有机化学PPT课件第二章烷烃

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 烷烃,内容提要,1、烷烃的同系列和同分异构现象；,2、烷烃的命名；3、烷烃的结构；,4、烷烃的物理性质；5、烷烃的化学性质,概述：,只由,C,和,H,组成的有机物-碳氢化合物,t,an,q,ing,=,ting,（烃）,1、烷烃的同系列及同分异构现象,一、烷烃的同系列：,通式：,C,n,H,2n+2,甲烷 乙烷 丙烷,相邻两个化合物的组成之差,CH,2,-系差,同系列是有机化合物的普遍现象,甲、乙、丙烷：,C,原子只有一种连接方式,无异构体,丁烷：,C,原子有二种连接方式：,分子式相同，构造不同-构造异构体（这里是碳干异构体）,二、烷烃的异构现象：,戊烷有,3,种异构体：,可由数学方法推算出：,C=10 75 种异构体,C=20 366319 种异构体,.,简单烷烃异构体的推导方法：,写出该烷烃的最长直链；,写出少一个碳原子的直链，把这个碳原子作为取代基，取代不同碳原子上的氢；,写出少,2,个,C,原子的直链，（,1,）把少下来的,2,个,C,原子作为,2,个甲基取代基，依次取代同一,C,原子上的氢或不同,C,原子上的氢；（,2,）作为一个乙基取代基.,注意扣去重复的结构式-,剩下的即为,所有同分异构体,以己烷为例,三、碳原子和氢原子的类型,根据,碳,原子在分子中的连接情况不同分为：,只与一个碳相连 一级碳 1,o,伯碳,与二个碳相连 二级碳 2,o,仲碳,与三个碳相连 三级碳 3,o,叔碳,与四个碳相连 四级碳 4,o,季碳,H,的分类：与一级碳相连的 一级氢 1,o,伯氢,余类推（但无4,o,H）,表1、常见的烷基及其表示法,烷基,中文名,英文名,缩写,-CH,3,甲基,methyl,Me,-CH,2,CH,3,乙基,ethyl,Et,-CH,2,CH,2,CH,3,正丙基,n-propyl,n-Pr,异丙基,i-propyl,i-Pr,-CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,正丁基,n-buthyl,n-Bu,异丁基,i-buthyl,i-Bu,仲丁基,s-buthyl,s-Bu,叔丁基,t-buthyl,t-Bu,新戊基,neopentyl,2、烷烃的命名,有机物数目多、结构复杂，命名重要；烷烃命名是基础。,要求：见到名称能写出其结构式，反之亦然,。,一、普通命名法：,直链烷烃-正“n”烷（n=C原子数）,n=110：用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示,n11：用中文数字表示,例如,C,11,H,24,十一烷,用正、异、新区别同分异构体，如：,二、系统命名法,发展历史：,IUPAC 我国,1892日内瓦国际会议首次拟定,1957修订 1960修订,1979 最后修订 1980补充增订,只适用于简单化合物，右边化合物叫？,必须用系统命名法：,要点：,1、选取最长的碳链作主链，称为某烷；支链当作取代基；,2、从距离取代基近的一端开始，给主链碳原子编号，,使取代基的位次最小（若与两端最近等距位置上有不同,取代基，则按顺序规则，从取代基顺序较小的一端编号）,3、取代基的列出次序：,含有几个不同取代基时，按顺序规则由小到大依次列出；,(原子优先顺序：IBrClSPFONCDH),含有几个相同取代基时，合并列出，取代基数目用二、三、四,.等中文数字表示，写在取代基名称前面，其位次用阿拉伯,数字逐个表明，位次之间用“，”隔开；,4、碳链等长时，应选择取代基较多的链为主链：,5、复杂取代基的编号，从与主链相连的碳原子开始,注意！,1969年 IUPAC放弃了取代基按顺序由小到大列出的规定，改为按英文名称第一个字母的次序列出取代基（mono,di,tri,tetra,penta,hexa,及 n,sec,t 等词头不参加排序；但iso,neo参加排序）,中英文命名比较：,3、烷烃的构型,一、碳原子的正四面体构型：,实验,事实：,1874 Vant Hoff(范霍夫),和Lebal(勒贝尔)提出,碳原子四个价键的,四面体结构：,二、碳原子的SP,3,杂化：,碳原子的外层电子结构：2S,2,2P,2,，,只有2个未成对的P电子，但碳原子倾向于生成四价化合物,激发后，四个未成对电子都能成键：,多生成2个C-H键 -830kJ/mol,富余 -429 kJ/mol,但S轨道与P轨道不等价，如何解释四个C-H完全等价的事实？,1931年Pauling 提出SP,3,杂化：,量子力学计算表明：,SP,3,杂化轨道比单纯的S或P轨道的成键能力都明显增强,轨道：,S P SP SP,2,SP,3,成键能力 1 1.732 1.933 1.991 2,4、烷烃的构象,SP,等性杂化轨道之间夹角的量子力学计算公式:,烷烃中碳原子都成SP,3,杂化，键角109,o,28,故烷烃中碳链实际上不是直链，而是呈锯齿状：,一、乙烷的构象,乙烷中的,C-C,键，电子云,沿键轴方向交叠,，这样形成,的化学键称为,键,。,键具有如下特点：,1.电子云沿键轴成圆柱形对称。,2.成键原子可沿对称轴“自由”旋转。,3.电子云集中于两核之间（键稳定）,4.电子云可极化性小。,乙烷两个碳原子可以绕他们之间的键自由旋转，两个碳原子上各连接的三个氢原子的相对位置不断变化，由此产生的不同空间形象，称为,构象,。,乙烷的两种代表性构象：,(1).,重叠式（,eclipsed,）,(2).,交叉式（,staggered,）,重叠式和交叉式是乙烷分子构象中的两种极端，还有无数中间状态。,两个,C,原子沿,C-C,键旋转,360,o,全过程的能量变化曲线：,a.“,自由”旋转有,12.1kJ/mol,能垒,分子常温热运动 的动能,83.6,kJ,/mol,b.,产生能,垒,的原因：范德华斥力产生的扭转张力,c.,不是人为想象，而是实际存在，低温,NMR，X-,衍射都 已证实构象异构体的存在。,d.,交叉式远比重叠式稳定（,25,o,C,下，,160：1,）,二、丁烷的构象：,5、,烷烃的物理性质（略）,6、,烷烃的化学性质,一、结构特点与反应性：,只含,C、H,二、烷烃的主要化学反应,1、氧化：,(1)、完全燃烧:,（2）、控制条件，部分氧化，制备有用化工原料：,2.,热裂：,3.,卤代反应：,三、甲烷氯代反应的历程,1.,实验事实：,二、反应步骤：,四、卤代反应的相对活性：,活性顺序:,F,2,Cl,2,Br,2,I,2,各步反应的键能和反应热,(kj/mol)：,F,代过于激烈，,I,代难于进行，因此卤代主要是氯代或溴代,四、卤代反应的取向,1.实验事实：,氯代:,氯代反应活性次序（扣除几率因子的差别）为：,3,o,2,o,1,o,CH,4,(3,o,：2,o,：1,o,=5：3.8：1）,溴代:,溴代反应活性次序：,3,o,2,o,1,o,（3,o,：2,o,：1,o,=1600：82：1）,反应活性高，选择性较差，例如，溴代的选择性大于氯代。,2.游离基的稳定性对取向的影响：,相对于产生它的母体烃，游离基的稳定性次序是：,3,o,2,o,1,o,.CH,3,P2-13下图,游离基比较稳定的，生成该游离基的过渡态也较稳定,（因为它具有部分该游离基的特征），位能低，,EA,小，,反应速率较高，对取向有利。,The End,Thanks for Your Attentions,