第二章飽和烴和環(huán)烷烴課件

第二章飽和烴烷烴和環(huán)烷烴只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物統(tǒng)稱碳?xì)浠衔?，簡稱烴。烴分子中碳原子連接成鏈狀的稱為脂肪烴，連接成環(huán)狀的稱為脂環(huán)烴。烴分子中的碳原子均以單鍵(C—C)相連者，稱為飽和烴。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)烷烴的通式烷烴的通式為CnH2n+2。環(huán)烴的通式為CnH2n。12.1.2烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)

同分異構(gòu)現(xiàn)象:分子式相同的不同化合物稱為同分異構(gòu)體的現(xiàn)象。構(gòu)造異構(gòu)體：分子內(nèi)原子間相互連接的順序(即構(gòu)造)不同而造成的異構(gòu)體。分子式相同，分子構(gòu)造不同的化合物，稱為構(gòu)造異構(gòu)體。碳架異構(gòu):由于碳骨架不同引起的構(gòu)造異構(gòu)體。例：22.2烷烴和環(huán)烷的命名2.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔、季氫原子伯碳原子伯氫原子仲碳原子仲氫原子叔碳原子叔氫原子季碳原子3烷基:烷烴分子從形式上去掉一個(gè)氫原子后余下的基團(tuán)。其通式為：CnH2n+1環(huán)烷基:環(huán)烷烴分子從形式上去掉一個(gè)氫原子后余下的基團(tuán).其通式為：CnH2n-12.2.2烷基和環(huán)烷基正丙基異丙基42.3.2烷烴的命名（1）普通命名法亦稱習(xí)慣命名法.甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；十一、十二……；（2）衍生命名法

以甲烷為母體，把其它的烷烴都看作甲烷的烷基衍生物。5IUPAC（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會）（a）選主鏈選取包含支鏈最多的最長碳鏈為主鏈，支鏈作為取代基。（b）將主鏈上的碳原子從靠近支鏈的一端依次用阿拉伯?dāng)?shù)字編號——最低系列原則。（c）取代基的名稱寫在主鏈名稱之前，其僅次用主鏈上碳原子的編號表示……；（d）如果烷烴比較復(fù)雜，在支鏈上還連有取代基時(shí)，可用帶撇的數(shù)字標(biāo)明取代基在支鏈中的位次或把帶有取代基的支鏈的全名放在括號中。（3）系統(tǒng)命名法

6例：2,9-二甲基-7-異丙基-4-(1′-甲基丙基）十一烷2,9-二甲基-4,7-二異丙基癸烷72.2.4環(huán)烷烴的命名(1)單環(huán)脂肪烴環(huán)烷烴：是在相應(yīng)的烷烴名稱之前冠以“環(huán)”字，稱為“環(huán)某烷”，將環(huán)上的支鏈作為取代基。8（2）二環(huán)脂肪烴分子中含有兩個(gè)碳環(huán)的烴，稱為二環(huán)脂環(huán)烴。分為聯(lián)環(huán)、螺環(huán)、橋環(huán)和稠環(huán)。9（2.3.1）鍵的形成及其特性軌道原子軌道沿核間聯(lián)線（鍵軸）相互交蓋，形成對鍵軸呈圓柱形對稱的軌道，稱軌道。

電子軌道上的電子，稱電子。

鍵軌道構(gòu)成的共價(jià)鍵稱為鍵。

鍵的特性鍵的鍵能較大，可極化性較小，可以沿鍵軸自由旋轉(zhuǎn)而不易被破壞。（2.3）烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)101112132.3.2環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與環(huán)的穩(wěn)定性Bayer

拜耳張力學(xué)說：脂環(huán)烴的環(huán)穩(wěn)定性大小的解釋：從亞甲基的平均燃燒熱值(表2-2)的大小，可判斷環(huán)越小越不穩(wěn)定，相應(yīng)地化學(xué)性質(zhì)也較活潑。脂環(huán)烴的成環(huán)碳原子為：sp3雜化。角張力:張力是由于鍵角偏差引起的，稱為角張力。詳見圖2-5丙烷及環(huán)丙烷分子中碳碳鍵原子軌道交蓋情況。14TheNobelPrizeinChemistry1905"inrecognitionofhisservicesintheadvancementoforganicchemistryandthechemicalindustry,throughhisworkonorganicdyesandhydroaromaticcompounds"JohannFriedrichWilhelmAdolfvonBaeyer

Germany

MunichUniversity

Munich,Germany

1835-1917

15162.4烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象構(gòu)象:含有兩個(gè)或兩個(gè)以上多價(jià)原子的有機(jī)化合物,由于圍繞單鍵(σ鍵)旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致分子中其它原子或基團(tuán)在空間排列不同，分子的這種立體形象稱為構(gòu)象。（3）乙烷的構(gòu)象17Newmann投影式

交叉式重疊式1819（4）丁烷的構(gòu)象沿C2和C3之間的σ鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)成形成的四種典型構(gòu)象：202122

2.4.3環(huán)己烷的構(gòu)象

環(huán)己烷的六個(gè)成環(huán)碳原子不共平面，C—C—C鍵角為109.5°,是無張力環(huán)。如果用球棒模型連接成環(huán)己烷的碳環(huán)，保持鍵角109.5°，通過繞σ鍵的旋轉(zhuǎn)和鍵角的扭動可以得到椅型和船型兩種不同排列方式，如圖2—10和圖2—11所示。23242526272.2.4取代環(huán)己烷的構(gòu)象2829（2.5）烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)（1）沸點(diǎn)（2）熔點(diǎn)（3）相對密度（4）溶解度（5）折射率30強(qiáng)烈日光2.6烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)2.6.1自由基取代反應(yīng)（1）鹵化反應(yīng)光照31（2）鹵化的反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理是化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的途徑或過程，亦稱反應(yīng)歷程。鹵化反應(yīng)機(jī)理是：自由基反應(yīng)歷程：鏈引發(fā)；鏈增長；鏈終止；（鏈轉(zhuǎn)移、熱效應(yīng)、自由基互相結(jié)合等）32自由基反應(yīng)的特點(diǎn)：1）光、熱、自由基引發(fā)劑；2）氣相、液相（非極性溶劑）；3）反應(yīng)不為酸、堿所催化；4）反應(yīng)速率較快，以連鎖反應(yīng)進(jìn)行；（3）鹵化反應(yīng)的取向與自由基的穩(wěn)定性伯氫叔氫仲氫33烷基自由基的穩(wěn)定次序：叔烷基自由基＞仲烷基自由基＞伯烷基自由基過渡態(tài):是由反應(yīng)物到產(chǎn)物的中間狀態(tài),這時(shí)舊鍵逐漸斷裂尚未完全斷裂，新鍵逐漸形成尚未完全形成的狀態(tài)。在勢能圖上是反應(yīng)過程中能量最高的狀態(tài)，即其內(nèi)能相當(dāng)于勢能圖中能壘的頂部。Hammond假說：在化學(xué)反應(yīng)中，能量變化較大的步驟，其結(jié)構(gòu)也發(fā)生較大的變化。34CH4+2O2燃燒CO2+2H2O+891kj·mol-1RCH2CH2R′+2O2MnO2107~110℃RCOOH+R′COOH+其它羧酸由于碳?xì)滏I較穩(wěn)定，烷烴一般不被氧化，但在空氣中可以燃燒：2.6.2氧化反應(yīng)352.6.3異構(gòu)化

從化合物的一種異構(gòu)體轉(zhuǎn)變成另一種異構(gòu)體的反應(yīng)物為異構(gòu)化反應(yīng)。環(huán)化芳化石油化工中苯的合成36

2.6.4裂化反應(yīng)烷烴的沒有空氣存在的下進(jìn)行的熱分解反應(yīng)叫裂化反應(yīng)。裂化反應(yīng)：是個(gè)復(fù)雜的過程，其產(chǎn)物為許多化合物的混合物。熱裂化：裂化反應(yīng)在不加催化劑的條件下進(jìn)行加熱裂化。37催化裂化：催化裂化要求裂化溫度較低（450-500℃），而且在常壓下即可進(jìn)行。一般應(yīng)用的催化劑是硅酸鋁。2.6.5小環(huán)環(huán)烷烴的加成反應(yīng)環(huán)張力的大小是影響環(huán)加成的生要因素.382.6.3加成反應(yīng)（產(chǎn)物符合馬爾克夫尼克夫規(guī)則）加氫：加鹵化氫：加鹵素：Ni80℃CH3CH2CH3+H2+H2Ni300℃CH3CH2CH2CH2CH3+HBr加熱CH3CHCH2CH3Br+Br2CH2CH2CH2BrBr39（六）烷烴和環(huán)烷烴的主要來源和制法（2.7.1）烷烴的來源—石油和天然氣（2.7.2）烷烴的環(huán)烷烴的制法(1）烯烴和芳烴加氫(2）Corey-House合成(3)由鹵代烷制備40第二章主要內(nèi)容烷烴和環(huán)烷的命名（普通命名法、衍生物命名法、系統(tǒng)命名法）;*環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu);*碳原子軌道的sp3雜化;*σ鍵的形成及其特性;*Newmann投影式;環(huán)己烷的椅型和船型構(gòu)象；*烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì);鹵化反應(yīng)及反應(yīng)機(jī)理;Hammond假說、氧化反應(yīng)、異構(gòu)化、環(huán)加成反應(yīng)。注：星號為重點(diǎn)掌握內(nèi)容。41經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEv