第二章烷烴和環(huán)烷烴自由基取代

第二章烷烴和環(huán)烷烴自由基取代

伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子烷基(alkyl)R-烷烴分子去掉一個(gè)氫原子后余下得基團(tuán)-ane-yl1、烷烴、環(huán)烷烴得命名2)、普通命名法(適用于簡(jiǎn)單化合物)1~10個(gè)碳得烷烴,詞頭用:甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,10個(gè)碳以上,用中文數(shù)字十一、十二等加“烷”表示。

碳架異構(gòu)體(構(gòu)造異構(gòu)體得一種)用正、異、新等詞頭區(qū)分。正己烷異己烷新己烷

n-hexaneisohexaneneohexane構(gòu)造異構(gòu)體:具有相同得分子式,分子中得原子或基團(tuán)因連接順序不同而產(chǎn)生得異構(gòu)體。3)、系統(tǒng)命名法(IUPAC命名法)

選主鏈:選最長(zhǎng)碳鏈作主鏈,并以此鏈為母體烷烴、若遇多個(gè)等長(zhǎng)碳鏈,則取代基多得為主鏈。編號(hào):近取代基端開(kāi)始編號(hào),并遵守“最低系列編號(hào)規(guī)則”。取代基距鏈兩端位號(hào)相同時(shí),編號(hào)從次序小得基團(tuán)端開(kāi)始。

次序規(guī)則①單原子取代基,按原子序數(shù)大小排列、原子序數(shù)大,次序大;原子序數(shù)小,次序小;同位素中質(zhì)量高得,次序大。②多原子基團(tuán)第一個(gè)原子相同,則依次比較與其相連得其她原子。

③含雙鍵或叁鍵得基團(tuán),則作為連有兩個(gè)或叁個(gè)相同得原子。

命名:中文名稱(chēng)按基團(tuán)次序規(guī)則,較小得基團(tuán)列在前;英文名稱(chēng)按基團(tuán)首字母得字順先后列出。5-丙基-4-異丙基壬烷4-isopropyl-5-propylnonane[注意]1)相同取代基數(shù)目用中文數(shù)字二、三、、、表示;2)取代基位號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示;3)阿拉伯?dāng)?shù)字與漢字之間必須用短橫線分開(kāi);4)阿拉伯?dāng)?shù)字之間必須用逗號(hào)分開(kāi)。9大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢(xún)問(wèn)和交流

支鏈上連有取代基,則從和主鏈相連得碳原子開(kāi)始將支鏈碳原子依次編號(hào),并將支鏈上取代基位號(hào)、名稱(chēng)連同支鏈(取代基)得名寫(xiě)在括號(hào)內(nèi)。2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷

含復(fù)雜支鏈得烷烴命名2-methyl-5-(1,1-dimethylpropyl)decaneIUPAC命名中允許使用“異”、“仲”、“叔”、“新”等。1、2環(huán)烷烴得命名1)單環(huán)環(huán)烷烴得命名(1)按成環(huán)碳原子數(shù)目稱(chēng)為環(huán)某烷。1-甲基-3-乙基環(huán)己烷3-ethyl-1-methylcyclohexane？

2-甲基-4-乙基-1-丙基環(huán)己烷4-ethyl-2-methyl-1-propylcyclohexane遵守最低系列原則

(2)長(zhǎng)鏈作母體,環(huán)作取代基。3-甲基-4-環(huán)丁基庚烷4-cyclobutyl-3-methylheptane1-甲基-3-乙基-5-丙基環(huán)己烷1-ethyl-3-methyl-5-propylcyclohexane遇相同編號(hào)時(shí),次序小得基團(tuán)定位“1”。環(huán)作取代基時(shí),cyclo參與比較英文字母排序。2)橋環(huán)烷烴得命名共用兩個(gè)或兩個(gè)以上碳原子得多環(huán)烷烴、

橋頭碳原子:多環(huán)共用得碳原子。(橋碳鏈交匯點(diǎn)原子)。

橋:兩個(gè)橋頭碳原子之間得碳鏈或一個(gè)鍵。二環(huán)[3、2、1]辛烷Bicyclo[3、2、1]octane由環(huán)烴轉(zhuǎn)變成鏈烴,斷裂共價(jià)鍵得次數(shù)即為橋環(huán)化合物得環(huán)數(shù)、[編號(hào)]從橋頭碳開(kāi)始,繞最長(zhǎng)得橋到另一個(gè)橋頭,再繞次長(zhǎng)橋返回起始橋,最短得橋碳最后編號(hào)。2,8,8-三甲基二環(huán)[3、2、1]辛烷2,8,8-trimethylbicyclo[3、2、1]octane取代基列在整個(gè)名稱(chēng)得前面

編號(hào)時(shí),可能得情況下使取代基位號(hào)盡可能小。2-溴二環(huán)[3、3、0]辛烷2-bromobicyclo[3、3、0]octane兩環(huán)通過(guò)共用相鄰原子稠合3)螺環(huán)烷烴

螺原子:兩個(gè)碳環(huán)共用得碳原子、螺[4、5]癸烷5-甲基螺[3、4]辛烷兩個(gè)碳環(huán)共用一個(gè)碳原子得化合物。Spiro[4、5]decane5-methylspiro[3、4]octane第二章烷烴和環(huán)烷烴自由基取代反應(yīng)1、烷烴環(huán)烷烴得命名2、烷烴環(huán)烷烴得結(jié)構(gòu)3、烷烴/環(huán)烷烴得物理性質(zhì)與分子間得非共價(jià)作用4、化學(xué)反應(yīng)2、烷烴環(huán)烷烴得結(jié)構(gòu)1)烷碳得sp3雜化和σ鍵得形成基態(tài)時(shí)C:1s22s22px12py12pz0C-C鍵長(zhǎng)~154pm鍵角~109、5oC-H鍵長(zhǎng)~110pm

σ鍵可以饒軸旋轉(zhuǎn)2、1烷烴得結(jié)構(gòu)甲烷:在甲烷分子中形成４個(gè)σCsp3－Ｈ1s,σ鍵(σbond):兩個(gè)軌道沿著對(duì)稱(chēng)軸方向重疊形成得鍵。σ鍵得特點(diǎn):(1)比較牢固;(2)能夠繞對(duì)稱(chēng)軸自由旋轉(zhuǎn)。2)烷烴得構(gòu)象及構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象:由單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生得分子中原子或基團(tuán)在空間得不同排列方式。乙烷:在乙烷分子中形成6個(gè)σCsp3－Ｈ1s1個(gè)σCsp3－Csp3乙烷分子得形成乙烷得球棒模型重疊式交叉式

介于重疊式與交叉式之間得無(wú)數(shù)構(gòu)象稱(chēng)為扭曲式構(gòu)象。乙烷各種構(gòu)象勢(shì)能關(guān)系圖(2)

構(gòu)象得穩(wěn)定性[分析乙烷兩個(gè)極限構(gòu)象]排斥力最大排斥力最小

內(nèi)能高內(nèi)能低非鍵連相互作用力:不直接相連得原子間得作用力。構(gòu)象得穩(wěn)定性與內(nèi)能有關(guān)、(內(nèi)能低,穩(wěn)定;內(nèi)能高,不穩(wěn)定)

能量最低得穩(wěn)定構(gòu)象稱(chēng)優(yōu)勢(shì)構(gòu)象乙烷不同構(gòu)象得能量曲線圖?室溫下,構(gòu)象異構(gòu)體處于迅速轉(zhuǎn)化得動(dòng)態(tài)平衡中,不能分離。

?平衡狀態(tài)中,分子傾向以穩(wěn)定構(gòu)象形式存在、

——構(gòu)象分布——平衡狀態(tài)時(shí)各構(gòu)象所占得比例(3)

重疊式與交叉式構(gòu)象得能差及構(gòu)象分布?轉(zhuǎn)動(dòng)能:12、5kJ/mol?每對(duì)重疊氫H-C-C-H排斥力~4kJ/mol(重疊張力/扭轉(zhuǎn)張力)為主丁烷得構(gòu)象丁烷C(2)-C(3)鍵旋轉(zhuǎn)引起得各構(gòu)象得能量變化構(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)化得動(dòng)態(tài)平衡中,不能分離。最穩(wěn)定得對(duì)位交叉構(gòu)象就是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。(1)為什么1,2-二溴乙烷得偶極矩為零,而乙二醇卻有一定得偶極矩？1 (3)下列哪一對(duì)化合物就是等同得？(假定C2–C3單鍵可以自由旋轉(zhuǎn))(提示:從優(yōu)勢(shì)構(gòu)象入手分析)(提示:考慮鍵旋轉(zhuǎn)后,基團(tuán)在空間得排序)討論題1)環(huán)烷烴得結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性2、2環(huán)烷烴得結(jié)構(gòu)為什么小環(huán)化合物容易開(kāi)環(huán)并且三元環(huán)比四元環(huán)更容易開(kāi)環(huán),而五元環(huán)、六元環(huán)相對(duì)穩(wěn)定？環(huán)丁烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷具有非平面構(gòu)象與鏈狀烷烴單位CH2燃燒熱(658、6kJ/mol)比較:扭轉(zhuǎn)張力

扭轉(zhuǎn)張力愈大,相應(yīng)得環(huán)烷烴愈不穩(wěn)定。環(huán)烷烴穩(wěn)定性得排列順序:環(huán)己烷>

環(huán)戊烷>環(huán)丁烷>環(huán)丙烷環(huán)丁烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷具有非平面構(gòu)象燃燒熱高于開(kāi)鏈烷烴數(shù)值越大,內(nèi)能越高,穩(wěn)定性越差

(1)環(huán)己烷得構(gòu)象與穩(wěn)定性極限構(gòu)象:椅式船式

椅式構(gòu)象基本不存在非鍵連作用角張力扭轉(zhuǎn)張力2)環(huán)己烷及其衍生物得構(gòu)象與穩(wěn)定性a鍵:直立鍵(豎鍵)(axialbonds)e鍵:平伏鍵(橫鍵)(equatorialbonds)構(gòu)象翻轉(zhuǎn)

a鍵轉(zhuǎn)變成e鍵,e鍵轉(zhuǎn)變成a鍵;

船式構(gòu)象基本存在非鍵連作用扭轉(zhuǎn)張力穩(wěn)定性:椅式構(gòu)象環(huán)己烷>船式構(gòu)象環(huán)己烷室溫下,平衡有利于椅式構(gòu)象(優(yōu)勢(shì)構(gòu)象),99、9%。

(2)取代環(huán)己烷得構(gòu)象與穩(wěn)定性a一取代環(huán)己烷得構(gòu)象平衡有利于-CH3處于e鍵得構(gòu)象(優(yōu)勢(shì)構(gòu)象)。[構(gòu)象分析]非鍵連作用鄰交叉型對(duì)交叉型

平伏鍵甲基環(huán)己烷比直立鍵甲基環(huán)己烷穩(wěn)定:7、1kJ/mol鄰交叉對(duì)交叉

b二取代環(huán)己烷得構(gòu)象aa鍵型ee鍵型ae鍵型ae鍵型(優(yōu)勢(shì)構(gòu)象)(能量等同得構(gòu)象異構(gòu)體)順式(cis):反式(trans):

試比較順式和反式1,4-二甲基環(huán)己烷得穩(wěn)定性。

ea鍵型ee鍵型aa鍵型

甲基ee鍵型異構(gòu)體比甲基ea鍵型異構(gòu)體穩(wěn)定。(優(yōu)勢(shì)構(gòu)象)(3)環(huán)己烷得其她構(gòu)象與穩(wěn)定性第二章烷烴和環(huán)烷烴自由基取代反應(yīng)1、烷烴環(huán)烷烴得命名2、烷烴環(huán)烷烴得結(jié)構(gòu)3、烷烴/環(huán)烷烴得物理性質(zhì)與分子間得非共價(jià)作用4、化學(xué)反應(yīng)3、烷烴/環(huán)烷烴得物理性質(zhì)與分子間得非共價(jià)作用物理性質(zhì)與化合物得結(jié)構(gòu)和分子間得作用力有關(guān)。3、1分子間得非共價(jià)作用力(1)、氫鍵一個(gè)分子中帶有部分正電荷得氫原子(氫鍵給體)和另一分子(或同一分子)中帶有部分負(fù)電荷得雜原子(氫鍵受體)之間得相互作用。氫鍵用虛線表示:X—H----Y1)具有與電負(fù)性大得雜原子相連得氫原子。2)具有孤電子對(duì)得電負(fù)性大得雜原子。雜原子得電負(fù)性越大,原子半徑越小,形成得氫鍵越強(qiáng)。形成氫鍵得條件:

一個(gè)氫原子只能與一個(gè)雜原子形成氫鍵。

氫鍵對(duì)分子構(gòu)象得影響

氫鍵影響化合物熔/沸點(diǎn)及水溶性分子間氫鍵使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高;分子內(nèi)氫鍵使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)下降;能形成分子間氫鍵,使水溶性增加。當(dāng)羥基有可能參與形成分子內(nèi)氫鍵,則對(duì)位交叉構(gòu)象不一定就是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象、(2)、偶極-偶極作用力極性分子間得相互作用力。δ-δ+δ+δ-δ-δ+δ+δ-δ-δ+δ+δ-一分子偶極正端對(duì)另一分子偶極負(fù)端得相互吸引作用。(3)、范德華作用力＊色散力就是分子在不斷運(yùn)動(dòng)中,產(chǎn)生瞬時(shí)偶極之間得相互作用。大小與相對(duì)分子質(zhì)量、分子得極化率(分子得變形)和分子接觸面積有關(guān)。烷烴就是非極性分子,分子間存在色散力、2、3、2烷烴/環(huán)烷烴得物理性質(zhì)狀態(tài),沸點(diǎn)(bp),熔點(diǎn)(mp),相對(duì)密度,溶解度…

熔點(diǎn)不僅與分子間作用力有關(guān),還與分子在晶格中堆積得緊密程度、分子得對(duì)稱(chēng)性有關(guān)。

環(huán)烷烴得熔點(diǎn)、沸點(diǎn)均高于直鏈烷烴。(環(huán)得剛性使分子接觸面相對(duì)較大,分子間排列相應(yīng)較緊密、)

直鏈烷烴中,含偶數(shù)碳原子得烷烴其熔點(diǎn)升高得幅度比含奇數(shù)碳原子得烷烴大、bp/oC36

28

9mp/oC

-130-160-17

同分異構(gòu)體中,支鏈烷烴沸點(diǎn)比直鏈得低。

直鏈烷烴沸點(diǎn)隨分子量增加而有規(guī)律地增加。

烷烴不溶于水,溶于非極性/低極性得有機(jī)溶劑。(遵循“相似相溶”原則)

烷烴得密度＜1、

思考題1、解釋下列分子質(zhì)量相近得化合物其沸點(diǎn)為何不同？分子間力得大小順序:氫鍵>>偶極—偶極作用力>色散力4、化學(xué)反應(yīng)4、1燃燒反應(yīng)烷烴完全燃燒生成二氧化碳和水,同時(shí)放出大量得熱。

4、2熱裂反應(yīng)化合物在高溫和無(wú)氧存在下得分解反應(yīng)。

4、3烷烴得自由基取代反應(yīng)2)反應(yīng)機(jī)理亦稱(chēng)反應(yīng)歷程、反應(yīng)機(jī)制。描述反應(yīng)由反應(yīng)物到產(chǎn)物所經(jīng)歷得每一步過(guò)程。氯分子在光照或高溫下裂解(均裂),產(chǎn)生自由基:鏈引發(fā)①產(chǎn)生甲基自由基:鏈增長(zhǎng)②1)烷烴得鹵代光照或加熱條件產(chǎn)生新得氯自由基:氯甲基自由基得形成:氯甲基自由基再與氯分子作用,生成二氯甲烷及氯原子:、、、、、、自由基碰撞,形成穩(wěn)定得分子、自由基消失,反應(yīng)終止:反應(yīng)經(jīng)歷了自由基活性中間體。自由基取代反應(yīng)。鏈終止③自由基反應(yīng)特點(diǎn):反應(yīng)經(jīng)歷三個(gè)階段:鏈引發(fā)、鏈轉(zhuǎn)移、鏈終止。亦稱(chēng)自由基鏈鎖反應(yīng)。

1)甲烷氯代易得氯代烷得混合物,為什么？2)甲烷和氯氣同時(shí)光照,為什么不引發(fā)甲基自由基？3)反應(yīng)得活化能與反應(yīng)速率活化能(activatingenergy):過(guò)渡態(tài)與反應(yīng)物之間得能量差。

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