有機(jī)化學(xué)第三版(胡宏紋)第二章 烷烴課件

第二章

烷

烴教學(xué)要求：1、掌握烷烴的結(jié)構(gòu)、命名、同分異構(gòu)2、了解烷烴的構(gòu)像3、初步掌握烷烴的物理、化學(xué)性質(zhì)4、了解反應(yīng)機(jī)理的一般概念，掌握烷烴的鹵代反應(yīng)機(jī)理碳?xì)浠衔锛捌溲苌锾細(xì)浠衔镲柡蜔N有機(jī)化合物烴烷烴烯烴如甲烷、乙烷、丙烷等如乙烯、丙烯、丁烯等鏈烴不飽和烴烴炔烴如乙炔、丙炔、丁炔等飽和環(huán)烴環(huán)烴如環(huán)戊烷、環(huán)己烷等不飽和環(huán)烴如環(huán)戊烯、環(huán)己烯等第一節(jié)

烷烴的結(jié)構(gòu)一

、甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷分子式CH

，四個氫原子正好位于以碳原子為中心的正4四面體的四個頂點(diǎn)上，分子中C—H的鍵長為110pm，HCH的角度為109

28'o二、其它烷烴的結(jié)構(gòu)？烷烴的這種結(jié)構(gòu)是怎么形成的C采取SP3雜化，C的SP3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σ鍵σ鍵電子云沿鍵軸呈圓柱形對稱分布，原子可自由旋轉(zhuǎn)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(gòu)一、同系列通式：C

H系差：CH2凡具有同一通式，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)隨著碳原子n

2n+2數(shù)的增加而有規(guī)律的變化，分子式間相差N個CH

的一系列2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(gòu)分子式相同而結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)分子式相同的不同化合物之間互稱為同分異構(gòu)體因分子中原子或原子團(tuán)（基團(tuán)）的連接方式或順序不同而產(chǎn)生的同分異構(gòu)稱為構(gòu)造異構(gòu)C

H

有多少構(gòu)造異構(gòu)體？6

14四十烷有62491178805831個構(gòu)造異構(gòu)體，怎樣才能快速準(zhǔn)確地推導(dǎo)出全部構(gòu)造異構(gòu)體？伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子第三節(jié)

烷烴的命名一、

烷基的概念及名稱烷烴分子中去掉1個H剩余的原子團(tuán)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）根據(jù)C原子數(shù)目稱××烷，1~10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正己烷異己烷新己烷有異構(gòu)體可能時(shí)，必須用正、異、新等詞頭區(qū)分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，

以其作為母體戊烷庚烷b.從靠近支鏈一端開始對主鏈編號，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示c.把支鏈烷基當(dāng)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2－甲基戊烷

3－甲基戊烷d.如果含有幾個相同的支鏈，則在支鏈名稱之前，用漢字?jǐn)?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?dāng)?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2,4－二甲基己烷2,4－二甲基－3－乙基戊烷順序規(guī)則：①

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(zhì)量高的順序大②直接相連的原子相同,則依次比較與其相連的其它原子③含雙鍵或叁鍵的基團(tuán),則作為連有兩個或叁個相同的原子主鏈選擇規(guī)則：①

最長碳鏈作為主鏈②

存在多條等長碳鏈時(shí)，以支鏈數(shù)目多的作為主鏈2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷③以支鏈位置號較小的作為主鏈2,5-二甲基-4-異丁基庚烷主鏈編號規(guī)則:①

從靠近支鏈一端開始編號②以支鏈位置號之和最小的方式編號2,3,5-三甲基己烷③從順序小的基團(tuán)一端開始編號4-丙基-8-異丙基十一烷支鏈編號規(guī)則：支鏈上連有支鏈（取代基）時(shí)，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(nèi)2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷2-甲基-5-1

,1′-二甲基丙基癸烷′5-丙基-4-異丙基壬烷4-isopropyl-5-propylnonane2,3,4,8,9-五甲基-7-乙基癸烷第四節(jié)

烷烴的構(gòu)像由單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中原子或基團(tuán)在空間的不同排列方式稱為構(gòu)象一、乙烷的構(gòu)象兩種極端構(gòu)象：重疊式和交叉式介于重疊式與交叉式之間的無數(shù)構(gòu)象稱為扭曲式構(gòu)象楔形式鋸架式紐曼式兩種構(gòu)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(nèi)能增加構(gòu)象的穩(wěn)定性與內(nèi)能有關(guān)，內(nèi)能越低的構(gòu)像越穩(wěn)定，交叉式構(gòu)像較重疊式構(gòu)像穩(wěn)定，其它扭曲式構(gòu)像的內(nèi)能及穩(wěn)定性介于這兩者之間，內(nèi)能最低的構(gòu)象稱為優(yōu)勢構(gòu)象乙烷不同構(gòu)象的能量曲線圖?轉(zhuǎn)動能：12.5kJ/mol?

每對重疊氫H-C-C-H重疊張力(扭轉(zhuǎn)張力)：~4.2kJ/mol?室溫下，構(gòu)象異構(gòu)體處于迅速轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡中，不能分離二、正丁烷的構(gòu)象繞C-2和C-3之間的σ鍵旋轉(zhuǎn)，形成的四種典型構(gòu)象對位交叉式

鄰位交叉式構(gòu)象穩(wěn)定性

：全重疊式部分重疊式對位交叉式>鄰位交叉式>部分重疊式>全重疊式室溫下，正丁烷構(gòu)象異構(gòu)體處于迅速轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡中，不能分離。最穩(wěn)定的對位交叉構(gòu)象是優(yōu)勢構(gòu)象第五節(jié)

烷烴的物理性質(zhì)狀態(tài)

、沸點(diǎn)(bp)

、熔點(diǎn)(mp)

、相對密度

、溶解度等物理性質(zhì)與化合物的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)一、狀態(tài)烷烴均無色。室溫下，C

-C

為氣體，C

-C

為液體，C

以1451617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(diǎn)總體是隨分子量的增加而增加bpCH

-162℃4C

H

-88.6℃2

6C3H8

-42℃C

H

-0.5℃4

10同分異構(gòu)體間直鏈烴最高，支鏈越多沸點(diǎn)越低bp36.1

C25oC9

Coo沸點(diǎn)呈現(xiàn)出的規(guī)律如何解釋？三、熔點(diǎn)總體也是隨分子量的增加而增加，但不像沸點(diǎn)那樣有簡單規(guī)律，呈現(xiàn)出奇偶兩條曲線增加同分異構(gòu)體間，通常支鏈?zhǔn)谷埸c(diǎn)降低-138℃-94℃-153℃-145℃-159℃-17℃

-100℃-129.8℃熔點(diǎn)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(diǎn)也就越高四、密度隨分子量的增加而增加，但小于1比水輕五、溶解性不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑尤其是非極性有機(jī)溶劑討論（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？第六節(jié)

烷烴的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)取決于分子的結(jié)構(gòu)。C-C、C-Hσ鍵鍵能較大，極性較小，很穩(wěn)定。特殊條件下具有反應(yīng)活性一、光鹵代反應(yīng)hvCH

CH

CH

＋ClCH

CH

CH

Cl＋CH

CHClCH323232233烴分子中的H被鹵素取代的反應(yīng)稱為鹵代反應(yīng)1.

反應(yīng)機(jī)理由反應(yīng)物到產(chǎn)物所經(jīng)歷的全部過程稱為反應(yīng)機(jī)理亦稱反應(yīng)歷程、反應(yīng)機(jī)制氯分子在光照或高溫下裂解（均裂），產(chǎn)生氯自由基：鏈引發(fā)

①產(chǎn)生甲基自由基：鏈增長

②鏈增長

③鏈增長

④產(chǎn)生新的氯自由基：氯甲基自由基的形成：氯甲基自由基再與氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子：鏈增長

⑤......自由基之間碰撞，形成穩(wěn)定分子，反應(yīng)終止：鏈終止

⑥整個反應(yīng)經(jīng)歷三個階段：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止此自由基反應(yīng)也稱鏈鎖反應(yīng)或鏈反應(yīng)幾個關(guān)鍵步驟的能線圖討論1）將氯氣用光照射后在黑暗中放置一段時(shí)間再與甲烷混合，會發(fā)生氯代反應(yīng)嗎

？2）甲烷和氯氣同時(shí)光照，為什么不引發(fā)甲基自由基？Cl－Cl2432.

H的反應(yīng)活性與自由基的穩(wěn)定性氯代：oH與2o1H被取代的概率為621ooH與3

H氫被取代的概率為9:1氯代反應(yīng)三種氫的活性：1°H

:2°H

:3°H=1:3.8:5溴代：溴代反應(yīng)三種氫的活性：1°H

:2°H

:3°H=1:82:1600鹵代反應(yīng)中，H的反應(yīng)活性順序是：302010H的反應(yīng)活性是由什么決定的？不同氫的反應(yīng)活性是由自由基的穩(wěn)定性決定的自由基的穩(wěn)定性與共價(jià)鍵均裂時(shí)鍵的離解能大小有關(guān)自由基穩(wěn)定性次序?yàn)?02010甲基自由基烷基自由基的結(jié)構(gòu)：中心碳sp2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sp2雜化軌道所在的平面甲基自由基乙基自由基異丙基自由基叔丁基自由基3.

鹵素的反應(yīng)活性鹵素的活性：F>Cl>Br>I氟代反應(yīng)一旦引發(fā)將劇