六、烷烃卤代反应的反应机理烷烃卤代反应的反应机理烷烃卤代反应的反应机理烷烃卤代反应的反应机理第二章第二章 链链 烃烃第一节 烷 烃一、烷烃的定义、同系列和同分异构现象二第一节第一节 烷烷 烃烃 重重 点点1烷烃的系统命名及同分异构现象；烷烃的系统命名及同分异构现象；2烷烃的结构与相应的物理性质如熔点、沸点、溶烷烃的结构与相应的物理性质如熔点、沸点、溶解度等之间的关系；解度等之间的关系；3烷烃卤化的自由基反应机理及各类自由基的相对烷烃卤化的自由基反应机理及各类自由基的相对稳定性。稳定性。难难 点点 烷烃卤化的自由基反应机理。烷烃卤化的自由基反应机理。烷烃卤化的自由基反应机理。烷烃卤化的自由基反应机理。回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃第一节 烷 烃 导导 言言 只含碳和氢两种元素的化合物称只含碳和氢两种元素的化合物称碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物，简称，简称烃烃烃烃。烃是最简单的有机化合物，其它的有机化合物都可。烃是最简单的有机化合物，其它的有机化合物都可以看作是烃的衍生物。烃可分为以看作是烃的衍生物。烃可分为开链烃开链烃及及环烃环烃。开链烃。开链烃又可分为又可分为饱和烃饱和烃饱和烃饱和烃和和不饱和烃不饱和烃不饱和烃不饱和烃二类。这一节讨论饱和烃，二类。这一节讨论饱和烃，即烷烃。即烷烃。烷烃分子中碳原子以单键相互成键，其余的价键完烷烃分子中碳原子以单键相互成键，其余的价键完全与氢原子相连，分子中氢的含量已达最高限度，因此全与氢原子相连，分子中氢的含量已达最高限度，因此是是饱和烃饱和烃饱和烃饱和烃。回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃导 言 只含碳和氢两种一、一、一、一、烷烃的定义、同系列和同分异构现象烷烃的定义、同系列和同分异构现象烷烃的定义、同系列和同分异构现象烷烃的定义、同系列和同分异构现象 1 1烷烃的定义、同系列烷烃的定义、同系列烷烃的定义、同系列烷烃的定义、同系列甲烷甲烷甲烷甲烷：CHCH4 4 乙烷：乙烷：乙烷：乙烷：C C2 2HH6 6 丙烷：丙烷：丙烷：丙烷：C C3 3HH8 8 丁烷丁烷丁烷丁烷 C C4 4HH1010戊戊戊戊烷烷:C C5 5HH1212 .二个烷烃分子式之间之差为二个烷烃分子式之间之差为二个烷烃分子式之间之差为二个烷烃分子式之间之差为CHCH2 2或其倍数，这些烷烃性质或其倍数，这些烷烃性质或其倍数，这些烷烃性质或其倍数，这些烷烃性质也很相似，这样的一系列化合物叫做也很相似，这样的一系列化合物叫做也很相似，这样的一系列化合物叫做也很相似，这样的一系列化合物叫做同系列同系列同系列同系列。同系列中的化合同系列中的化合同系列中的化合同系列中的化合物互称物互称物互称物互称同系物同系物同系物同系物。CHCH2 2 叫做同系列的叫做同系列的叫做同系列的叫做同系列的系列差系列差系列差系列差。烷烃同系列的烷烃同系列的烷烃同系列的烷烃同系列的通式通式通式通式：CnH2n+2回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃一、烷烃的定义、同系列和同分异构现象 1烷烃的定义、同系2 2烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象烷烃的同分异构现象 甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象，四个甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象，四个甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象，四个甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象，四个碳以上的烷烃始有同分异构现象。碳以上的烷烃始有同分异构现象。碳以上的烷烃始有同分异构现象。碳以上的烷烃始有同分异构现象。丁烷：丁烷：丁烷：丁烷：正丁烷正丁烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷异丁烷异丁烷回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃2烷烃的同分异构现象 甲烷、乙烷、丙烷只有一种戊烷：戊烷：戊烷：戊烷：正戊烷正戊烷正戊烷正戊烷 异戊烷异戊烷异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷新戊烷新戊烷 回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃戊烷：正戊烷 丁丁烷烷或或戊戊烷烷中中二二个个分分子子的的不不同同在在于于分分子子中中原原子子相相互互连连接接的的方方式式和和次次序序不不同同，这这种种现现象象称称为为同同同同分分分分异异异异构构构构现现现现象象象象。分子中原子互相连接的方式和次序称分子中原子互相连接的方式和次序称构造构造构造构造。我们把分子式相同，构造不同的异构体称为我们把分子式相同，构造不同的异构体称为构造异构造异构造异构造异构体构体构体构体。在烷烃中碳链的排列实际上是锯齿型的，所谓直链在烷烃中碳链的排列实际上是锯齿型的，所谓直链是指不分支的碳链。直链烷烃正戊烷的比例模型如下：是指不分支的碳链。直链烷烃正戊烷的比例模型如下：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃 丁烷或戊烷中二个分子的不同在于分子中原子相互3 3伯、仲、叔和季碳原子伯、仲、叔和季碳原子伯、仲、叔和季碳原子伯、仲、叔和季碳原子回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃3伯、仲、叔和季碳原子回首页第二章 链 烃 红色碳为伯碳原子，粉红色碳为仲碳原子，蓝色的为叔碳原子。红色碳为伯碳原子，粉红色碳为仲碳原子，蓝色的为叔碳原子。红色碳为伯碳原子，粉红色碳为仲碳原子，蓝色的为叔碳原子。红色碳为伯碳原子，粉红色碳为仲碳原子，蓝色的为叔碳原子。绿色的为季碳原子绿色的为季碳原子绿色的为季碳原子绿色的为季碳原子 回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃 红色碳为伯碳原子，粉红色碳为仲碳原子，蓝色的二、二、二、二、烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名1 1普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法 a 链链烃烃分分子子碳碳原原子子数数目目在在10以以内内时时，用用天天干干数数表表示示，即即甲甲、乙、丙、丁、壬、癸；在乙、丙、丁、壬、癸；在10以外，则用汉文数字表示。以外，则用汉文数字表示。例：例：例：例：甲烷甲烷甲烷甲烷 乙烷乙烷乙烷乙烷 壬烷壬烷壬烷壬烷 十一烷十一烷十一烷十一烷 二十烷二十烷二十烷二十烷b.用正、异等来表示异构体用正、异等来表示异构体 正戊烷正戊烷正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷新戊烷新戊烷回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃二、烷烃的命名1普通命名法 a 链烃分2 2烷基烷基烷基烷基 甲基甲基 CH3-(Me)乙基乙基 CH3CH2-(Et)丙基丙基CH3CH2CH2-(n-Pr)methyl ethyl propyl 异丙基异丙基 丁基丁基 亚甲基亚甲基 -CH2-(i-Pr)(n-Bu,butane)回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃2烷基 甲基 CH3-(Me)乙基 CH3CH23 3系统命名法系统命名法系统命名法系统命名法 例：例：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃3系统命名法 例：回首页第二章 链 烃 支链烷烃命名步骤支链烷烃命名步骤支链烷烃命名步骤支链烷烃命名步骤 1 1）选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链）选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链）选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链）选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链,把支链当把支链当把支链当把支链当作取代基，并使取代基的位次为最小。作取代基，并使取代基的位次为最小。作取代基，并使取代基的位次为最小。作取代基，并使取代基的位次为最小。3,4-二甲基庚烷二甲基庚烷 2 2）当一个分子具有相同长度的链可以作为主链时，选择）当一个分子具有相同长度的链可以作为主链时，选择）当一个分子具有相同长度的链可以作为主链时，选择）当一个分子具有相同长度的链可以作为主链时，选择顺序为：顺序为：顺序为：顺序为：具有侧链数目数多具有侧链数目数多的链为主链的链为主链。例：。例：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃支链烷烃命名步骤 1）选取主链：以碳原子数最多的碳链为主链,3 3）主链碳原子的位次编号）主链碳原子的位次编号）主链碳原子的位次编号）主链碳原子的位次编号 位位次次原原则则：有有几几种种编编号号的的可可能能时时，小小取取代代基基写写前前面面，大大取代基写后面，相同取代基合并。例：取代基写后面，相同取代基合并。例：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃3）主链碳原子的位次编号 位次原则：有几种编号的可能时，4 4）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括号中表明。）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括号中表明。）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括号中表明。）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括号中表明。例：例：例：例：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃4）支链上有取代基时，取代支链的名称可放在括号中表明。例：下列烷烃的系统命名中，哪些应予改正？下列烷烃的系统命名中，哪些应予改正？回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃下列烷烃的系统命名中，哪些应予改正？回首页第二章 链 烃 三、三、三、三、烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构1 1甲烷的立体构型甲烷的立体构型甲烷的立体构型甲烷的立体构型甲烷分子是正四面体型的甲烷分子是正四面体型的开库勒模型开库勒模型斯陶特模型斯陶特模型回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃三、烷烃的结构1甲烷的立体构型甲烷分子是正四面体型的开库2 2甲烷分子的价键结构甲烷分子的价键结构甲烷分子的价键结构甲烷分子的价键结构价键结构思路价键结构思路价键结构思路价键结构思路:1)1)价电子分布价电子分布价电子分布价电子分布2)2)价电子云形状及空间排布价电子云形状及空间排布价电子云形状及空间排布价电子云形状及空间排布3)3)价电子云重叠成键价电子云重叠成键价电子云重叠成键价电子云重叠成键回首页回首页回首页回首页例如：例如：第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃2甲烷分子的价键结构价键结构思路:价电子分布回首页例如：第回首页回首页回首页回首页杂化杂化四面体空间排布四面体空间排布C C的的的的spsp3 3 杂化杂化杂化杂化:(hybridization)第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃回首页杂化四面体空间排布C的sp3 杂化:(hybridiz价电子云重叠成键形成甲烷分子价电子云重叠成键形成甲烷分子价电子云重叠成键形成甲烷分子价电子云重叠成键形成甲烷分子回首页回首页回首页回首页 根据最大重叠原理，根据最大重叠原理，4个个H原子分别沿原子分别沿sp3电子云电子云大头方向重叠成键：大头方向重叠成键：第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃价电子云重叠成键形成甲烷分子回首页 根据最大重 3 3烷烃的分子结构烷烃的分子结构烷烃的分子结构烷烃的分子结构 烷烷烷烷烃烃烃烃分分分分子子子子中中中中，每每每每个个个个碳碳碳碳原原原原子子子子均均均均是是是是spsp3 3杂杂杂杂化化化化的的的的，其其其其中中中中碳碳碳碳原原原原子子子子与与与与碳碳碳碳原原原原子子子子之之之之间间间间各各各各以以以以一一一一个个个个spsp3 3杂杂杂杂化化化化轨轨轨轨道道道道重重重重叠叠叠叠形形形形成成成成C-C C-C 键键键键，剩剩剩剩下下下下的的的的未未未未有有有有成成成成键键键键的的的的spsp3 3轨轨轨轨道道道道再再再再分分分分别别别别与与与与氢氢氢氢原原原原子子子子的的的的1s1s轨轨轨轨道道道道重重重重叠叠叠叠形形形形成成成成C-HC-H键键键键，即即即即 C-CC-C键键键键：spsp3 3-spsp3 3；C-HC-H键键键键：spsp3 3s s。这这这这样样样样，便便便便构构构构成成成成了了了了各各各各种种种种各各各各样样样样的的的的烷烷烷烷烃分子。烃分子。烃分子。烃分子。CH 键键CC 键键回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃 3烷烃的分子结构 烷烃分子中，每个碳原子均是CH 键键CC 键键键角：约键角：约键角：约键角：约109109回首页回首页回首页回首页烷烃分子中的键都是烷烃分子中的键都是键，所有的键角都约为键，所有的键角都约为109。第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃CH 键CC 键键角：约109回首页烷烃分子中的键四、四、四、四、烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质1 1聚集状态聚集状态聚集状态聚集状态:常压下，常压下，14个碳的烷烃是气体，个碳的烷烃是气体，516个碳个碳的烷烃是液体，的烷烃是液体，17个碳以上的为固体。个碳以上的为固体。2 2沸点沸点沸点沸点 正烷烃的沸点随分子量的增加而升高，这是由分子的正烷烃的沸点随分子量的增加而升高，这是由分子的色散力所决定的（烷烃为非极性分子，不存在静电引力，诱导力）色散力所决定的（烷烃为非极性分子，不存在静电引力，诱导力）。色散力：色散力：色散力：色散力：色散力与分子中原子数目大小约成正比。有支链的分子由于支链色散力与分子中原子数目大小约成正比。有支链的分子由于支链色散力与分子中原子数目大小约成正比。有支链的分子由于支链色散力与分子中原子数目大小约成正比。有支链的分子由于支链的阻碍，不能紧密靠在一起，色散力比直链烷烃小，沸点相应要低。的阻碍，不能紧密靠在一起，色散力比直链烷烃小，沸点相应要低。的阻碍，不能紧密靠在一起，色散力比直链烷烃小，沸点相应要低。的阻碍，不能紧密靠在一起，色散力比直链烷烃小，沸点相应要低。回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃四、烷烃的物理性质1聚集状态:常压下，14个碳的 3 3熔点熔点熔点熔点 影响熔点的结构因素还有对称性，分子结构对称性影响熔点的结构因素还有对称性，分子结构对称性影响熔点的结构因素还有对称性，分子结构对称性影响熔点的结构因素还有对称性，分子结构对称性越好，其熔点越高。据此，不难理解甲烷的熔点高于丙越好，其熔点越高。据此，不难理解甲烷的熔点高于丙越好，其熔点越高。据此，不难理解甲烷的熔点高于丙越好，其熔点越高。据此，不难理解甲烷的熔点高于丙烷，新戊烷高于戊烷。烷，新戊烷高于戊烷。烷，新戊烷高于戊烷。烷，新戊烷高于戊烷。偶数碳的直链烷烃的熔点明显高偶数碳的直链烷烃的熔点明显高偶数碳的直链烷烃的熔点明显高偶数碳的直链烷烃的熔点明显高于少一个碳原子的奇数碳的直链烷烃，而与多一个碳原于少一个碳原子的奇数碳的直链烷烃，而与多一个碳原于少一个碳原子的奇数碳的直链烷烃，而与多一个碳原于少一个碳原子的奇数碳的直链烷烃，而与多一个碳原子的奇数碳的直链烷烃的熔点接近。子的奇数碳的直链烷烃的熔点接近。子的奇数碳的直链烷烃的熔点接近。子的奇数碳的直链烷烃的熔点接近。回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃 3熔点 回首页第二章 链 烃 五、五、五、五、烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质 1.1.氧化氧化氧化氧化 甲烷的燃烧：甲烷的燃烧：甲烷的燃烧：甲烷的燃烧：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃五、烷烃的化学性质 1.氧化 甲烷的燃烧：回首页第二2 2热裂热裂热裂热裂 烷烃的裂解反应属自由基反应，反应在没有氧气及高温下进行，这烷烃的裂解反应属自由基反应，反应在没有氧气及高温下进行，这烷烃的裂解反应属自由基反应，反应在没有氧气及高温下进行，这烷烃的裂解反应属自由基反应，反应在没有氧气及高温下进行，这种在高温及没有氧气的条件下发生键断裂的反应称种在高温及没有氧气的条件下发生键断裂的反应称种在高温及没有氧气的条件下发生键断裂的反应称种在高温及没有氧气的条件下发生键断裂的反应称热裂反应热裂反应热裂反应热裂反应。例例例例：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃2热裂 烷烃的裂解反应属自由基反应，反应在3 3取代反应取代反应取代反应取代反应 反应活性：反应活性：反应活性：反应活性：F2 Cl2 Br2回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃3取代反应 反应活性：甲烷的氯代：甲烷的氯代：甲烷的氯代：甲烷的氯代：碳链较长的烷烃氯代：碳链较长的烷烃氯代：碳链较长的烷烃氯代：碳链较长的烷烃氯代：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃甲烷的氯代：碳链较长的烷烃氯代：回首页第二章 链 控制极过量的烃参加反应时，可得到一氯代产物：控制极过量的烃参加反应时，可得到一氯代产物：控制极过量的烃参加反应时，可得到一氯代产物：控制极过量的烃参加反应时，可得到一氯代产物：丙烷丙烷 43%57%理论上理论上 仲仲/伯伯=1：3 实际上实际上仲氢：伯氢仲氢：伯氢=（57/2）/（43/6）=4：1(仲氢和伯氢的相对活性为仲氢和伯氢的相对活性为仲氢和伯氢的相对活性为仲氢和伯氢的相对活性为 4 4：1)1)回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃控制极过量的烃参加反应时，可得到一氯代产物：丙烷 43丁烷和异丁烷：丁烷和异丁烷：丁烷和异丁烷：丁烷和异丁烷：2-2-甲基甲基甲基甲基-1-1-氯丙烷氯丙烷氯丙烷氯丙烷 2-2-甲基甲基甲基甲基-2-2-氯氯氯氯-丙烷丙烷丙烷丙烷 63%37%28%72%回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃丁烷和异丁烷：2-甲基-1-氯丙烷 2-甲基-2六、六、六、六、烷烃卤代反应的反应机理烷烃卤代反应的反应机理烷烃卤代反应的反应机理烷烃卤代反应的反应机理1.1.链引发：链引发：链引发：链引发：Cl2 2Clh2.2.链增长：链增长：链增长：链增长：回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃六、烷烃卤代反应的反应机理1.链引发：Cl2 链终止链终止链终止链终止：上上上上述述述述反反反反应应应应称称称称为为为为自自自自由由由由基基基基链链链链式式式式反反反反应应应应,链链链链增增增增长长长长一一一一般般般般循循循循环环环环一一一一万万万万次次次次左左左左右右右右，反应链才中断。反应链才中断。反应链才中断。反应链才中断。回首页回首页回首页回首页第二章第二章第二章第二章 链链链链 烃烃烃烃 第一节第一节第一节第一节 烷烷烷烷 烃烃烃烃链终止：上述反应称为自由基链式反应,链增长