有機化學第三版(胡宏紋)第二章 烷烴PPT通用課件

1、第二章 烷 烴1、掌握烷烴的結構、命名、同分異構2、了解烷烴的構像3、初步掌握烷烴的物理、化學性質4、了解反應機理的一般概念，掌握烷烴的鹵代 反應機理教學要求：碳氫化合物及其衍生物 有機化合物碳氫化合物 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) 烷烴的結構一 、甲烷的結構 甲烷分子式CH4，四個氫原子正好位于以碳原子為中心的正四面體的四個頂點上，分子中CH的鍵長為110pm，HCH的角度為109o28 二、其它烷烴的結構烷烴的這種結構是怎么形成的？ 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稱分布，原子可自由旋轉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一、同系列通式：CnH2n+2 系差：CH2 凡具有同一通式，化學性質相似，物理性質隨著碳原子數(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、同分異構分子式相同的不同化合物之間互稱為同分異構體因分子中原子或原子團（基團）的連接方式或順序不同而產生的同分異構稱為構造異構分子式相同而結構和性質不同的現(xiàn)象稱為同分異構C6H14有多少構造異構體？四十烷有624911

3、78805831個構造異構體，怎樣才能快速準確地推導出全部構造異構體？ 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H剩余的原子團稱為烷基，常用R-表示二、命名方法1）普通命名法（適用于簡單化合物）有異構體可能時，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個碳的烷烴，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；10個碳以上，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. 從靠近支鏈一端開始對主鏈編號，用阿拉伯數(shù)字表示

4、 戊烷 庚烷c. 把支鏈烷基當作取代基，將其名稱寫在母體前面，再把表示支鏈位置號的數(shù)字寫在最前面，數(shù)字和名稱之間用短橫線隔開d. 如果含有幾個相同的支鏈，則在支鏈名稱之前，用漢字數(shù)字表示支鏈的數(shù)目。但表示位置的數(shù)字不能省略，而且在阿拉伯數(shù)字之間要用逗號隔開。如含有幾個不相同的支鏈，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,則作為連有兩個或叁個相同的原子主鏈選擇規(guī)則： 存在多條

5、等長碳鏈時，以支鏈數(shù)目多的作為主鏈2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 最長碳鏈作為主鏈以支鏈位置號較小的作為主鏈2,5-二甲基-4-異丁基庚烷 從順序小的基團一端開始編號以支鏈位置號之和最小的方式編號主鏈編號規(guī)則: 從靠近支鏈一端開始編號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，從直接與主鏈相連的碳原子開始將支鏈碳原子依次編號，并將取代基位號、名稱連同支鏈名寫在括號內2-甲基 -5-(1,1-二甲基丙基)癸烷支鏈編號規(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而產生的分子中原子或基團在空間的不同排列方式稱為構象一、乙烷的構象兩種極端構象：重疊式和交叉式第四節(jié) 烷烴的構像介于重疊式與交叉式之間的無數(shù)構象稱為扭曲式構象楔形式 鋸架式 紐曼式 兩種構象的穩(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能增加構象的穩(wěn)定性與內能有關，內能越低的構像越穩(wěn)定，交叉式構像較重疊式構像穩(wěn)定，其它扭曲式構像的內能及穩(wěn)定性介于這兩者之間，內能最低的構象稱為優(yōu)勢構象乙烷不同構象的能量曲線圖 轉動能：12.5kJ/mol 每對重疊氫H-C-C-H 重疊張力(扭轉張力)： 4.2kJ/mol 室溫下，構象異構體 處于迅速轉化的動態(tài) 平衡

7、中，不能分離二、正丁烷的構象 繞C-2和C-3之間的鍵旋轉，形成的四種典型構象對位交叉式 鄰位交叉式 全重疊式 部分重疊式構象穩(wěn)定性：對位交叉式 鄰位交叉式 部分重疊式 全重疊式室溫下，正丁烷構象異構體處于迅速轉化的動態(tài)平衡中， 不能分離。最穩(wěn)定的對位交叉構象是優(yōu)勢構象第五節(jié) 烷烴的物理性質 狀態(tài) 、沸點(bp) 、熔點(mp) 、相對密度 、溶解度等物理性質與化合物的結構密切相關一、狀態(tài)烷烴均無色。室溫下，C1-C4為氣體，C5-C16為液體，C17以上是固體 。低級烷烴易揮發(fā)有特殊氣味，高級烷烴難以揮發(fā)無氣味二、沸點總體是隨分子量的增加而增加CH4 -162 C2H6 -88.6 C3H8

8、 -42 C4H10 -0.5bp沸點呈現(xiàn)出的規(guī)律如何解釋？bp 36.1oC 25oC 9oC同分異構體間直鏈烴最高，支鏈越多沸點越低三、熔點總體也是隨分子量的增加而增加，但不像沸點那樣有簡單規(guī)律，呈現(xiàn)出奇偶兩條曲線增加同分異構體間，通常支鏈使熔點降低熔點呈現(xiàn)出的規(guī)律又如何解釋？分子的對稱性越好，在晶格中堆積得越緊密，分子間作用力越大，熔點也就越高-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，易溶于有機溶劑尤其是非極性有機溶劑 化學性質取

9、決于分子的結構。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活性 一、光鹵代反應第六節(jié) 烷烴的化學性質 CH3CH2CH3 Cl2 CH3CH2CH2Cl CH3CHClCH3 hv 烴分子中的H被鹵素取代的反應稱為鹵代反應 由反應物到產物所經歷的全部過程稱為反應機理亦稱反應歷程、反應機制1. 反應機理氯分子在光照或高溫下裂解（均裂），產生氯自由基：產生甲基自由基：鏈增長 產生新的氯自由基： 鏈引發(fā) 鏈增長 氯甲基自由基的形成：鏈增長 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 .自由基之間碰撞，形成穩(wěn)定分子，反應終止：鏈終止 整個反應經歷三個階段：鏈引發(fā)、鏈

10、增長、鏈終止此自由基反應也稱鏈鎖反應或鏈反應討論 1）將氯氣用光照射后在黑暗中放置一段時間再與甲烷混合， 會發(fā)生氯代反應嗎 ？ 2）甲烷和氯氣同時光照，為什么不引發(fā)甲基自由基？ 幾個關鍵步驟的能線圖ClCl 2432. H的反應活性與自由基的穩(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 氯代反應三種氫的活性：1H : 2H : 3H = 1 : 3.8 : 5氯代： 溴代： 溴代反應三種氫的活性： 1H : 2H : 3H = 1 : 82 : 1600鹵代反應中，H的反應活性順序是：3020 10 不同氫的反應活性是由自由基的穩(wěn)定性決定的H的反應活性是由什么決定的？ 自由基的穩(wěn)定性與共價鍵均裂時鍵的離解能大小有關自由基穩(wěn)定性次序為3020 10 甲基自由基烷基自由基的結構：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sp雜化軌道所在的平面甲基自由基3. 鹵素的反應活性鹵素的活性：F Cl Br I氟代反應一旦引發(fā)將劇烈