有機(jī)化學(xué)第三版(胡宏紋)第二章 烷烴PPT通用課件

1、第二章 烷 烴1、掌握烷烴的結(jié)構(gòu)、命名、同分異構(gòu)2、了解烷烴的構(gòu)像3、初步掌握烷烴的物理、化學(xué)性質(zhì)4、了解反應(yīng)機(jī)理的一般概念，掌握烷烴的鹵代 反應(yīng)機(jī)理教學(xué)要求：碳?xì)浠衔锛捌溲苌?有機(jī)化合物碳?xì)浠衔?烴烴飽和烴不飽和烴鏈烴環(huán)烴烷烴如甲烷、乙烷、丙烷等烯烴炔烴如乙烯、丙烯、丁烯等如乙炔、丙炔、丁炔等飽和環(huán)烴不飽和環(huán)烴如環(huán)戊烷、環(huán)己烷等如環(huán)戊烯、環(huán)己烯等第一節(jié) 烷烴的結(jié)構(gòu)一 、甲烷的結(jié)構(gòu) 甲烷分子式CH4，四個(gè)氫原子正好位于以碳原子為中心的正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上，分子中CH的鍵長(zhǎng)為110pm，HCH的角度為109o28 二、其它烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴的這種結(jié)構(gòu)是怎么形成的？ C采取SP3雜化，C的SP3

2、雜化軌道與H的S軌道或其它C的SP3軌道沿著對(duì)稱軸的方向以“頭碰頭”的方式重疊形成鍵鍵電子云沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱分布，原子可自由旋轉(zhuǎn)而不影響電子云重疊的程度第二節(jié) 烷烴的同系列與同分異構(gòu)一、同系列通式：CnH2n+2 系差：CH2 凡具有同一通式，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)隨著碳原子數(shù)的增加而有規(guī)律的變化，分子式間相差N個(gè)CH2的一系列化合物稱為同系列 同系列中各化合物互稱同系物 二、同分異構(gòu)分子式相同的不同化合物之間互稱為同分異構(gòu)體因分子中原子或原子團(tuán)（基團(tuán)）的連接方式或順序不同而產(chǎn)生的同分異構(gòu)稱為構(gòu)造異構(gòu)分子式相同而結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)C6H14有多少構(gòu)造異構(gòu)體？四十烷有624911

3、78805831個(gè)構(gòu)造異構(gòu)體，怎樣才能快速準(zhǔn)確地推導(dǎo)出全部構(gòu)造異構(gòu)體？ 伯、仲、叔、季碳原子 和伯、仲、叔氫原子一、 烷基的概念及名稱第三節(jié) 烷烴的命名烷烴分子中去掉1個(gè)H剩余的原子團(tuán)稱為烷基，常用R-表示二、命名方法1）普通命名法（適用于簡(jiǎn)單化合物）有異構(gòu)體可能時(shí)，必須用正、異、新等詞頭區(qū)分 正己烷 異己烷 新己烷根據(jù)C原子數(shù)目稱烷， 110個(gè)碳的烷烴，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；10個(gè)碳以上，用數(shù)字十一、十二等表示正十二烷2）系統(tǒng)命名法（IUPAC命名法） a. 選擇最長(zhǎng)碳鏈作主鏈，根據(jù)主鏈碳原子數(shù)稱為烷， 以其作為母體b. 從靠近支鏈一端開(kāi)始對(duì)主鏈編號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示

4、 戊烷 庚烷c. 把支鏈烷基當(dāng)作取代基，將其名稱寫在母體前面，再把表示支鏈位置號(hào)的數(shù)字寫在最前面，數(shù)字和名稱之間用短橫線隔開(kāi)d. 如果含有幾個(gè)相同的支鏈，則在支鏈名稱之前，用漢字?jǐn)?shù)字表示支鏈的數(shù)目。但表示位置的數(shù)字不能省略，而且在阿拉伯?dāng)?shù)字之間要用逗號(hào)隔開(kāi)。如含有幾個(gè)不相同的支鏈，則按支鏈的順序依次列出，順序小的列前面3甲基戊烷2甲基戊烷2,4二甲基3乙基戊烷2,4二甲基己烷順序規(guī)則： 首先比較與主鏈直接相連的原子，原子序數(shù)大順序大，原子序數(shù)小順序小，同位素中質(zhì)量高的順序大直接相連的原子相同,則依次比較與其相連的其它原子含雙鍵或叁鍵的基團(tuán),則作為連有兩個(gè)或叁個(gè)相同的原子主鏈選擇規(guī)則： 存在多條

5、等長(zhǎng)碳鏈時(shí)，以支鏈數(shù)目多的作為主鏈2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈以支鏈位置號(hào)較小的作為主鏈2,5-二甲基-4-異丁基庚烷 從順序小的基團(tuán)一端開(kāi)始編號(hào)以支鏈位置號(hào)之和最小的方式編號(hào)主鏈編號(hào)規(guī)則: 從靠近支鏈一端開(kāi)始編號(hào)2,3,5-三甲基己烷4-丙基-8-異丙基十一烷支鏈上連有支鏈（取代基）時(shí)，從直接與主鏈相連的碳原子開(kāi)始將支鏈碳原子依次編號(hào)，并將取代基位號(hào)、名稱連同支鏈名寫在括號(hào)內(nèi)2-甲基 -5-(1,1-二甲基丙基)癸烷支鏈編號(hào)規(guī)則：2-甲基 -5-1,1-二甲基丙基癸烷4-isopropyl-5-propylnonane5-丙基-4-異丙基壬烷2,3,4,8,9-五甲基-

6、7-乙基癸烷由單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中原子或基團(tuán)在空間的不同排列方式稱為構(gòu)象一、乙烷的構(gòu)象兩種極端構(gòu)象：重疊式和交叉式第四節(jié) 烷烴的構(gòu)像介于重疊式與交叉式之間的無(wú)數(shù)構(gòu)象稱為扭曲式構(gòu)象楔形式 鋸架式 紐曼式 兩種構(gòu)象的穩(wěn)定性：不直接相連的原子間的作用力稱為非鍵張力，張力總是使體系的內(nèi)能增加構(gòu)象的穩(wěn)定性與內(nèi)能有關(guān)，內(nèi)能越低的構(gòu)像越穩(wěn)定，交叉式構(gòu)像較重疊式構(gòu)像穩(wěn)定，其它扭曲式構(gòu)像的內(nèi)能及穩(wěn)定性介于這兩者之間，內(nèi)能最低的構(gòu)象稱為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象乙烷不同構(gòu)象的能量曲線圖 轉(zhuǎn)動(dòng)能：12.5kJ/mol 每對(duì)重疊氫H-C-C-H 重疊張力(扭轉(zhuǎn)張力)： 4.2kJ/mol 室溫下，構(gòu)象異構(gòu)體 處于迅速轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài) 平衡

7、中，不能分離二、正丁烷的構(gòu)象 繞C-2和C-3之間的鍵旋轉(zhuǎn)，形成的四種典型構(gòu)象對(duì)位交叉式 鄰位交叉式 全重疊式 部分重疊式構(gòu)象穩(wěn)定性：對(duì)位交叉式 鄰位交叉式 部分重疊式 全重疊式室溫下，正丁烷構(gòu)象異構(gòu)體處于迅速轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡中， 不能分離。最穩(wěn)定的對(duì)位交叉構(gòu)象是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象第五節(jié) 烷烴的物理性質(zhì) 狀態(tài) 、沸點(diǎn)(bp) 、熔點(diǎn)(mp) 、相對(duì)密度 、溶解度等物理性質(zhì)與化合物的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)一、狀態(tài)烷烴均無(wú)色。室溫下，C1-C4為氣體，C5-C16為液體，C17以上是固體 。低級(jí)烷烴易揮發(fā)有特殊氣味，高級(jí)烷烴難以揮發(fā)無(wú)氣味二、沸點(diǎn)總體是隨分子量的增加而增加CH4 -162 C2H6 -88.6 C3H8

8、 -42 C4H10 -0.5bp沸點(diǎn)呈現(xiàn)出的規(guī)律如何解釋？bp 36.1oC 25oC 9oC同分異構(gòu)體間直鏈烴最高，支鏈越多沸點(diǎn)越低三、熔點(diǎn)總體也是隨分子量的增加而增加，但不像沸點(diǎn)那樣有簡(jiǎn)單規(guī)律，呈現(xiàn)出奇偶兩條曲線增加同分異構(gòu)體間，通常支鏈?zhǔn)谷埸c(diǎn)降低熔點(diǎn)呈現(xiàn)出的規(guī)律又如何解釋？分子的對(duì)稱性越好，在晶格中堆積得越緊密，分子間作用力越大，熔點(diǎn)也就越高-138-145-94-153-129.8-159-17-100討論 （1）為什么1,2-二溴乙烷的偶極矩為零，而乙二醇卻有一定的偶極矩？四、密度五、溶解性隨分子量的增加而增加，但小于1比水輕不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑尤其是非極性有機(jī)溶劑 化學(xué)性質(zhì)取

9、決于分子的結(jié)構(gòu)。C-C、C-H鍵鍵能較大，極性較小，很穩(wěn)定。特殊條件下具有反應(yīng)活性 一、光鹵代反應(yīng)第六節(jié) 烷烴的化學(xué)性質(zhì) CH3CH2CH3 Cl2 CH3CH2CH2Cl CH3CHClCH3 hv 烴分子中的H被鹵素取代的反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng) 由反應(yīng)物到產(chǎn)物所經(jīng)歷的全部過(guò)程稱為反應(yīng)機(jī)理亦稱反應(yīng)歷程、反應(yīng)機(jī)制1. 反應(yīng)機(jī)理氯分子在光照或高溫下裂解（均裂），產(chǎn)生氯自由基：產(chǎn)生甲基自由基：鏈增長(zhǎng) 產(chǎn)生新的氯自由基： 鏈引發(fā) 鏈增長(zhǎng) 氯甲基自由基的形成：鏈增長(zhǎng) 氯甲基自由基再與氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子： 鏈增長(zhǎng) .自由基之間碰撞，形成穩(wěn)定分子，反應(yīng)終止：鏈終止 整個(gè)反應(yīng)經(jīng)歷三個(gè)階段：鏈引發(fā)、鏈

10、增長(zhǎng)、鏈終止此自由基反應(yīng)也稱鏈鎖反應(yīng)或鏈反應(yīng)討論 1）將氯氣用光照射后在黑暗中放置一段時(shí)間再與甲烷混合， 會(huì)發(fā)生氯代反應(yīng)嗎 ？ 2）甲烷和氯氣同時(shí)光照，為什么不引發(fā)甲基自由基？ 幾個(gè)關(guān)鍵步驟的能線圖ClCl 2432. H的反應(yīng)活性與自由基的穩(wěn)定性1oH與2oH被取代的概率為 62 1oH與3oH氫被取代的概率為 9:1 氯代反應(yīng)三種氫的活性：1H : 2H : 3H = 1 : 3.8 : 5氯代： 溴代： 溴代反應(yīng)三種氫的活性： 1H : 2H : 3H = 1 : 82 : 1600鹵代反應(yīng)中，H的反應(yīng)活性順序是：3020 10 不同氫的反應(yīng)活性是由自由基的穩(wěn)定性決定的H的反應(yīng)活性是由什么決定的？ 自由基的穩(wěn)定性與共價(jià)鍵均裂時(shí)鍵的離解能大小有關(guān)自由基穩(wěn)定性次序?yàn)?020 10 甲基自由基烷基自由基的結(jié)構(gòu)：乙基自由基 異丙基自由基 叔丁基自由基中心碳 sp雜化孤單電 子占據(jù)未參與雜化的P軌道P軌道垂直于三個(gè)sp雜化軌道所在的平面甲基自由基3. 鹵素的反應(yīng)活性鹵素的活性：F Cl Br I氟代反應(yīng)一旦引發(fā)將劇烈