有機化學第二章 烷烴ppt課件

1、分分類類開開鏈鏈環(huán)環(huán)狀狀飽飽和和烴烴不不飽飽和和烴烴脂脂環(huán)環(huán)烴烴（第第五五章章）芳芳香香烴烴（第第七七章章）烷烷烴烴烯烯烴烴和和炔炔烴烴（第第三三、四四章章）來來源源石石油油（主主要要）： C C1 1- -C C6 60 0 開開鏈鏈烴烴、芳芳烴烴和和環(huán)環(huán)烷烷烴烴天天然然氣氣： 主主要要甲甲烷烷煤煤焦焦油油： 主主要要芳芳烴烴和和雜雜環(huán)環(huán)化化合合物物CHHHHnH-CH2-HH-(CH2)2-HH-(CH2)3-H.研究個別化合物可了解其他同系物的共性分子式相同，構造不同分子式相同，構造不同-構造異構體這里構造異構體這里是碳干異構體）是碳干異構體）正丁烷(b.p -0.5oC)碳絡成直鏈異丁

2、烷(b.p -10.2oC)碳絡有支鏈CH3CH2CH2CH3CH3CH CH3CH3可由數(shù)學方法推算出：可由數(shù)學方法推算出： C=10 75 種異構體種異構體 C=20 366319 種異構體種異構體 .C C C C CC C C CCC C CCC正戊烷b.p.36.1oC新戊烷b.p.9.5oC異戊烷b.p.28oCH的分類：的分類： 與一級碳相連的與一級碳相連的 一級氫一級氫 1o 伯氫伯氫余類推余類推 （但無（但無4oH）1o2o1o3o4o例例H3CCCH3CH3CH2CHCH3CH3烷烴分子去掉一個氫原子剩下的一價基烷基(用R-表示）表表1、常見的烷基及其表示法、常見的烷基及其

3、表示法 CH CH3CH3CH2CHCH3CH3CH2CH CH3CH3CCH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH2一、普通命名法：一、普通命名法：直鏈烷烴直鏈烷烴-正正“n烷烷n = C原子數(shù)）原子數(shù)） n = 110： 用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示辛、壬、癸表示 n11 ： 用中文數(shù)字表示用中文數(shù)字表示例如例如 C11H24 十一烷十一烷用正、異、新區(qū)別同分異構體，如：用正、異、新區(qū)別同分異構體，如：CHH3CCH3正異CH3CH2CCH3H3CCH3CH3CH3CH3CH2CH2CH2戊烷新二、系統(tǒng)命名法二、系統(tǒng)命名法發(fā)展歷史：發(fā)展歷史：

4、IUPAC 我國 1892日內(nèi)瓦國際會議首次擬定 1957修訂 1960修訂 1979 最后修訂 1980補充增訂只適用于簡單化合物，右邊化合物叫？只適用于簡單化合物，右邊化合物叫？ 必須用系統(tǒng)命名法：必須用系統(tǒng)命名法：CHH3CCH3CH3CHCH3要點：要點：1、選取最長的碳鏈作主鏈，稱為某烷；支鏈當作取代基；、選取最長的碳鏈作主鏈，稱為某烷；支鏈當作取代基；2、從距離取代基近的一端開始，給主鏈碳原子編號，、從距離取代基近的一端開始，給主鏈碳原子編號， 使取代基的位次最小若與兩端最近等距位置上有不同使取代基的位次最小若與兩端最近等距位置上有不同 取代基，則按順序規(guī)則，從取代基順序較小的一端

5、編號）取代基，則按順序規(guī)則，從取代基順序較小的一端編號）CH3CH3CHCH2CH2CH2CH31234563-甲基己烷例123456CHCH2CH2CH2CH3CH3CH3CH3CH2CH2CHCH2789例3、取代基的列出次序：、取代基的列出次序：含有幾個不同取代基時，按順序規(guī)則由小到大依次列出；含有幾個不同取代基時，按順序規(guī)則由小到大依次列出；(原子優(yōu)先順序：原子優(yōu)先順序：IBrClSPFONCDH)含有幾個相同取代基時，合并列出，取代基數(shù)目用二、三、四含有幾個相同取代基時，合并列出，取代基數(shù)目用二、三、四.等中文數(shù)字表示，寫在取代基名稱前面，其位次用阿拉伯等中文數(shù)字表示，寫在取代基名稱

6、前面，其位次用阿拉伯數(shù)字逐個表明，位次之間用數(shù)字逐個表明，位次之間用“，”隔開；隔開；CCH3H3CCH3CH3CH3CHCH2CH2CH2CH3123452, 2, 3 -三三甲甲基基戊戊烷烷123456例例CHCH3CH CH2CH3CH32 2- -甲甲基基- -4 4- -乙乙基基己己烷烷4、碳鏈等長時，應選擇取代基較多的鏈為主鏈：、碳鏈等長時，應選擇取代基較多的鏈為主鏈：5、復雜取代基的編號，從與主鏈相連的碳原子開始、復雜取代基的編號，從與主鏈相連的碳原子開始CCCCCCCCCCCCCCCCC1234567891011123C2, 7, 9 -三三甲甲基基- -6 6- -( (2

7、2 - -甲甲基基) )丙丙基基十十一一烷烷例例例例CCCCCCCCC1234562 2- -甲甲級級- -3 3- -乙乙基基己己烷烷而而不不是是 3 3- -異異丙丙基基己己烷烷1969年年 IUPAC放棄了取代基按順序由小到大列出放棄了取代基按順序由小到大列出的規(guī)定，改為按英文名稱第一個字母的次序列出的規(guī)定，改為按英文名稱第一個字母的次序列出取代基取代基mono, di, tri, tetra, penta, hexa, 及及 n, sec, t 等詞頭不參加排序；但等詞頭不參加排序；但iso, neo參加排序）參加排序）中英文命名比較：中英文命名比較：CCCCCCCCCCCCCCC12

8、3456789中中文文名名: :3 3- -甲甲基基- -4 4- -乙乙基基- -5 5- -丙丙基基壬壬烷烷英英文文名名: :4-ethyl-3-methyl-5-propylnonane實驗實驗現(xiàn)實：現(xiàn)實：1874 Vant Hoff (范霍夫范霍夫) 和和Lebal (勒貝爾勒貝爾 )提出提出碳原子四個價鍵的碳原子四個價鍵的四面體結構：四面體結構：CH4+Cl2CH3Cl只只有有一一種種產(chǎn)產(chǎn)物物CH4中中的的四四個個C-H 鍵鍵是是等等同同的的1 1. .CH4+Cl2也也只只得得到到一一種種產(chǎn)產(chǎn)物物CH4中中的的四四個個C-H 鍵鍵不不在在同同一一平平面面2 2. .CH2Cl2否否

9、則則應應有有兩兩種種二二氯氯甲甲烷烷產(chǎn)產(chǎn)物物: :CHClClHCClClHH和和CHHHH碳碳原原子子在在正正四四面面體體的的中中心心四四個個價價鍵鍵分分別別指指向向正正四四面面體體的的頂頂點點碳原子的外層電子結構：碳原子的外層電子結構： 2S2 2P2，只有只有2個未成對的個未成對的P電子，但碳原子傾向于生成四價化合物電子，但碳原子傾向于生成四價化合物激發(fā)后，四個未成對電子都能成鍵：激發(fā)后，四個未成對電子都能成鍵：多生成2個C-H鍵 -830kJ/mol富余 -429 kJ/mol但但S軌道與軌道與P軌道不等價，如何解釋四個軌道不等價，如何解釋四個C-H完全等價的事實？完全等價的事實？2S

10、12P1+ 401kj/mol基態(tài)激發(fā)2S2Px2Py2Pz1931年年Pauling 提出提出SP3雜化：雜化：量子力學計算表明：量子力學計算表明：SP3雜化軌道比單純的雜化軌道比單純的S或或P軌道的成鍵能力都明顯增強軌道的成鍵能力都明顯增強軌道軌道 ： S P SP SP2 SP3成鍵能力成鍵能力 1 1.732 1.933 1.991 2+2S2Px2Py2Pz+SP3雜化烷烴中碳原子都成烷烴中碳原子都成SP3雜化，鍵角雜化，鍵角109o28,故烷故烷烴中碳鏈實際上不是直鏈，而是呈鋸齒狀：烴中碳鏈實際上不是直鏈，而是呈鋸齒狀：109o28COS= 代代表表軌軌道道中中的的S成成分分）1-

11、 (對對于于SP3COS=41411= -31 = 109o28乙烷中的乙烷中的C-C鍵，電子云沿鍵軸方向交疊，這樣形成鍵，電子云沿鍵軸方向交疊，這樣形成的化學鍵稱為的化學鍵稱為鍵。鍵。乙烷鍵具有如下特點：鍵具有如下特點： 1.電子云沿鍵軸成圓柱形對稱。電子云沿鍵軸成圓柱形對稱。 2.成鍵原子可沿對稱軸成鍵原子可沿對稱軸“自在旋轉(zhuǎn)。自在旋轉(zhuǎn)。 3.電子云集中于兩核之間鍵穩(wěn)定）電子云集中于兩核之間鍵穩(wěn)定） 4.電子云可極化性小。電子云可極化性小。乙烷兩個碳原子可以繞他們之間的乙烷兩個碳原子可以繞他們之間的鍵自由旋轉(zhuǎn)，兩個鍵自由旋轉(zhuǎn)，兩個碳原子上各連接的三個氫原子的相對位置不斷變化，由碳原子上各連

12、接的三個氫原子的相對位置不斷變化，由此產(chǎn)生的不同空間形象，稱為構象。此產(chǎn)生的不同空間形象，稱為構象。乙烷的兩種代表性構象：乙烷的兩種代表性構象：(1).重疊式eclipsed）CCHHHHHHHHHHHHHHHHHH傘傘形形式式鋸鋸架架式式紐紐曼曼式式229pmH的的范范德德華華半半徑徑為為1 12 20 0p pm m兩兩個個H H原原子子間間存存在在斥斥力力(2).交叉式staggered）CCHHHHHHHHH傘形式鋸架式紐曼式HHHHHHHHH250pm重疊式和交叉式是乙烷分子構象中的兩種極端，還有無重疊式和交叉式是乙烷分子構象中的兩種極端，還有無數(shù)中間狀態(tài)。數(shù)中間狀態(tài)。兩個兩個C原子

13、沿原子沿C-C鍵旋轉(zhuǎn)鍵旋轉(zhuǎn)360o全過程的能量變化曲線：全過程的能量變化曲線：a.“自在旋轉(zhuǎn)有 12.1kJ/mol 能壘, 分子常溫熱運動 的動能83.6kJ/molb.產(chǎn)生能壘的原因：范德華斥力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)張力c.不是人為想象，而是實際存在，低溫NMR，X-衍射都 已證實構象異構體的存在。d.交叉式遠比重疊式穩(wěn)定25oC下，160 ：1）二、丁烷的構象：二、丁烷的構象：一、結構特點與反應性：一、結構特點與反應性：只含只含C、HCHCC鍵鍵能能鍵鍵能能3 30 08 8- - -4 43 35 5kJ/mol347kJ/mol鍵鍵很很強強不不易易破破裂裂 無無極極性性或或弱弱極極性性不不受受外

14、外來來帶帶電電粒粒子子的的影影響響缺缺乏乏反反應應的的薄薄弱弱環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)有有很很強強的的化化學學穩(wěn)穩(wěn)定定性性，不不與與強強酸酸、強強堿堿、常常用用的的氧氧化化劑劑、當當有有足足夠夠的的能能量量均均裂裂成成自自由由基基還還原原劑劑作作用用, ,（光光、熱熱）二、烷烴的主要化學反應二、烷烴的主要化學反應1、氧化：、氧化：(1)、完全燃燒、完全燃燒:CnH2n+2+O2CO2+H2O+Q( 50.2kJ/g )（2）、控制條件，部分氧化，制備有用化工原料：）、控制條件，部分氧化，制備有用化工原料：CH4+O2NO600oCHCHO+H2OCH4+1/2O2CO+H2(合合成成氣氣）R RC CH H2

15、 2C CH H2 2R R + +2 2O O2 2RCOOH+RCOOH (制制皂皂）例例錳錳鹽鹽120-150oC2.熱裂：C16H34C8H18 + C8H16C4H10CH3CHCH2 + CH4CH3CH3 + CH2CH2CH3CHCHCH3 + H2煤煤油油汽汽油油重重油油深深加加工工提提高高汽汽油油產(chǎn)產(chǎn)率率重重要要化化工工原原料料3.鹵代反應：C CH H4 4C Cl l2 2C Cl l2 2C Cl l2 2C Cl l2 2H HC Cl lH HC Cl lH HC Cl lCH3ClCHCl3CH2Cl2CCl4+控控制制反反應應條條件件，可可使使其其中中之之一一

16、成成為為主主產(chǎn)產(chǎn)物物C CH H4 4C Cl l2 2H HC Cl lH HC Cl lCH3ClCCl4+4 40 00 0- - -4 45 50 0oC101:例例如如：C CH H4 4C Cl l2 2+4 40 00 0oC0.2631三、甲烷氯代反應的歷程三、甲烷氯代反應的歷程1.實驗事實： C CH H4 4C Cl l2 2+2 25 50 0oC暗暗處處暗暗處處室室溫溫光光照照（1 1）、反反應應被被光光、熱熱促促進進：（2 2）、反反應應一一旦旦開開始始，就就以以很很快快速速度度進進行行（3 3）、氧氧氣氣對對此此反反應應有有抑抑制制作作用用游游離離基基反反應應歷歷程

17、程二、反應步驟：二、反應步驟：C Cl l2 2C Cl l2 2C Cl l2 2CH3CH3ClCH3CH3ClClCl2Cl(1)光光或或熱熱(2)+ CH4+ HCl(3)+CH3Cl重重復復（2 2）、（3 3）直直至至最最后后(4)(5)CH3CH3(6)鏈鏈的的引引發(fā)發(fā)鏈鏈的的增增長長鏈鏈的的終終止止CH3CH3ClCl四、鹵代反應的相對活性：四、鹵代反應的相對活性：活性順序活性順序: F2 Cl2 Br2 I2 各步反應的鍵能和反應熱各步反應的鍵能和反應熱(kj/mol)：X = FClBrIX X2 2X X2 2CH3.CH3.X.X.2X(1)(2)+ CH4+ HX(3

18、)+CH3XH=+155+232+188+150-129+4+67+138-293-109-105-84代代表表速速度度決決定定步步驟驟F代過于激烈，I代難于進行，因此鹵代主要是氯代或溴代X = FClBrI.CH3.X(2)+ CH4+ HXH =-129+4+67+138EA =4+17+67+138有有效效碰碰撞撞1 1/ /4 40 01 1/ /1 10 07 71 1/ /1 10 01 12 2四、鹵代反應的取向四、鹵代反應的取向1.實驗事實：實驗事實：氯代氯代:CH3CHCH3CH3CHCH2ClCH3CCH3ClCl2光光，2 25 5oC+64%36%3oH 活活性性1oH 活活性性64% / 936%= 5CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH3CCH2ClCH3CHCH3ClCl2光光，2 25 5oC+45%55%2oH 活活性性1oH 活活性性45% / 355%= 3.8CH4+ C2H6Cl2CH3Cl+C2H5Cl1400光光，2 25 5oC氯代反應活性次序扣除幾率因子的差別為：氯代反應活性次序扣除