第二講有機化學(xué)課件第一章烷烴

第二章

第一節(jié)

烷烴2/6/2023有機化學(xué)課件第一節(jié)烷烴的同系列和異構(gòu)一、烷烴的同系列(通式：CnH2n+2)具有同一通式，結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)相似，組成上相差一個或多個CH2的一系列化合物稱為同系列。同系列中的化合物互稱為同系物。二、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)造（constitution)——分子中原子互相連接的方式和次序。

分子式相同而構(gòu)造式不同的化合物稱為同分異構(gòu)體，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象。構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象是有機化學(xué)中普遍存在的異構(gòu)現(xiàn)象的一種，這種異構(gòu)是由于碳鏈的構(gòu)造不同而形成的，故又稱為碳鏈異構(gòu)。2/6/2023有機化學(xué)課件三、伯、仲、叔、季碳原子

123456789C1、C6、C7、C8、C9

C3、C5—C4—C2—伯碳原子、一級碳原子、

1°仲碳原子、二級碳原子、2°

叔碳原子、三級碳原子、3°

季碳原子、四級碳原子、4°

CCH3CH3CH2CHCH3CH2CH3CH32/6/2023有機化學(xué)課件C1—C2

—C3、C4、C5

—C6、C7

—C8—C9—4°3°2°1°2°1°CHCH2CH2CH2CH2CH3CH3CCH3123456789骨架式試指出各碳原子的類型問題?2/6/2023有機化學(xué)課件（1）烷烴分子中的碳都是sp3雜化。烷烴中的碳?xì)滏I和碳碳鍵都是σ鍵。鍵角接近109o28′。甲烷具有正四面體的結(jié)構(gòu)特征。（2）C，H電負(fù)性差別小，σ電子云不易偏向某一原子，整個分子電子云分布均勻，沒有電子云密度較大或較小的部位，對Nu或E+均沒有特殊的親和力。（化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定）（3）當(dāng)烷烴中的碳原子數(shù)大于3的時候,碳鏈就形成鋸齒形狀。四、烷烴的結(jié)構(gòu)特征2/6/2023有機化學(xué)課件一、烷烴的結(jié)構(gòu)sp3

CH4

CnH2n+2

?甲烷分子（CH4）的形成Sp3雜化HHHHH2/6/2023有機化學(xué)課件（二）原子軌道和電子云2/6/2023有機化學(xué)課件（三）價鍵法（2）共價鍵有飽和性。元素原子的共價鍵數(shù)等于該原子的未成對電子數(shù)。2/6/2023有機化學(xué)課件（3）共價鍵有方向性。共價鍵盡可能沿著原子軌道最大重疊的方向（軌道的對稱軸）形成，稱為最大重疊原理。即重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的機會越大，形成的共價鍵也就越穩(wěn)定。σ鍵：沿著軌道對稱軸方向的重疊（頭碰頭）形成的共價鍵。π鍵：沿著軌道對稱軸平行方向的重疊（肩并肩）形成的共價鍵2/6/2023有機化學(xué)課件σ鍵π鍵2/6/2023有機化學(xué)課件（四）碳原子的雜化軌道（一）sp3雜化軌道（sp3雜化態(tài)）激發(fā)雜化

2s2p（基態(tài)）2s2p（激發(fā)態(tài)）（二）sp2雜化軌道激發(fā)

2s2p（基態(tài)）2s2p（激發(fā)態(tài)）sp2雜化態(tài)2pz雜化2/6/2023有機化學(xué)課件（三）sp雜化軌道激發(fā)雜化

2s2p（基態(tài)）2s2p（激發(fā)態(tài)）sp雜化態(tài)2py2pzspn雜化與分子的空間構(gòu)型雜化類型sp

sp2

sp3雜化軌道數(shù)234雜化軌道間夾角180°120°109°28′幾何構(gòu)型直線型平面三角形正四面體2/6/2023有機化學(xué)課件總結(jié)：S電子離核近，S成分比例越高，吸引電子能力越強，所以：C原子電負(fù)性大?。篊sp>Csp2>Csp32/6/2023有機化學(xué)課件碳原子的6個核外電子運動于各自的原子軌道中：C：1s22s22p2價電子層：

14人民衛(wèi)生電子音像出版社

在有機化合物中,碳并不直接以原子軌道參與形成共價鍵,而是先雜化,

后成鍵。碳原子有3種雜化形式—

sp3、sp2

和

sp

雜化?；鶓B(tài)：15鄧健制作呂以仙審校乙烷分子（CH3-CH3）的形成Sp3-sp3σ鍵Sp3-1sσ鍵HHHHHH思考：1.C6H14共有幾種同分異構(gòu)體？請寫出其構(gòu)造式。2.直鏈烷烴的分子鏈真是直的嗎？2/6/2023有機化學(xué)課件

1、電子云可以達(dá)到最大程度的重疊，所以比較牢固。2、σ鍵旋轉(zhuǎn)時不會破壞電子云的重疊，所以σ鍵可以自由旋轉(zhuǎn)。σ鍵的特點2/6/2023有機化學(xué)課件sp3—s

σ鍵p—p

σ鍵p—s

σ鍵在化學(xué)中，將兩個軌道沿著軌道對稱軸方向重疊形成的鍵叫σ鍵。σ鍵的定義2/6/2023有機化學(xué)課件1．烷烴的英文名稱三、烷烴的命名法甲烷methane乙烷

ethane丙烷

propane丁烷

butane戊烷

pentane己烷

hexane庚烷

heptane辛烷

octane壬烷

nonane癸烷

decane2/6/2023有機化學(xué)課件第二節(jié)烷烴的命名烷烴常用的命名法有普通命名法和系統(tǒng)命名法一、普通命名法根據(jù)分子中碳原子數(shù)目稱為“某烷”，碳原子數(shù)十個以內(nèi)的依次用甲、乙、丙、丁、戊……癸表示，十以上的用漢字?jǐn)?shù)字表示碳原子數(shù)，用正、異、新表示同分異構(gòu)體。2/6/2023有機化學(xué)課件例：CH3CH2CH2CH2CH2CH3

正己烷n-己烷n-hexane異己烷isohexane正

normaln-

異iso-CH3CHCH2CH2CH3CH32/6/2023有機化學(xué)課件新己烷neohexane新

neo-

CH3CCH3CH3CH2CH32/6/2023有機化學(xué)課件二、烷基烷烴分子中去掉一個氫原子而剩下的原子團稱為烷基。3.常見的烷基-ane-yl

CH3-

methyl

Me

甲基CH3CH2-

ethyl

Et

乙基CH3CH2CH2-n-propyl

n-Pr

(正)丙基2/6/2023有機化學(xué)課件isopropyl

iso-Pr

異丙基n-butyl

n-Bu

(正)丁基sec-butyl

sec-Bu

仲丁基CH3CH2CH2CH2-iso-butyl

iso-Bu

異丁基tert-butyl

t-Bu

叔丁基2/6/2023有機化學(xué)課件亞甲基亞乙基次甲基次乙基烷基的通式為CnH2n+1，常用R表示2/6/2023有機化學(xué)課件4.系統(tǒng)命名法（IUPAC命名法）

系統(tǒng)命名法是中國化學(xué)學(xué)會根據(jù)國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會（IUPAC）制定的有機化合物命名原則，再結(jié)合我國漢字的特點而制定的。系統(tǒng)命名法規(guī)則如下：1.選擇主鏈（母體）（1）選擇含碳原子數(shù)目最多的碳鏈作為主鏈，支鏈作為取代基。（2）分之中有兩條以上等長碳鏈時，則選擇支鏈多的一條為主2/6/2023有機化學(xué)課件2/6/2023有機化學(xué)課件2.碳原子的編號(1)從最接近取代基的一端開始，將主鏈碳原子用1、2、3……編號。編號錯誤編號正確編號正確編號錯誤（2）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。2/6/2023有機化學(xué)課件（3）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?。ㄗ畹拖盗性瓌t）為原則。3．烷烴名稱的寫出A將支鏈（取代基）寫在主鏈名稱的前面B取代基按“次序規(guī)則”小的基團優(yōu)先列出烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<異戊基<異丁基<異丙基。2/6/2023有機化學(xué)課件B取代基按“次序規(guī)則”小的基團優(yōu)先列出烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<異戊基<異丁基<異丙基。C相同基團合并寫出，位置用2，3……標(biāo)出,取代基數(shù)目用二,三……標(biāo)出。D表示位置的數(shù)字間要用逗號隔開，位次和取代基名稱之間要用“半字線”隔開。烷烴的命名歸納為十六個字：最長碳鏈，最小定位，同基合并，由簡到繁。2/6/2023有機化學(xué)課件2-甲基-3-乙基-4-甲基庚烷2,4-二甲基-3-乙基庚烷

3-乙基-2,4-二甲基庚烷

優(yōu)先次序：叔丁基>異丙基>異丁基>丁基>丙基>乙基>甲基1234567?如何命名？例2/6/2023有機化學(xué)課件2-甲基-5,5-二(1,1-二甲基丙基)癸烷2/6/2023有機化學(xué)課件?2,4-二甲基-3-乙基庚烷

2,4-dimethyl-3-ethylheptane

3-ethyl-2,4-dimethylheptane

√12345672,6-二甲基-3-乙基庚烷2-甲基-3-環(huán)戊基戊烷

2/6/2023有機化學(xué)課件三、烷烴的物理性質(zhì)外觀：狀態(tài)顏色氣味物理常數(shù)：沸點（bp) 熔點（mp)

密度（D)溶解度

2/6/2023有機化學(xué)課件烷烴熔點的特點隨相對分子質(zhì)量增大而增大。偶數(shù)碳烷烴比奇數(shù)碳烷烴的熔點升高值大 （如右圖）。相對分子質(zhì)量相同的烷烴，叉鏈增多，熔點下降。奇數(shù)碳偶數(shù)碳熔點高低取決于分子間的作用力和晶格堆積的密集度。

（一）熔點2/6/2023有機化學(xué)課件沸點大小取決于分子間的作用力

烷烴沸點的特點（1）沸點一般很低。（非極性，只有色散力）（2）隨相對分子質(zhì)量增大而增大。（運動能量增大，范德華引力增大）（3）相對分子質(zhì)量相同、叉鏈多、沸點低。（叉鏈多，分子不易接近）（二）

沸點2/6/2023有機化學(xué)課件分子間接觸面積大作用力強分子間接觸面積小作用力弱bp：36℃bp：9.5℃2/6/2023有機化學(xué)課件

烷烴異構(gòu)體的熔點、沸點規(guī)律支鏈較多烷烴：熔點高、沸點低支鏈較少烷烴：沸點高、熔點低

正戊烷異戊烷新戊烷bp36289.5mp-130-160-172/6/2023有機化學(xué)課件烷烴的密度均小于1（0.424-0.780）。烷烴不溶于水，溶于非極性溶劑。（三）密度（四）溶解度2/6/2023有機化學(xué)課件四、烷烴的化學(xué)性質(zhì)（一）總體特點

（二）烷烴的鹵化和自由基反應(yīng)

（三）烷烴的硝化、磺化、熱裂解和催化裂解

（四）烷烴的氧化和自動氧化2/6/2023有機化學(xué)課件１、穩(wěn)定：對強酸，強堿，強氧化劑，強還原劑都不發(fā)生反應(yīng)。２、烷烴的多數(shù)反應(yīng)都是通過自由基機理進(jìn)行的。（一）總體特點（二）烷烴的鹵代和自由基反應(yīng)鹵代反應(yīng)分子中的原子或基團被鹵原子取代的反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng)。１、烷烴的鹵代取代反應(yīng)分子中的原子或基團被其它原子或基團取代的反應(yīng)稱為取代反應(yīng)。2/6/2023有機化學(xué)課件（三）烷烴的氧化反應(yīng)烷烴能在空氣中燃燒，生成二氧化碳和水，并放出大量的熱2/6/2023有機化學(xué)課件1.甲烷的鹵代熱或光熱或光熱或光熱或光甲烷一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯化碳

簡寫反應(yīng)式2.鹵代反應(yīng)機理反應(yīng)機理是對某個化學(xué)反應(yīng)過程的詳細(xì)描述2/6/2023有機化學(xué)課件甲烷的鹵代反應(yīng)——自由基的鏈反應(yīng)自由基（游離基）甲烷的自由基鏈反應(yīng)：鏈引發(fā)鏈增長鏈終止共價鍵斷裂均裂異裂均裂2/6/2023有機化學(xué)課件鏈引發(fā)（形成自由基）：

鏈增長（延續(xù)自由基，形成產(chǎn)物）：

CH3－H+Cl·CH3·+HCl

CH3·+Cl2Cl·+CH3Cl

CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl

·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·

CH2Cl2+Cl··CHCl2+HCl

·CHCl2+Cl2CHCl3+Cl·

CHCl3+Cl··CCl3+HCl

·CCl3+Cl2CCl4+Cl·

Cl∶Cl熱或光Cl·+·Cl2/6/2023有機化學(xué)課件CH3·+·ClCH3ClCH3·+CH3·CH3CH3鏈終止（消除自由基）：

3.自由基的構(gòu)型及其穩(wěn)定性sp3sp3四面體

四面體

sp2

平面？Cl·+Cl·Cl2CHHH·透視式C