有机化学课件第2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,*,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,基本概念,烃：,只含有,C,、,H,的有机化合物。,烷烃：,分子中,C,之间以单键连接的开链烃，通式为,同系列：,具有同一通式，组成上相差一个或多个,CH,2,的一系,列化合物。,同分异构体：,分子式相同，结构不同的化合物。,构造异构：,分子中各原子的连接次序不同。,C,n,H,2n,2,。,第一节 烷烃的同系列和构造异构,正丁烷,bp:-0.5,mp:-138.3,异丁烷,bp:-11.7,mp:-159.4,构造异构体之间的的物理性质不同,甲烷的正四面体,烷烃的结构,110 pm,凯库勒模型：用不同的颜色的小球代表各种原子，用短棒表示化学键。凯库勒模型使用方便、能清楚地看出原子在空间的相对的位置和几何特征，不能准确地表示原子的大小比例和键长。,斯陶特模型,:,根据分子中各个原子的大小比例和键长按一定的比例放大制成的，能准确的表示原子的大小比例，但是价键的空间分布情况不容易看清楚。,丁烷的凯库勒模型（球棒模型）,丁烷的斯陶特模型,正己烷,第二节 烷烃的命名,一,.,碳原子类型：,伯,(1),、仲,(2),、叔,(3),、季,(4),碳,氢原子按所连的碳原子分为：伯,(1,),、仲,(2,),、叔,(3,),氢,伯,(1,),仲,(2,),叔,(3,),季,(4),练习：标出伯、仲、叔、季碳原子,二,.,烷烃的命名,1.,普通命名法,（,1,）,C,原子数的确定：,n10 “,天干”,（,甲,乙,丙,丁,戊,己,庚,辛,壬,癸）,n10,十一、十二,等。,（,2,）直链烷烃为正某烷,例如,（,3,）简单的支链烷烃,例如,正戊烷,新戊烷,异戊烷,2.,烷基：烷烃分子,RH,中去掉一个,H,原子，剩余的基团，常用,R,来表示。,甲基（,Me-,）,乙基（,Et-,）,正丙基（,n,-Pr-,）,异丙基（,i,-Pr-,）,叔丁基（,t,-Bu-,）,异丁基（,i,-Bu-,）,仲丁基（,s,-Bu-,）,新戊基,常见烷基,（,P25,）,3.,系统命名法,（,1,）,选主链：选取含支链最多的最长碳链为主链，确定母体，称“某烷”。,（,2,）,编号：从离支链最近的一端对主链碳原子编号或遵循最低序列规则。,取代基,母体,（,3,）命名：先取代基后母体的顺序，取代基按次序规则排列，较优基团后列出，相同取代基合并。,次序规则（,P84,）,a.,原子序数较大的基团优先。,b.,如果取代基的第一个原子相同，采用外推法比较后面的原子。,(CH,3,),3,C (CH,3,),2,CH CH,3,CH,2,CH,3,(C,C,C)(C,C,H)(C,H,H)(H,H,H),c.,以双键、三键相连原子可以看成是与两个或三个相同原子相连。,例：,2,4-,二甲基,-3-,乙基己烷,3-,甲基,-4,7-,二乙基壬烷,3-,甲基,-4-,异丙基,-6-(1,2-,二甲基丙基,),癸烷,构象：由于单键的旋转而产生的分子中原子在空间的不同排列方式称为构象（,conformation,）。,围绕,C-C,键旋转产生无穷多的构象，,一般研究典型的极限构象。,第三节 烷烃的构象,描述立体结构的几种方式,透视式,锯架式,Newman,投影式,扭转角（,P28,）,1.,乙烷的构象,a.,重叠式最不稳定构象,b.,交叉式最稳定构象,范德华半径之和,乙烷的构象能量转化图,12kJ/mol,C,H,3,H,H,H,C,H,3,H,C,2,旋转,60,1,2,3,4,C,H,3,H,H,H,H,H,3,C,C,H,3,H,H,H,H,H,3,C,6,0,o,C,H,3,H,H,C,H,3,H,H,6,0,o,6,0,o,C,H,3,H,H,C,H,3,H,H,2.,丁烷的构象,反交叉式,（最稳定）,部分重叠式,（较不稳定）,顺交叉式,（较稳定）,全重叠式,（最不稳定）,顺交叉式,稳定性为：反交叉式顺,交叉式部分重叠式全重叠式,丁烷构象转换与位能关系图,丁烷典型构象的球棒模型,反交叉,部分重叠,顺交叉,全重叠,高级烷烃的构象：相邻碳对位交叉,物质的物理性质主要包括状态、气味、颜色、沸点、熔点、密度、折光率和溶解度等。,状态：常温,(25),常压,(760mmHg),下，,密度：烷烃的密度都小于,1(0.424-0.780),溶解度：烷烃不溶于水，易溶于非极性有机溶剂。,直链烷烃,C,1,C,4,气体，,C,5,C,16,液体，,C,17,固体,第四节 烷烃的物理性质,分子间相互作用力,P33,偶极,-,偶极相互作用 极性分子之间的一种相互作用,HCl,HCl,+-,+-,偶极,-,偶极相互作用的结果，分子之间结合得较牢固。,例如，丙酮（,M 58,）,b.p.56,丁烷（,M 56,）,b.p.-0.5,ver der Waals,力（色散力）,P33,普遍存在于有机化,合物分子或原子间的相互作用力,+-,+-,A,B,诱导偶极,-,诱导偶极作用力,非极性分子间只有范德华力,色散力与分子中原子的数目和大小约成正比,对物理性质如沸点、溶解性的影响,氢键,当,H,与电负性很强且原子半径较小的原子（如,N,，,O,，,F,等原子）相连时，电子云偏向电负性较大的原子，使,H,变成近乎氢正离子状态，与另一电负性很强的原子发生静电吸引作用，使氢原子在两个电负性很强的原子之间形成桥梁，这样形成的键称为氢键，其本质也是一种很强的偶极,-,偶极相互作用。,氢键特点：饱和性,方向性（与未共用电子对的对称轴一致）,形成氢键必须具备的条件：,（,1,）分子中有,H,原子,（,2,）,X-H,Y,中的,X,和,Y,原子元素的电负性大，半径小，且有孤电子对,一般地，,只有,N,、,O,、,F,三种元素才能满足第二个条件,。,羧酸、醇、胺以及蛋白质和某些合成高分子,化合物等物质的分子（或分子链）之间都存在有氢键。因为这些物质的分子中含有,F-H,、,O-H,或,N-H,键。,水分子间形成的氢键,对物理性质如沸点、溶解性的影响,分子间作用力大小顺序：,氢键偶极,-,偶极吸引力范德华力,沸点,:(i),直链烷烃随分子量增加有规律升高,(ii),同数碳的烷烃异构体，直链的沸点最高，支链越多沸点越低。,熔点,:(i),随分子量增加而升高,(ii),含偶数碳的烷烃高于相邻含奇数碳的烷烃,(iii),熔点不仅取决于分子大小，而且与分子在晶格中排列有关，支链低于直链异构体，分子对称性好，熔点高,五,.,烷烃的化学性质,C,H,电负性,2.5,2.2,烷烃的结构,sp,3,杂化,已饱和,不能加成,低极性共价键,H,酸性小,不易被置换,烷烃中仅含有,C-C,键和,C-H,键，分子无极性或极性很弱，化学性质不活泼。常温下与强碱、强酸、强氧化剂、强还原剂不反应，但稳定性是相对的。,取代反应,氧化反应,异构化反应,裂化反应,1.,燃烧,有机化学中，有机化合物分子中,引入氧或者脱去氢的反应，称为氧化反应；,失去氧或者引入氢的反应，称为还原反应。,燃烧,完全氧化，生成二氧化碳和水,氧化,部分氧化，碳键断裂，生成醇、醛、酮、酸等含氧有机化合物的混合物。,反应通式：,燃烧热：,1,摩尔烷烃完全燃烧放出的热量，不同的烷烃异构体，燃烧热越低，越稳定。（见,P36,表,2.3,）,总结：,支链烷烃比直链烷烃稳定；支链越多越稳定。,C,n,H,2n,2,(3n+1)/2 O,2,nCO,2,+(n+1)H,2,O+Q,生成热（,P37,）,化合物受热分解称为,热解。,烷烃热解，,C-C,键,均裂,，生成两个,自由基，,自由基是,活性中间体,，,可以相互结合、歧化（,P38,）。,2.,烷烃的热解,键裂解能（,KJ/mol,）：共价键均裂生成自由基所需要的能量。,CH,3,-,CH,3,-,376.8,C,2,H,5,-,360.1,i-C,3,H,7,-,360.1,t-C,4,H,9,-,351.7,C-C,键裂解能（,KJ/mol,）,3.,烷基自由基的稳定性顺序,:,叔,仲,伯（,P39,）,例,:,烷基自由基的中心碳原子接近,SP,2,杂化,CH,2,Cl+Cl,2,CH,2,Cl,2,+Cl,Cl,+CH,3,Cl,CH,2,Cl+HCl,CH,3,+,Cl,2,CH,3,Cl+Cl,Cl,+CH,4,CH,3,+,HCl,4.,卤代反应,a.,反应通式：,h,或,b.X,2,反应活性：,F,2,Cl,2,Br,2,I,2,c.,反应机理：自由基取代反应,i.,链的引发,ClCl,Cl,+Cl,h,或,ii.,链的增长,iii.,链的终止,Cl,+,Cl,Cl,2,Cl,+,CH,3,CH,3,Cl,Cl,+,CH,2,Cl,C,2,HCl,2,CH,3,+,CH,3,CH,3,CH,3,链传递,1,的,反应过程,链传递,1,的,反应过程能量变化,链传递反应过程能量变化,d.,反应选择性：,影响因素,：,（,1,）烷基自由基稳定性,烷烃分子中,H,被取代活性：,3,o,H,2,o,H,1,o,H,CH,4,（,2,）卤素选择性：,Br,2,Cl,2,（,43%,）,（,57%,）,氢的活性：,