二章節(jié)鏈烴課件

1、第二章 鏈烴1本章內(nèi)容概要：第一節(jié) 烷烴第二節(jié) 單烯烴第三節(jié) 炔烴第四節(jié) 二烯烴和萜類化合物2教學目的和要求:3、了解鏈烴的分類和各類鏈烴的分子結構特征。1、掌握各類鏈烴的命名和化學性質(zhì)。2、熟悉同系物概念和同分異構體現(xiàn)象。3第一節(jié) 烷烴一、烷烴的通式和分子結構 （一）烷烴的通式和同系物烷烴的通式為：CnH2n+2同系物：在組成上相差一個或多個系差且結構相似的一系列化合物稱為同系列。同系列中的各個化合物互稱為同系物。（二）烷烴的同分異構現(xiàn)象分子式相同而分子中原子相互連接的方式和次序不同的現(xiàn)象稱為同分異構現(xiàn)象。如：4（三）烷烴的結構1碳原子的正四面體構型，例如，甲烷（CH4） 2.烷烴分子立體構

2、型的表示方法 球棒模型實線-鍵在紙平面上楔線-鍵在紙平面前虛線-鍵在紙平面后 楔形式斯陶特模型 6二、烷烴的命名與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，分別稱為伯氫、仲氫、叔氫。1H、2H、3H。伯氫、仲氫、叔氫在化學反應中的活性不同。(一)烷烴的碳原子類型和氫原子類型碳原子分為以下四種：1、伯碳原子（1C ）：僅與一個碳原子直接相連的原子即一級碳原子。2、仲碳原子（2C） ：與兩個碳原子直接相連的原子即二級碳原子。3、叔碳原子（3C ）：與三個碳原子直接相連的原子即三級碳原子，。4、季碳原子（4C ）：與四個碳原子直接相連的原子即四級碳原子。71.鏈烴分子碳原子數(shù)目在10以內(nèi)時，用天干數(shù)表示，即甲、

3、乙、丙、丁.壬、癸；在10以外，則用漢文數(shù)字表示。 例： 甲烷 乙烷 壬烷 十一烷 二十烷 等 2.用正、異等來表示異構體 正：表示直鏈烷烴：異：表示具有： 新：表示具有 ：這種命名方法對于含六個碳原子以上的烷烴的異構體不能區(qū)分。 (三) 普通命名法 91.直鏈烷烴:普通命名法基本一致，一般把“正”字略去。例如：CH3(CH2)4CH3 己烷 2.支鏈烷烴:分三步： 選擇主鏈，確定母體:從構造式中選擇最長碳鏈即碳原子數(shù)目最多作為主鏈（母體），并根據(jù)主鏈碳原子數(shù)目 稱為“某某烷”，其它支鏈均作為取代基。（四）系統(tǒng)命名法(簡稱CCS命名法)當有兩個以上的等長碳鏈可供選擇時，選擇支鏈多的一條為主鏈。

4、如：在1、2、3三條等長的碳鏈中，只有1為最佳選擇2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷最長碳鏈碳原子數(shù)7個，母體庚烷 10A、從靠近取代基最近的一端開始依次用阿拉伯數(shù)字編號(最低系列編號規(guī)則)。B、從碳鏈任何一端開始，第一個支鏈的位置都相同時，則從較簡單的一端開始編號。即：小的取代基編號最小C、若第一個支鏈的位置相同，則依次比較第二、第三個支鏈的位置，以取代基的系列編號最小（最低系列原則）為原則。 按1進行編號正確 編號：11將取代基名稱寫在母體名稱之前，并用阿拉伯數(shù)字標明取代基位次。在阿拉伯數(shù)字與取代基之間用短橫“-”連接。 在書寫名稱時特別注意以下問題：A 、 將支鏈（取代基）寫在主鏈名稱的前

5、面。B 、取代基按“次序規(guī)則”小的基團優(yōu)先列出：下面簡單介紹次序規(guī)則的要點： a、原子或基團按照原子序數(shù)的大小排列，大的排在前面，小的排在后面，即： IBrClSPONCH.( “”優(yōu)于)。b、原子序數(shù)相同的元素（同位素），則按 原子量大小排列（DH）。 c、如果直接相連的第一個原子的原子序數(shù)相同，則比較與第一個原子相連的第二個原子的原子序數(shù)，依此類推。例如：按照次序規(guī)則，烷基的大小次序為：甲基乙基丙基丁基戊基己基異戊基異丁基Cl2Br2I2 碳鏈較長的烷烴鹵代反應中，三種氫的相對活性：叔氫 仲氫 伯氫；氯代反應中叔、仲、伯氫在室溫時的相對活性為5：4：1而溴代反應中則為 1600 ：82 ：

6、1烷烴鹵代用于個別鹵代物的制備，只含有一種氫的烷烴可用于制備一鹵代物，對于對多種H的烷烴，因產(chǎn)物復雜而不具備合成的意義，但溴代反應因其選擇性強而可以用于制備.3取代反應鹵代反應 : 烷烴與氯、溴、碘的反應在室溫和黑暗中并不發(fā)生，但在強烈日光照射下，則發(fā)生劇烈反應，甚至引起爆炸。若在漫射光、熱和某些催化劑的作用下，烷烴分子中的氫被鹵原子取代，生成鹵代烷烴和鹵化氫。19四、重要的烷烴(二)石油(一)甲烷表2-3 石油餾分的組成和用途餾 分 組 分 分 餾 區(qū) 間 用 途石油氣石油醚汽油煤油燃料油柴油潤滑油瀝青ClC4 C5C6 C7C9Cl0C16Cl5C20Cl8C22C20以上20以下2060

7、 40200170275250400300以上 不揮發(fā)燃料，化工原料溶劑溶劑，內(nèi)燃機燃料飛機燃料柴油機燃料潤滑防絕緣緣材料，鋪路20第二節(jié) 單烯烴 不飽和烴是指分子中含有碳碳雙鍵或叁鍵的烴類化合物，包括烯烴和炔烴等。21一、烯烴的結構和通式通式:CnH2n（n2） 乙烯中由于碳碳雙鍵不可旋轉，所以分子中六個原子在同一平面上。結構：碳碳雙鍵（C=C）22二、烯烴的同分異構現(xiàn)象（一）構造異構 例如：丁烯有三種異構體。 、與互為碳鏈異構，與互為雙鍵位置異構（二）順反異構 在順反異構體中，相同的取代基在雙鍵同側的為順式構型，異側的為反式構型。產(chǎn)生順反異構的必要條件為：第一，分子中必須有限制碳原子自由旋

8、轉的因素(如雙鍵或環(huán))存在；第二，構成雙鍵的兩個碳原子各連有不同的原子或基團。 23（一）系統(tǒng)命名法三、烯烴的命名烯烴的系統(tǒng)命名原則基本上與烷烴相似，但選擇主鏈時，必須選擇含碳碳雙鍵在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈，根據(jù)主鏈所含的碳原子數(shù)目稱為“某烯”，編號時，從靠近雙鍵的一端給主 鏈碳原子編號，以較小數(shù)字表示雙鍵的位次，寫在名稱之前。如：3，5-二甲基-2-乙基-1-庚烯 （選擇含有雙鍵的最長碳鏈為母體）3-甲基-6-乙基-4-辛烯（雙鍵居中，兩種編號相同甲基占較小位次）2,4-二甲基-2-己烯 24四、烯烴的性質(zhì) (一)烯烴的物理性質(zhì)烯烴的物理性質(zhì)與烷烴相似。常溫下，從C2C4的烯烴是氣體，C5C18

9、的是液體, C19以上的烯烴是固體。烯烴的熔點、沸點、密度、折射率等在同系列中的變化規(guī)律與烷烴相似。直鏈烯烴的沸點比有支鏈的異構體略高；雙鍵在鏈端的烯烴的沸點比雙鍵在鏈中間的異構體略高；順式異構體一般具有比反式異構體較高的沸點和較低的熔點。 26(二)烯烴的化學性質(zhì)1加成反應(1) 加氫(2)加鹵素(3)加鹵化氫馬氏規(guī)則：凡是不對稱的烯烴和HX等極性試劑加成時，試劑中帶負電的部分加到含氫較少的或不含氫的雙鍵碳原子上，而試劑中氫原子或帶正電的部分則加到含氫較多的雙鍵碳原子上。例如： 27五、重要的烯烴乙烯乙烯是最簡單的烯烴，存在于焦爐煤氣和熱裂石油中，是石油化工的一種基本原料。用于制造合成橡膠、

10、樹脂、合成纖維、塑料、乙醇、乙醛、酯、酸、環(huán)氧乙烷等。29第三節(jié) 炔烴 分子中含有碳碳叁鍵（-CC-）的不飽和烴叫做炔烴。碳碳叁鍵是炔烴的官能團，其通式為CnH2n-2（n2的正整數(shù)）。30一、炔烴的結構乙炔是最簡單炔烴，分子式為C2H2，實驗測得乙炔分子的鍵角是180，分子中所有原子在一條直線上，乙炔是線形分子，結構式為H-CC-H。CC鍵長為0.120nm，比CC鍵長短；CC鍵能為837kJ/mol,比CC鍵能大。分子中碳碳叁鍵中有一個鍵和兩個鍵。31二、炔烴的異構和命名由于炔烴的叁鍵碳原子上只能有一個取代基，且不能形成支鏈，分子為直線型結構，因此炔烴沒有順反異構現(xiàn)象。其異構只包括碳鏈異構

11、和位置異構兩種情況。例如：戊烯有五種構造異構體，而戊炔（C5H8）只有三種異構體。： 與的碳鏈骨架相同，只是叁鍵的位置不同，屬于官能團位置異構； 與的碳鏈骨架不同，屬于碳鏈異構。（一）炔烴的異構現(xiàn)象 32（二）炔烴的命名命名原則是：1選主鏈定母體選擇含有叁鍵在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈，按照主鏈上碳原子是數(shù)目命名為“某炔”。2定起點編號嗎從離叁鍵最近的一端為起點給主鏈碳原子編號，使叁鍵具有最低位次，當叁鍵離兩端距離相等時，從離取代基最近的一段開始為起點，給主鏈碳原子編號，使取代基的位次盡可能小。3書寫全名在炔烴母體名稱之前表明叁鍵的位置，并用半字線“-”隔開，如果有取代基，將取代基的位次、數(shù)目和名稱依

12、次寫在叁鍵位置之前，并用半字線“-”隔開。 5-甲基-4-乙基-2-己炔33當化合物同時含有雙鍵和叁鍵時，命名時首先選取含有叁鍵和雙鍵的最長鏈為主鏈，母體為烯炔。若雙鍵和叁鍵距離碳鏈兩端的位置不同，應該從靠近雙鍵或叁鍵最近的碳鏈端為起點編號；如果雙鍵和叁鍵距離碳鏈兩端的位置相同，則按照先稀后炔的順序編號。書寫名稱時，總是將雙鍵寫在叁鍵的前面。例如：3-異丙基-4-己烯-1-炔 1-戊烯-4-炔34三、炔烴的性質(zhì)（一）物理性質(zhì)名稱結構式熔點()沸點()相對密度（d420）乙炔CHCH-81.5118.7KPa-83.40.6181丙炔CHCCH3-102.7-23.20.70621-丁炔CHCC

13、H2CH3-125.78.70.67842-丁炔CH3CCCH3-32.227.00.69101-戊炔CHCCH2CH2CH3-106.539.70.69012-戊炔CH3CCCH2CH3-109.556.10.71071-己炔CHCCH2CH2CH2CH3-131.971.30.71552-己炔CH3CCCH2CH2CH3-89.58840.73153-己炔CH3CH2CCCH2CH3-10381.50.723135（二）化學性質(zhì) 炔烴與烯烴一樣，可以發(fā)生催化加氫和親電加成反應，只是炔烴的兩個鍵都可以斷裂發(fā)生加成反應，控制反應條件，可使反應停留在雙鍵階段。（1）加氫有機分子加氫或脫氧的反應稱

14、為還原反應；若加氧或脫氫稱為氧化反應。在鎳、鉑或鈀等催化劑的存在下，炔烴可以發(fā)生加氫反應，但反應通常不能停留在生成烯烴的階段，而是直接生成烷烴。1加成反應36（2）加鹵素炔烴與鹵素（Cl2或Br2）的加成反應比烯烴困難。有時需要在催化劑存在的情況下才能發(fā)生加成反應。例如，炔烴與氯加成需要在三氯化鐵（FeCl3）或氯化亞錫（SnCl2）的催化下進行。叁鍵和Br2發(fā)生加成反應現(xiàn)象非常明顯，使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色，此反應可作為炔烴的鑒定實驗，但褪色速率比烯烴慢。實驗表明，叁鍵的親電加成不如雙鍵活潑，當分子中同時含有碳碳雙鍵和碳碳叁鍵時，控制鹵素的用量可使碳碳雙鍵優(yōu)先加成。37（3）加鹵化氫炔烴

15、和鹵化氫加成生成相應的鹵代烴，但反應速度也比烯烴慢。反應可分為兩步進行，首先加一份子鹵化氫生成相應的鹵代烯烴，繼續(xù)加鹵化氫生成二鹵代烷烴。炔烴與鹵化氫等極性試劑的加成反應也遵循馬氏加成規(guī)則。乙炔與氯化氫的加成反應在通常情況下難進行，需要用氯化汞鹽酸溶液浸漬活性炭制成的催化劑，反應才能順利進行：氯乙烯是合成聚氯乙烯塑料的單體38（4）加水在汞鹽（如硫酸汞）的催化下，炔烴在稀硫酸溶液中能與水發(fā)生加成反應，首先生成烯醇，烯醇不穩(wěn)定，很快異構化為更穩(wěn)定的羰基化合物醛或酮，此反應也稱為炔烴的水化反應。不對稱炔烴加水也遵循馬氏加成規(guī)則。乙烯加水的最終產(chǎn)物是乙醛，也是工業(yè)上制備乙醛的的方法之一。392氧化反

16、應炔烴的氧化反應通常是在碳碳叁鍵處發(fā)生斷裂。炔烴的結構不同，使用的氧化劑不同，得到的氧化產(chǎn)物也不同。酸性高錳酸鉀溶液使炔烴的叁鍵斷裂生成羧酸、二氧化碳等產(chǎn)物，紫紅色褪去。403聚合反應炔烴在一定條件下，也可以互相加成而發(fā)生聚合反應。烯烴的聚合一般生成高分子化合物，但是炔烴的聚合反應產(chǎn)物不是高分子化合物。例如乙炔聚合一般為二聚體、三聚體或四聚體。在特殊的催化條件下，乙炔可以聚合生成苯、環(huán)辛四烯，雖然這兩個反應沒有生產(chǎn)意義，但是對于芳香族化合物的結構研究有重要意義。414金屬炔化物的生成乙炔和末端炔烴叁鍵碳原子上氫原子具有一定的酸性，其Pka為25，可以被金屬取代生成金屬炔化物。乙炔和RCCH類型

17、的末端炔烴與硝酸銀或氯化亞銅的氨溶液反應，分別生成白色的炔化銀和紅棕色的炔化亞銅沉淀。42第四節(jié) 二烯烴和萜類化合物 分子中含有兩個雙鍵的不飽和烴叫二烯烴，它的通式與炔烴相同，是CnH2n-2。因此，二烯烴和含碳原子數(shù)相同的炔烴護衛(wèi)官能異構。43一、二烯烴的分類和命名1累積二烯烴二烯烴分子中的兩個雙鍵被兩個或兩個以上單鍵隔開。例如： 3共軛二烯烴二烯烴分子中的兩個雙鍵被一個單鍵隔開。如：（一）二烯烴的分類2隔離二烯烴44（二）二烯烴的命名二烯烴的命名與單烯烴相似，但編號時應使兩個雙鍵的位置最小。如： 45二、共軛二烯烴的結構（一）1,3-丁二烯的結構 在1,3-丁二烯的分子中，有三個CC鍵和六

18、個CH鍵，鍵不僅存在于C1C2和C3C4間，C2C3間也有部分雙鍵性質(zhì)。這種在多個原子間形成的成為離域鍵，亦稱大鍵或共軛鍵。 大鍵的形成，電子的運動范圍不像單烯烴分子中的電子只局限于連個碳原子核周圍運動（即定域的），而是擴大到四個碳原子核的周圍，這種現(xiàn)象叫做電子的離域。461共軛體系 在1,3-丁二烯的分子中由于形成了大鍵，電子可以發(fā)生離域。凡是具有能發(fā)生電子離域的結構體系統(tǒng)稱為共軛體系。1,3-丁二烯分子是由兩個相鄰的鍵形成的共軛體系，成為-共軛體系。 （二）共軛體系與共軛效應2.共軛效應 共軛效應是指在共軛體系中原子間的相互影響而引起的電子離域作用，常用C表示。+C表示供電子的共軛效應；C

19、表示吸電子的共軛效應。凡因內(nèi)部結構而產(chǎn)生的共軛效應稱為靜態(tài)共軛效應；在化學反應時受外電場或試劑的影響而產(chǎn)生的電子共軛效應稱為動態(tài)共軛效應。47三、共軛二烯烴的化學性質(zhì)（一）1,4-加成反應和1,2-加成反應 共軛二烯烴如1,3-丁二烯可以和鹵素、鹵化氫等發(fā)生親電加成反應，也可以催化加氫。例如： 共軛二烯烴的加成產(chǎn)物有兩種，一種是加到C1和C2上，稱為1,2-加成；一種是加到C1和C4上，原來的雙鍵消失，而在C2和C3之間形成一個新的雙鍵，稱為1,4-加成。48 共軛二烯烴與某些含有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵的化合物能進行1,4-加成，生成環(huán)狀化合物的反應，稱為雙烯合成反應，也稱為狄爾斯-阿爾德（Diels-Alder）反應。例如1,3-丁二烯與乙烯發(fā)生1,4-加成反應，生成環(huán)己烯，但產(chǎn)率不高，僅為1