飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴ppt課件

1、第二章 飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴 烴： 只含碳?xì)涞幕衔?ting： tan qing 脂肪烴 飽和烴：烷烴(石蠟烴) 烴 不飽和烴 烯烴 炔烴 脂環(huán)烴 飽和烴：環(huán)烷烴 不飽和烴 環(huán)烯烴 環(huán)炔烴 2.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)2.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)2.1.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式烷烴同系列中的第一個(gè)化合物有特性(2) 環(huán)烷烴2.1.1 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu) 僅有鏈異構(gòu)，又稱碳架異構(gòu)(1) 隨碳原子數(shù)添加，異構(gòu)體數(shù)目添加 CH4C2H6C3H8H3C C H2C H2C H3C4H10C5H12C6H14C20H42366,319235(2) 構(gòu)造異構(gòu)

2、體的物理性質(zhì)不同 bp、mp、相對(duì)密度、光譜、 溶解度、折光率、存在方式 2.2 烷烴和環(huán)烷烴的命名2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和 伯、仲、叔 氫原子H3CCHCH3CH3H3CCC H3C H3C H3R（烷烷基基）CH3CH3CH2CH3CH2CH2中中文文名名英英文文名名甲甲基基乙乙基基（正正）丙丙基基methylethyln-propylCH3CHCH3異異丙丙基基縮縮寫寫MeEtn-Prisopropyli-Pr2.2.2 烷基和環(huán)烷基烷烴和環(huán)烷烴去掉一個(gè)氫原子余下的基團(tuán)通常5個(gè)碳以下 RH R (radical 基、原子團(tuán)) C H3C H2C H2C H2C H3C HC H

3、2C H3（ 正正 ） 丁丁 基基異異 丁丁 基基n-butylisobutylC H3CC H3C H3叔叔 丁丁 基基tert-butyln-B ui-B ut-B u(tertiary)CH3C H2C H仲仲 丁丁 基基sec-butyls-B uC H3(secodary)R（ 烷烷 基基 ）中中 文文 名名英英 文文 名名縮縮 寫寫CH3(CH2)3CH2CH3CHCH2CH2CH3（正正）戊戊基基異異戊戊基基n-pentyln-amylisopentylCH3CH2CCH3CH3叔叔戊戊基基tert-pentylCH3CCH2CH3CH3新新戊戊基基neopentylR（烷烷基基

4、）中中文文名名英英文文名名縮縮寫寫CH2 亞烷基 烷烴去掉二個(gè)氫原子余下的基團(tuán) 亞甲基 環(huán)烷基 環(huán)丙基 環(huán)丁基 環(huán)戊基 環(huán)己基CH3(CH2)5CH3CH3(CH2)6CH3CH3(CH2)7CH3CH3(CH2)8CH3CH3(CH2)9CH3CH3(CH2)10CH3CH3(CH2)11CH3CH3(CH2)18CH32.2.3 烷烴的命名反映分子中的 原子組成 數(shù)目 化合物的構(gòu)造 (1) 普通命名法(習(xí)慣命名法)簡單、方便，只適用于含碳原子少的烷烴 根據(jù)分子中碳原子的數(shù)目而稱為某烷直鏈烷烴 碳原子數(shù)從一到十，以天干稱號(hào)表示： 甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸碳原子數(shù)大于十，以數(shù)目

5、稱之： 十一、十二、三十二 CH3(CH2)4CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3 區(qū)別同分異構(gòu)體，冠以詞頭：正、異、新C H3C H3C H3C H3C H3C H C H2C H2C如何命名？如何命名？如何命名？如何命名？(2) 衍生命名法能簡明地反映構(gòu)造，不適用于構(gòu)造較復(fù)雜的烷烴以甲烷為母體，其它烷烴都看作甲烷的烷基衍生物。選銜接烷基最多的碳原子作為甲烷的碳原子烷基按次序規(guī)那么(見P73)列于稱號(hào)中二甲基(正)丙基異丙基甲烷 CH3CH2CH2CHCHCH3CH2CH31234CH356

6、122 甲甲基基 3 乙乙基基己己烷烷3- -異異丙丙基基己己烷烷3 ethyl 2 methylhexane3456不不正正確確命命名名(3) 系統(tǒng)命名法根據(jù)IUPAC 命名原那么，結(jié)合我國文字上 的特點(diǎn)制定1892年日內(nèi)瓦 1960年制定 國際化學(xué)會(huì)議擬訂1979年修訂 1980年修訂 直鏈烷烴與習(xí)慣命名法一致 支鏈烷烴看作是直鏈烷烴的烷基衍生物 最長鏈為主鏈最長鏈為主鏈取代基編號(hào)數(shù)最小取代基編號(hào)數(shù)最小CH3CH2CH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CH312345678123456784 乙乙基基辛辛烷烷4 ethyloctane4 乙乙基基 辛辛烷烷不不正正確確命命名名取代基最多的

7、鏈為主鏈取代基最多的鏈為主鏈小基團(tuán)排在前面英文小基團(tuán)排在前面英文以字母順序陳列以字母順序陳列7C H3C H2C H C H2C H2C H C H2C H3123456C H3123456C H2C H38783 - - 甲甲 基基 - - 6 - - 乙乙 基基 辛辛 烷烷6 e th y l 3 m e th y lo c ta n e不同基團(tuán)編號(hào)一不同基團(tuán)編號(hào)一樣時(shí)，使小取代基樣時(shí)，使小取代基編號(hào)最小編號(hào)最小CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH3EtEt123456Et783, 4, 6 三三乙乙基基辛辛烷烷3, 4, 6 triethyloctane一樣取代基合并用一樣取代基合并

8、用大寫數(shù)字表示英大寫數(shù)字表示英文表示基團(tuán)數(shù)目用文表示基團(tuán)數(shù)目用詞頭詞頭 di, tri, tetra, penta, hexa 表示表示12345678231用用“,隔開隔開23456781C H3這樣選取主鏈及這樣選取主鏈及編號(hào)能否適宜？編號(hào)能否適宜？最低系列原那么：比最低系列原那么：比較各系列的不同位次，較各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者最先遇到的位次最小者定為最低系列定為最低系列 以環(huán)為母體，稱號(hào)以環(huán)為母體，稱號(hào)用用“環(huán)環(huán) 開頭。開頭。 環(huán)外基團(tuán)作為環(huán)上環(huán)外基團(tuán)作為環(huán)上的取代基的取代基2.2.4 環(huán)烷烴的命名(1) 單環(huán)環(huán)烷烴 環(huán)某烷為母體123123434 取代基位置數(shù)字取取代基

9、位置數(shù)字取最小最小 環(huán)為取代基1231 2 3 (2) 二環(huán)環(huán)烷烴 聯(lián)環(huán)：兩環(huán)以單鍵或雙鍵相連常見的是兩個(gè)一樣環(huán)組成，稱為聯(lián)二環(huán)某烷或聯(lián)環(huán)某烷 聯(lián)二環(huán)丙烷12345678910 橋環(huán)烷烴兩環(huán)共用兩個(gè)或更多個(gè)碳原子含稠環(huán)：兩環(huán)共用兩個(gè)相鄰碳原子橋橋 頭頭 碳：幾個(gè)環(huán)共用的碳原子，碳：幾個(gè)環(huán)共用的碳原子，橋頭間的碳原子數(shù)：不包括橋頭橋頭間的碳原子數(shù)：不包括橋頭C，由多到少列出，由多到少列出環(huán)的編號(hào)方法：從橋頭開場，先長鏈后短鏈環(huán)的編號(hào)方法：從橋頭開場，先長鏈后短鏈1234567891234567用用,隔開隔開12345671234567123456789101234567 螺環(huán)烷烴：兩個(gè)環(huán)共用一個(gè)

10、碳原子 螺碳原子 編號(hào)從小環(huán)開場編號(hào)從小環(huán)開場 取代基數(shù)目取最小取代基數(shù)目取最小2.3 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造2.3.1 鍵的構(gòu)成及其特性(1) 碳原子軌道的雜化形狀SP3雜化 成分：1/4 S，3/4 P方向：一頭大，電子云偏向該方，利于成鍵 一頭小對(duì)稱軸夾角：109.5，價(jià)電子彼此離得最遠(yuǎn)， 斥力最小(2) 鍵的構(gòu)成原子軌道沿鍵軸相互交叉，構(gòu)成圓柱型軸對(duì)稱 頭碰頭 軌道，稱為軌道 希臘字母，相當(dāng)于S Symmety 對(duì)稱軌道上的電子稱電子軌道構(gòu)成的共價(jià)鍵稱鍵 C-H 鍵 C-C 鍵 (3) 鍵的特性鍵以鍵軸為對(duì)稱軸，成鍵時(shí)軌道交叉程度大，鍵結(jié)實(shí)以鍵相銜接的兩個(gè)原子可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)，不影響電子云的分

11、布 CHHHH1 09 .5o1 .0 9 鍵鍵 (s p3-s)Space FillingModelBall andStick ModelCHHCHHHH109.3o1.54 1.10 鍵鍵(sp3-s) 鍵鍵(sp3-sp3)CCCHHHHHH1 0 4o2.3.2 環(huán)烷烴的構(gòu)造與環(huán)的穩(wěn)定性(1) 熄滅熱與穩(wěn)定性1mol化合物完全熄滅生成CO2和水所放出的熱量其大小反映分子能量的高低，可提供有關(guān)化合物穩(wěn)定性的根據(jù) 開鏈烷烴分子每添加一個(gè)亞甲基，熄滅熱增值658.6kJ/mol 環(huán)烷烴可看作多個(gè)亞甲基相連的化合物熄滅熱不象烷烴那樣有規(guī)律不同環(huán)烷烴中的亞甲基單元的熄滅熱因環(huán)的大小不同而有明顯差

12、別每個(gè)每個(gè)CH2的熄滅的熄滅 (KJ/mol) 每個(gè)每個(gè)CH2的熄滅熱的熄滅熱 (KJ/mol)小環(huán)小環(huán)C3C4環(huán)丙烷環(huán)丙烷 697.1環(huán)丁烷環(huán)丁烷 686.1中中環(huán)環(huán)C8C11環(huán)辛烷環(huán)辛烷 663.8環(huán)壬烷環(huán)壬烷 664.6環(huán)癸烷環(huán)癸烷 663.6普通普通環(huán)環(huán)C5C7環(huán)戊烷環(huán)戊烷 664.0環(huán)己烷環(huán)己烷 658.6環(huán)庚烷環(huán)庚烷 662.4大大環(huán)環(huán)C12環(huán)十四烷環(huán)十四烷 658.6環(huán)十五烷環(huán)十五烷 659.0(2) 張力能角張力：鍵角偏離正常鍵角引起的張力改動(dòng)張力：構(gòu)象是重疊式引起的張力角張力角張力angle strain： 環(huán)的角度與環(huán)的角度與sp3軌道夾軌道夾角差別引起的張力角差別引起的張

13、力HHHHHHHHHHHH123123C1-C2HHHHHHHH1234C 1 - C 2C 4 - C 3一切一切C-H 鍵均為鍵均為重疊式構(gòu)象，有重疊式構(gòu)象，有改動(dòng)張力改動(dòng)張力平面型平面型環(huán)丁烷角張力角張力改動(dòng)張力改動(dòng)張力角張力稍添角張力稍添加加, , 改動(dòng)張改動(dòng)張力明顯減小力明顯減小HHHHHH1234HHHHHHHHHH1234HHHHH2C123H2C4C 1 -C 2 環(huán)戊烷幾乎沒有角張力以信封型和扭曲型來降低改動(dòng)張力=1 2 0o 環(huán)己烷HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH123456123456n 環(huán)己烷不是平面型分子環(huán)己烷不是平面型分子 7

14、12C環(huán)：沒有角張力，存在改動(dòng)張力 更大的環(huán)，自然界中少見2.4 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象由于烷烴分子中的碳原子可以以C-C 鍵為軸進(jìn)展旋轉(zhuǎn)，這就使得碳原子上的基團(tuán)在空間的相對(duì)位置隨之發(fā)生變化，產(chǎn)生不同籠統(tǒng)的分子，屬于立體異構(gòu)中的構(gòu)象異構(gòu)CHHCHHHH12HHHHHH1212HHHHHH1CHHCHHHH2. 36 0oC 1 旋旋 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)-250oC): 單個(gè)乙烷分子：絕大部分時(shí)間在單個(gè)乙烷分子：絕大部分時(shí)間在穩(wěn)定構(gòu)象式上。穩(wěn)定構(gòu)象式上。一群乙烷分子：某一時(shí)辰，絕大一群乙烷分子：某一時(shí)辰，絕大多數(shù)分子在穩(wěn)定的構(gòu)象式上。多數(shù)分子在穩(wěn)定的構(gòu)象式上。 構(gòu)象互變的能夠性 單鍵旋轉(zhuǎn)的能量差普通在12.641

15、.8 kJ/mol之間，室溫下分子間的碰撞能夠產(chǎn)生84kJ/mol的能量，足以越過此能壘，使各種構(gòu)象容易迅速互變 分子在某一構(gòu)象停留的時(shí)間很短 2o 1o+C H3C H2C H3C H3C H C H3h vB r21 2 5C0,C H3C H2C H2B rB r9 7 %3 %鍵離解能鍵離解能DH(4) 反響活性與選擇性 鹵素不同，反響活性不同 F2 Cl2 Br2 I2 難控制 取代叔仲伯氫 取代叔仲氫 難反響 有適用價(jià)值 符合C-X鍵鍵能規(guī)律 CH3-F CH3-Cl CH3-Br CH3-I 451 349 293 234 kJ/mol 構(gòu)成共價(jià)鍵釋放的能量減少，反響活性降低 隨

16、鹵素活性減弱，選擇性添加2.6.2 氧化反響 (1) 完全氧化 熄滅，放熱原油 汽油 煤油 柴油 光滑油 重油 40200 130250 250350 350500 500(2) 控制氧化 得醇、醛、酮、羧酸等，混合物個(gè)別反響有運(yùn)用 +O2C o1 5 0 1 6 00C0 .8 1 M P aO HO+H N O3C H2C H2C O O HC H2C H2C O O H己 二 酸與 己 二 胺 縮 聚 產(chǎn) 物 為 尼 龍 6 6纖 維 、 塑 料 +O HO2O聚 十 二 內(nèi) 酰 胺 （ 尼 龍 12） 的 原 料環(huán) 十 二 烷環(huán) 十 二 醇環(huán) 十 二 酮+H2N i8 02 0 03 0 00CC H3C H2C H3C H3C H2C H2C H3C H3C H2C H2C H2C H30C0C0C容易開環(huán)2.6.3 異構(gòu)化反響 一種異構(gòu)體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N異構(gòu)體的反響煉油工業(yè)將石油餾分中的直鏈烷烴(沸點(diǎn)高) 異構(gòu)化為支鏈烷烴(沸點(diǎn)低)，以提高汽油質(zhì)量 抗爆性好 抗爆性差 “爆燃景象縮短發(fā)動(dòng)機(jī) 壽命，添加汽油耗量 提高辛烷值汽油抗爆性的表示單位，規(guī)定異辛烷(2,2,4-三甲基辛烷)的辛烷值為100，正庚烷的辛烷值為0四乙基鉛能提高汽油抗爆性，但污染環(huán)境?，F(xiàn)有用甲基叔丁基醚2.6.4 裂化反響烷烴和環(huán)烷烴在高溫、無氧條件下進(jìn)展的熱分解反響，是石化工業(yè)由