2_烷烴和環(huán)烷烴_課件

1、2 烷烴烷烴和環(huán)烷烴和環(huán)烷烴 作業(yè)作業(yè) P.66 2-1/ 2 5 2-2 2-5 (能量曲線圖不用畫能量曲線圖不用畫) 2-6 2-7 / 2) 5) 8) 10) 2-8 /1) 3)2.1 烷烴的構(gòu)造和同分異構(gòu)烷烴的構(gòu)造和同分異構(gòu)2.2 烷烴的命名烷烴的命名2.3 烷烴的構(gòu)象分析烷烴的構(gòu)象分析2.4 環(huán)烷烴的順、反異構(gòu)現(xiàn)象環(huán)烷烴的順、反異構(gòu)現(xiàn)象2.5 環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名 2.6 小環(huán)環(huán)烷烴的張力小環(huán)環(huán)烷烴的張力2.7 環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)丙烷、環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象2.8 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象2.9 中環(huán)和大環(huán)的構(gòu)象中環(huán)和大環(huán)的構(gòu)象2.10 構(gòu)象分析構(gòu)象分析2 烷烴和環(huán)

2、烷烴烷烴和環(huán)烷烴P.282.11 單取代環(huán)己烷的構(gòu)象單取代環(huán)己烷的構(gòu)象2.12 雙取代和多取代環(huán)己烷的構(gòu)象雙取代和多取代環(huán)己烷的構(gòu)象2.13 多環(huán)分子的構(gòu)象多環(huán)分子的構(gòu)象2.14 飽和烴的來源和制備飽和烴的來源和制備2.15 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)2.16 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì)2.17 甲烷氯化反應(yīng)的機理甲烷氯化反應(yīng)的機理 自由基鏈?zhǔn)阶杂苫準(zhǔn)?取代反應(yīng)取代反應(yīng) 過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論2.18 烷烴的鹵化反應(yīng)烷烴的鹵化反應(yīng)2.19 石油工業(yè)石油工業(yè)*2.1 烷烴的構(gòu)造和同分異構(gòu)烷烴的構(gòu)造和同分異構(gòu)烷烴烷烴( (Alkanes, paraffins) 最簡單的有機化合物最簡單的有機化

3、合物P.28同系列同系列 有相同通式、結(jié)構(gòu)上相差一定的有相同通式、結(jié)構(gòu)上相差一定的“原子團(tuán)原子團(tuán)”的一系的一系 列化合物。列化合物。同系物同系物 同系列中的化合物為同系物。同系列中的化合物為同系物。烷烴的通式：烷烴的通式：C Cn nH H2n+22n+2 （例：（例：CHCH4 4, C, C2 2H H6 6, C, C3 3H H8 8, C, C4 4H H1010, , ） 同系列同系列（同系物（同系物, Homologs）同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象 有機化合物的結(jié)構(gòu)特點有機化合物的結(jié)構(gòu)特點構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu) 分子式相同，分子中各原子連接方式或分子式相同，分子中各原子連接方式或 連接次序

4、不同。連接次序不同。 正丁烷正丁烷 異丁烷異丁烷H CCC HHHHHHCHHHCH3CH2CH2CH3H H HHH H H HCC CCHHCH3CHCH3CH3正像幾個相同的字母采取不同的組合就會形成不同正像幾個相同的字母采取不同的組合就會形成不同的單詞一樣，幾個相同的原子采取不同的方式化合就會的單詞一樣，幾個相同的原子采取不同的方式化合就會產(chǎn)生極不相同的物質(zhì)。產(chǎn)生極不相同的物質(zhì)。 Justus von Liebig(18031873) C1C3烷烴無異構(gòu)現(xiàn)象烷烴無異構(gòu)現(xiàn)象CH4C2H6C3H8C4 以上烷烴出現(xiàn)同分異構(gòu)現(xiàn)象以上烷烴出現(xiàn)同分異構(gòu)現(xiàn)象C4H10C5H12C6H14同分異構(gòu)體

5、數(shù)同分異構(gòu)體數(shù)23 5 碳原子數(shù)碳原子數(shù) 異構(gòu)體數(shù)異構(gòu)體數(shù) 碳原子數(shù)碳原子數(shù) 異構(gòu)體數(shù)異構(gòu)體數(shù) 1 3 1 8 18 4 2 9 35 5 3 10 75 6 5 15 4 347 7 9 20 366 319 烷烴構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目烷烴構(gòu)造異構(gòu)體的數(shù)目C167H336 1080J. Chem. Educ., 278(1989)戊烷戊烷和和己烷己烷的同分異構(gòu)體和有機分子結(jié)構(gòu)式的的同分異構(gòu)體和有機分子結(jié)構(gòu)式的鍵線式鍵線式表示表示有機分子結(jié)構(gòu)式的表示有機分子結(jié)構(gòu)式的表示:CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH

6、CH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH32.2 烷烴的命名烷烴的命名命名原則：一個名稱只能對應(yīng)一個結(jié)構(gòu)命名原則：一個名稱只能對應(yīng)一個結(jié)構(gòu)P.31l傳統(tǒng)傳統(tǒng)命名法命名法 用于簡單化合物的命名用于簡單化合物的命名l IUPAC命名法（系統(tǒng)命名法）命名法（系統(tǒng)命名法） IUPAC: 國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會，國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會， International Union of Pure and Applied Chemistry和和伯碳伯碳 ( 1o C )、仲碳、仲碳 (2o C ) 、叔碳、叔碳 ( 3o C ) 原子相連接的氫原原子相連接的

7、氫原子分別稱為伯子分別稱為伯(1)、仲、仲(2)、叔、叔(3)氫原子。氫原子。 l 烷基的概念烷基的概念1、碳、氫原子種類、碳、氫原子種類CH3CCH3CCH3HH3CCHHCHHH4o 3o2o1oC3o 2o 1oH(季)(叔)(仲)(伯) 烷基烷基 由相應(yīng)烷烴去掉一個氫原子所剩下的一價原子團(tuán)由相應(yīng)烷烴去掉一個氫原子所剩下的一價原子團(tuán)CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH2CH2甲基甲基(Me) 乙基乙基(Et) 丙基丙基(n-Pr) 異丙基異丙基(iso Pr) 丁基丁基(n-Bu) 異丁基異丁基(iso Bu) 仲仲丁基丁基(sec-Bu)CH3CH2CH2CH2CH3CHCH2

8、CH3CH3CHCH2CH3主要烷基：主要烷基：2、烷基、烷基CH3CCH3CH3( CH3 )2CHCH2CH2( CH3 )3CCH2叔叔丁基丁基(t-Bu) 異戊基異戊基(iso pentyl) 新新戊基戊基(neopentyl)CH3CH2CCH3CH3( CH3 )2CHCH2CH2CH2 叔叔戊基戊基(tert-pentyl) 異己基異己基(isohexyl) 3o 2o 1o4o 以天干以天干甲甲、乙乙、丙丙、丁丁、戊戊、己己、庚庚、辛辛、壬壬、癸癸代表一代表一至十個直鏈碳原子，多于十個直鏈碳原子時用至十個直鏈碳原子，多于十個直鏈碳原子時用十一十一烷、烷、十二十二烷烷來表示。為區(qū)

9、分各類烷烴異構(gòu)體；用來表示。為區(qū)分各類烷烴異構(gòu)體；用正正、異異、叔叔、新新表示側(cè)鏈。表示側(cè)鏈。 顯然本方法顯然本方法難以表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分子難以表達(dá)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分子。2.2.1 傳統(tǒng)命名法傳統(tǒng)命名法P.31CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH CH3CH3CH3C CH2CH3CH3CH3CH3C CH CH3CH3CH3H 丙丙 烷烷 戊戊 烷烷異丁烷異丁烷新新己烷己烷難以用習(xí)慣命名法命名難以用習(xí)慣命名法命名 (1)找出找出帶較多取代基帶較多取代基的的最長碳鏈為最長碳鏈為主碳鏈，并讓支鏈具有最低位主碳鏈，并讓支鏈具有最低位 次。次。 (2)相同取代基合并，并加字首二、相同取

10、代基合并，并加字首二、 三、四。三、四。 (3)小的取代基名稱寫在前面，大的取代基寫在后面。取代基的大小的取代基名稱寫在前面，大的取代基寫在后面。取代基的大 小小由立體化學(xué)中的由立體化學(xué)中的“次序規(guī)則次序規(guī)則”而定而定(英語命名法中則根據(jù)烷基英語命名法中則根據(jù)烷基 名稱的字母順序排列大小名稱的字母順序排列大小)。 2,3,5-三甲基三甲基-4-乙基己烷乙基己烷(不叫不叫2,3-二甲基二甲基-4-異丙基己烷異丙基己烷)CH3CH2CHCHCHCH3CH3CH3CHCH3CH32.2.2 中文中文系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法P.32“次序規(guī)則次序規(guī)則”(sequence rule) 排列原子或基團(tuán)次序的幾

11、個規(guī)排列原子或基團(tuán)次序的幾個規(guī) 定，其主要內(nèi)容為：定，其主要內(nèi)容為： 單原子取代基按原子序數(shù)大小排列，大者為單原子取代基按原子序數(shù)大小排列，大者為“較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán)”。 同位素中質(zhì)量高的定為同位素中質(zhì)量高的定為“較優(yōu)基團(tuán)較優(yōu)基團(tuán)”。例如：。例如： 如果如果多原子基團(tuán)的第一個原子相同，則依次比較與其相連的其多原子基團(tuán)的第一個原子相同，則依次比較與其相連的其 他原子。比較時，先比較各組中最大者，若仍相同，再依次比他原子。比較時，先比較各組中最大者，若仍相同，再依次比 較第二、第三個。例如：較第二、第三個。例如： I Br Cl F O N C D H C（C、H、H、） C（C、C、H）CHCH3

12、CH3CH2ClCHF2C（Cl、H、H） C（F、F、H）CH2CH2CH3 含有雙鍵或叁鍵的基團(tuán)，則作為連有兩個或叁個相同的原子。含有雙鍵或叁鍵的基團(tuán)，則作為連有兩個或叁個相同的原子。 例如：例如：CCH C(CH3)3CHCH2CCH(C)(C)(C)(C)CCH3CH3CH3(C)CHCHH(C)(4) 視復(fù)雜取代基為化合物來命名。視復(fù)雜取代基為化合物來命名。 3-乙基乙基-5-1,2-二甲基丙基壬烷二甲基丙基壬烷或或 3-乙基乙基-5-(1,2-二甲基丙基二甲基丙基)壬烷壬烷CH3CH2CHCH2CHCH2CH2CH2CH3CH2CH3CHCH3CHCH3CH3 11 10 9 8

13、7 6 5 4 3 2 1 2-甲基甲基-6-乙基乙基-7-(1,2-二甲基丙基二甲基丙基)十一烷十一烷 CH3CH CH2CH2CH CH2CH3CHCH3CH3CH3CH3CHCH3(CH2)4CHCHCH2CH3CH3CH3123211 2 3 CH3CH2CH2CH2CHCHCH2CH2CH2CHCH3CH2CH3CH3CHCHCH3CH3CH3用系統(tǒng)命名法命名下列化合物：用系統(tǒng)命名法命名下列化合物：五碳鏈帶兩個取代基的己碳鏈1.2.12345671234567鍵線式鍵線式:錯！錯！ C(3): ethyl; C(4, 7): methyl 123456789123456789 C(7

14、): ethyl; C(3, 6): methyl3.英文命名法編號英文命名法編號 中文命名法編號中文命名法編號 4-甲基甲基-5-乙基辛烷乙基辛烷2,3,7-三甲基三甲基-4-(1-甲基丙基甲基丙基)壬烷壬烷4.5. 交叉式交叉式構(gòu)象構(gòu)象 重疊式重疊式構(gòu)象構(gòu)象 乙烷分子繞乙烷分子繞CC單鍵旋轉(zhuǎn)單鍵旋轉(zhuǎn)構(gòu)象構(gòu)象(conformation) 由于繞由于繞鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中 原子或基團(tuán)在空間的不同排布方式。原子或基團(tuán)在空間的不同排布方式。l 乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 () ()() ()2.3 烷烴的構(gòu)象分析烷烴的構(gòu)象分析P.34 Newman M.S. (1908-19

15、93) SawhorseHHHHHHNewman)HHHHHH乙烷分子繞乙烷分子繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)過程的能量曲線圖鍵旋轉(zhuǎn)過程的能量曲線圖 丁烷分子繞丁烷分子繞C(2)C(3)鍵旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象變化鍵旋轉(zhuǎn)的構(gòu)象變化 l 丁烷丁烷的構(gòu)象的構(gòu)象對位交叉式對位交叉式 部分重疊式部分重疊式 鄰位交叉式鄰位交叉式 全重疊式全重疊式 C H3C H2C H2C H3HCH3HHHHH3CHHHHCH3CH3CH3HHHHH3CH3CHHHHCH3HHHHH3CH3CCH3CH3HHH 丁烷分子繞丁烷分子繞C(2)C(3)鍵旋轉(zhuǎn)過程的能量曲線圖鍵旋轉(zhuǎn)過程的能量曲線圖 旋轉(zhuǎn) 60O旋轉(zhuǎn) 60O旋轉(zhuǎn) 60O對位交叉部分重疊

16、 鄰位交叉全重疊對位交叉能量：全重疊部分重疊 鄰位交叉正葵烷的鋸齒狀鏈?zhǔn)绞疽鈭D正葵烷的鋸齒狀鏈?zhǔn)绞疽鈭D CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3思考題：思考題：畫出畫出(CH3)2CH-CH(CH3)2最穩(wěn)定的構(gòu)象。最穩(wěn)定的構(gòu)象。解答：解答：CH3CH3 HCH3H CH3 CH3 HCH3CH3HCH3CH3HH3CH3CHCH32.4 環(huán)烷烴的順、反異構(gòu)現(xiàn)象環(huán)烷烴的順、反異構(gòu)現(xiàn)象脂環(huán)烴單環(huán)雙環(huán)多環(huán)環(huán)碳原子的飽和程度環(huán)烷烴 CnH2n 環(huán)烯烴環(huán)炔烴CnH2n-2CnH2n-4碳環(huán)數(shù)目脂環(huán)烴的分類：脂環(huán)烴的分類：立

17、方烷立方烷 金剛烷金剛烷 籃烷籃烷P.38CH3HCH3HCH3HCH3HCH3HCH3HH3CCH3H3CCH3HHH3CCH3CH3H3C順順-1,3-二甲基環(huán)戊烷二甲基環(huán)戊烷反反-1,3-二甲基環(huán)戊烷二甲基環(huán)戊烷（兩者為對映異構(gòu)體）（兩者為對映異構(gòu)體）順反異構(gòu)順反異構(gòu):用用“順順”或或“反反”注明基團(tuán)的相對位注明基團(tuán)的相對位置。置。英文用英文用 “cis”和和“trans”表示。表示。2.5 環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名l 單環(huán)烴單環(huán)烴1）按成環(huán)碳原子數(shù)目稱為環(huán)某烷）按成環(huán)碳原子數(shù)目稱為環(huán)某烷1-甲基甲基-3-乙基乙基環(huán)己烷環(huán)己烷2）長鏈作母體，環(huán)作取代基）長鏈作母體，環(huán)作取代基3-甲基甲基

18、-4-環(huán)丁基庚烷環(huán)丁基庚烷P.393）順、反環(huán)烷烴）順、反環(huán)烷烴 受環(huán)的限制，受環(huán)的限制，鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)上取代基在空間的鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)上取代基在空間的位置不同，產(chǎn)生順反位置不同，產(chǎn)生順反( (幾何幾何) )異構(gòu)。異構(gòu)。順順(cis): 兩個取代基在環(huán)同側(cè)兩個取代基在環(huán)同側(cè)反反(trans): 兩個取代基在環(huán)異側(cè)兩個取代基在環(huán)異側(cè)HCH3H3CHHCH3H3CHCH3CH3H CH3 H3C H順順-1, 4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷 反反-1, 4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷b.p. 37 29CH3CH3HHCH3CH3HHHHHHl 雙環(huán)烴雙環(huán)烴分子的碳架中含有兩個碳環(huán)的烴。分子的碳

19、架中含有兩個碳環(huán)的烴。 聯(lián)環(huán)聯(lián)環(huán) 橋環(huán)橋環(huán) 螺環(huán)螺環(huán) 稠環(huán)稠環(huán)1）雙環(huán)橋環(huán)烴的命名）雙環(huán)橋環(huán)烴的命名2）螺環(huán)烴的命名）螺環(huán)烴的命名1）雙環(huán)橋環(huán)烴的命名）雙環(huán)橋環(huán)烴的命名橋頭碳原子橋頭碳原子：兩環(huán)共用的碳原子。：兩環(huán)共用的碳原子。橋橋：兩個橋頭碳原子之間的碳鏈或一個鍵。：兩個橋頭碳原子之間的碳鏈或一個鍵。二環(huán)二環(huán) 3.2.1 辛烷辛烷2,7,7-三甲基三甲基二環(huán)二環(huán)2.2.1 庚烷庚烷橋頭碳橋頭碳橋橋橋(3)(1)(2)12345672）螺環(huán)烴的命名）螺環(huán)烴的命名 螺原子螺原子：兩個碳環(huán)共用的碳原子：兩個碳環(huán)共用的碳原子 螺螺4.5癸烷癸烷 5-甲基螺甲基螺3.4辛烷辛烷 討論討論3,7,7-三

20、甲基二環(huán)三甲基二環(huán)4.1.0庚烷庚烷 2,8-二甲基二甲基-1-乙基二環(huán)乙基二環(huán)3.2.1 辛烷辛烷 螺原子123456789101234567小環(huán)化合物容易開環(huán)，并且三元環(huán)比四元環(huán)更容小環(huán)化合物容易開環(huán)，并且三元環(huán)比四元環(huán)更容易開環(huán)，而五元環(huán)、六元環(huán)相對穩(wěn)定。為什么？易開環(huán)，而五元環(huán)、六元環(huán)相對穩(wěn)定。為什么？ 鍵鍵 sp3 雜化，正常鍵角雜化，正常鍵角109.5 (拜爾張力拜爾張力) 與正常鍵角偏差而引起的張力。與正常鍵角偏差而引起的張力。環(huán)的穩(wěn)定性因素環(huán)的穩(wěn)定性因素 角張力角張力環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu):49.5o19.5o1.5o與正常鍵角偏差角度三元環(huán)四元環(huán) 五元環(huán)環(huán)烷烴2.6 小環(huán)環(huán)

21、烷烴的張力小環(huán)環(huán)烷烴的張力P.40近代結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為近代結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為: 成鍵原子軌道相互交蓋程度越大，則鍵越穩(wěn)定。成鍵原子軌道相互交蓋程度越大，則鍵越穩(wěn)定。 環(huán)丙烷成環(huán)碳原子的環(huán)丙烷成環(huán)碳原子的sp3雜化軌道未能形成最大程度交蓋。雜化軌道未能形成最大程度交蓋。CH3CH2109.5CH3CCC105.5C-C鍵長鍵長烷烴：烷烴： 0.154nm環(huán)丙烷：環(huán)丙烷：0.152nm彎曲鍵（香蕉鍵）彎曲鍵（香蕉鍵） 由鍵角偏差引起的張力由鍵角偏差引起的張力角張力角張力，角張力是影響環(huán)穩(wěn)，角張力是影響環(huán)穩(wěn) 定性的因素之一；定性的因素之一； 環(huán)丙烷分子中環(huán)丙烷分子中 C-C 鍵為彎曲鍵，存在張力，能量高；鍵為

22、彎曲鍵，存在張力，能量高； 環(huán)丙烷分子中的環(huán)丙烷分子中的 C-C 鍵易斷裂而發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。鍵易斷裂而發(fā)生開環(huán)反應(yīng)。 五元以上的環(huán)會不會因環(huán)數(shù)增大而不穩(wěn)定？五元以上的環(huán)會不會因環(huán)數(shù)增大而不穩(wěn)定？ 比較單位比較單位CH2的的燃燒熱燃燒熱( kJ/mol) 比烷烴比烷烴CH2高出的能量。高出的能量。環(huán)丙烷 環(huán)丁烷 環(huán)戊烷 環(huán)己烷 環(huán)庚烷 環(huán)辛烷 鏈狀烷烴 697.1 686.1 664.0 658.6 662.4 664.2 658.6kJ/mol*環(huán)丙烷環(huán)丙烷角張力（角張力（angle strain）：）： 環(huán)的角度與環(huán)的角度與sp3軌道夾軌道夾角差別引起的張力角差別引起的張力CCCHHHHHH1

23、04oHHHHHHHHHHHH123123C1-C2所有所有C- -H 鍵均為鍵均為重疊式構(gòu)象，重疊式構(gòu)象，有有扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力平面型平面型2.7 環(huán)丙烷的構(gòu)象環(huán)丙烷的構(gòu)象P.41 蝴蝶型蝴蝶型 信封型信封型環(huán)丁烷環(huán)丁烷 環(huán)戊烷環(huán)戊烷如果環(huán)己烷的如果環(huán)己烷的6 6個碳原子在同一平面上個碳原子在同一平面上: :l 將有角張力、扭轉(zhuǎn)張力將有角張力、扭轉(zhuǎn)張力120oHHHHHHHHHHHH環(huán)己烷不是平面型分子環(huán)己烷不是平面型分子2.8 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象P.42所以，環(huán)己烷碳架是折疊的。所以，環(huán)己烷碳架是折疊的。 a、椅型構(gòu)象、椅型構(gòu)象不存在扭轉(zhuǎn)張力、角張力不存在扭轉(zhuǎn)張力、角張力 存在扭轉(zhuǎn)張力

24、存在扭轉(zhuǎn)張力 扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力 因構(gòu)象排列導(dǎo)致的分子內(nèi)能升高因構(gòu)象排列導(dǎo)致的分子內(nèi)能升高 b、船型構(gòu)象、船型構(gòu)象 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：椅型構(gòu)象環(huán)己烷椅型構(gòu)象環(huán)己烷 船型構(gòu)象環(huán)己烷船型構(gòu)象環(huán)己烷 室溫下，平衡有利于室溫下，平衡有利于椅型構(gòu)象椅型構(gòu)象（優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象）。）。HHHHHHHHHHHH123456250pmHHHHHHHHHHHH183pm1234566HHHH12345HHHHHHHH612345HHHHHHHH之間距離均之間距離均大于大于H的的Van der Waals半徑之和半徑之和（2.40 ） 椅型椅型 船型船型 椅型椅型正確畫出相互平行的鍵！正確畫出相互平行的鍵！椅型構(gòu)象椅型

25、構(gòu)象的畫法：的畫法：畫畫a-鍵和鍵和 e-鍵鍵a a- -鍵鍵位位向向e e- -鍵鍵位位向向six axial(a-, 豎豎,直立直立) hydrogens six equatorial(e-,橫橫,平伏平伏) hydrogens 環(huán)己烷上的環(huán)己烷上的a-鍵和鍵和 e-鍵鍵:環(huán)己烷的其他構(gòu)象環(huán)己烷的其他構(gòu)象a 鍵e 鍵 a 鍵轉(zhuǎn)變成鍵轉(zhuǎn)變成e 鍵，鍵，e 鍵轉(zhuǎn)變成鍵轉(zhuǎn)變成a 鍵鍵 環(huán)上原子或基團(tuán)的空間關(guān)系保持環(huán)上原子或基團(tuán)的空間關(guān)系保持椅椅型型構(gòu)象翻轉(zhuǎn)：構(gòu)象翻轉(zhuǎn)：2.11 單取代環(huán)己烷的構(gòu)象單取代環(huán)己烷的構(gòu)象CH3CH3a e 5% 95% E=7.1kJ/mol平伏鍵甲基環(huán)己烷比直立鍵甲基

26、環(huán)己烷穩(wěn)定：平伏鍵甲基環(huán)己烷比直立鍵甲基環(huán)己烷穩(wěn)定：7.1 kJ/mol平衡有利于平衡有利于-CH3處于處于e 鍵的構(gòu)象鍵的構(gòu)象(優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象)。P.45RHHHHHHHHH3 3HHRH1 15 51 13 35 52.12 雙取代和多取代環(huán)己烷的構(gòu)象雙取代和多取代環(huán)己烷的構(gòu)象CH3CH3E=10.4 kJ/molCH3CH3C(CH3)3H3CHHHHCH3(CH3)3CHHHHP.46 e a 鍵型鍵型 a a 鍵型鍵型 e e 鍵型鍵型H3CCH3H3CCH3CH3CH3eaCH3CH3aeCH3CH3CH3CH3eeaa結(jié)論：結(jié)論：比較順式和反式比較順式和反式 1,4-二甲基環(huán)己

27、烷的穩(wěn)定性二甲基環(huán)己烷的穩(wěn)定性:反式反式 1,4-二甲基環(huán)己烷比順式二甲基環(huán)己烷比順式1,4-二甲基環(huán)己烷穩(wěn)定二甲基環(huán)己烷穩(wěn)定討論討論1. 指出下列構(gòu)象異構(gòu)體中哪一個是優(yōu)勢構(gòu)象。指出下列構(gòu)象異構(gòu)體中哪一個是優(yōu)勢構(gòu)象。CH3(CH3)3CC(CH3)3CH3討論討論2. 寫出化合物 的優(yōu)勢構(gòu)象OHCH3CH3OHCH3OH優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象、取代基在、取代基在 e 鍵上的構(gòu)象比在鍵上的構(gòu)象比在 a 鍵上的更穩(wěn)定；鍵上的更穩(wěn)定； 2、若有幾個取代基，、若有幾個取代基， e 鍵上取代基多的構(gòu)象穩(wěn)定；鍵上取代基多的構(gòu)象穩(wěn)定；、若、若a、 e 鍵上均有取代基，則大取代基在鍵上均有取代基，則大取代基在 e

28、鍵上鍵上的構(gòu)象穩(wěn)定。的構(gòu)象穩(wěn)定。2.13 多環(huán)分子的構(gòu)象多環(huán)分子的構(gòu)象十氫化萘的結(jié)構(gòu)十氫化萘的結(jié)構(gòu):二環(huán)二環(huán)4.4.0癸烷癸烷12345678HHHH 順十氫化萘順十氫化萘( (沸點沸點194) ) 反十氫化萘反十氫化萘( (沸點沸點185) )P.48HHHH順式順式十氫化萘的構(gòu)象十氫化萘的構(gòu)象 反式反式十氫化萘的構(gòu)象十氫化萘的構(gòu)象 反式比順式穩(wěn)定！反式比順式穩(wěn)定！ HHHH(a)HHHH(b)思考題思考題1、寫出順、寫出順-1,2,4-三甲基環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象。三甲基環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象。2、寫出順、寫出順-1,2-二甲基二甲基-3-反叔丁基環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象。反叔丁基環(huán)己烷的優(yōu)勢構(gòu)象。 Key:

29、 1、 2、HCH3HCH3H(CH3)3CCH3H3CHHCH3H2.14 飽和烴的來源與飽和烴的來源與制備制備石油的熱解石油的熱解催化裂化催化裂化催化重整（異構(gòu)化）催化重整（異構(gòu)化）餾分餾分 蒸餾溫度蒸餾溫度() 碳原子數(shù)碳原子數(shù) 用途用途氣體氣體 2040 C1C4 燃料燃料石油醚石油醚 30120 C5C8 溶劑溶劑汽油汽油 70200 C7C12 汽車、飛機燃料汽車、飛機燃料煤油煤油 200270 C12C16 燈油燈油柴油柴油 270340 C16C20 發(fā)動機燃料發(fā)動機燃料潤滑油、凡士林潤滑油、凡士林 300 C18C22 潤滑劑、軟膏潤滑劑、軟膏固體石蠟固體石蠟 不揮發(fā)不揮發(fā)

30、C25C34 蠟制品蠟制品瀝青瀝青 不揮發(fā)不揮發(fā) C30以上以上 公路及建筑公路及建筑石油組分石油組分l 烷烴烷烴的天然的天然來源來源石油分餾產(chǎn)物、天然氣石油分餾產(chǎn)物、天然氣P.502.14.1 開鏈烷烴的制備開鏈烷烴的制備2.14.1 開鏈烷烴的制備開鏈烷烴的制備 烯烴的氫化：烯烴的氫化： Corey-House 反應(yīng)：反應(yīng)：RXRLiR2CuLiRXCuXLiRRBrC5H11BrLiCuI1)2) 2CuLil Corey-House 反應(yīng)反應(yīng)l 烯烴的氫化烯烴的氫化 25CH3CH CHCH3 H2 CH3CH2CH2CH3+Ni, 乙醇5MPa,25CH3CH CHCH3 H2 CH

31、3CH2CH2CH3+Ni, 乙醇5MPa,P.50RXRRNaRRRRRX+RXNaRR+l Wurtz 反應(yīng)反應(yīng)BrC4H9BrCH2CH2CH2CH3+NaMgRMgXH3O+RXRHl Grignard 反應(yīng)反應(yīng)2.14.2 環(huán)烷烴的制備環(huán)烷烴的制備Diels-Alder雙烯合成法（參見雙烯合成法（參見5.8.2）P.52 2.15 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)CH4: 溫室效應(yīng)是溫室效應(yīng)是CO2的的21倍，目前含量是倍，目前含量是CO2的的 1/200；大氣中壽命；大氣中壽命12年（年（ CO2 100年）。年）。來源來源：填埋場：填埋場; 天然氣管道；采煤；水稻；糞便；天然氣管道；

32、采煤；水稻；糞便； 反芻動物腸氣反芻動物腸氣P.531、沸點、沸點：液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時的溫度。：液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時的溫度。 1）沸點隨著分子量的增加而提高）沸點隨著分子量的增加而提高; 常溫常壓下直鏈烷烴：常溫常壓下直鏈烷烴： C1C4 氣體氣體 ； C5C16 液體液體 ； C17以上以上 固體固體 2）支鏈烷烴支鏈烷烴比相同分子量的直鏈烷烴的沸點比相同分子量的直鏈烷烴的沸點低低。2、熔點、熔點： 1）分子量增加，熔點增加）分子量增加，熔點增加; 2）分子對稱性越好，熔點越高。）分子對稱性越好，熔點越高。 正戊烷正戊烷 異戊烷異戊烷 新戊烷新戊烷 b.p. 36.1 27

33、.9 9.5碳原子數(shù)碳原子數(shù)b.p.m.p.戊烷戊烷: 次次 低低 高高 (對稱對稱)2.16 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì)常溫常壓下：烷烴很穩(wěn)定，與鹽酸、硫酸、氫氧化常溫常壓下：烷烴很穩(wěn)定，與鹽酸、硫酸、氫氧化 鈉等強酸堿，高錳酸鉀，硝酸等強氧化劑鈉等強酸堿，高錳酸鉀，硝酸等強氧化劑不發(fā)生化不發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)。學(xué)反應(yīng)。烷烴在空氣中燃燒產(chǎn)生烷烴在空氣中燃燒產(chǎn)生CO2、H2O并放出熱量。并放出熱量。P.55 完全氧化反應(yīng)：完全氧化反應(yīng)： (提供熱能) 同時放出大量的熱量同時放出大量的熱量 CnH2n+2+3n+12()O2nCO2 (n+1)+H2O2.16.1 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化氧化 分子中失

34、去分子中失去H，或加入，或加入O。還原還原 分子中得到分子中得到H，或失去，或失去O。 不完全氧化反應(yīng)：不完全氧化反應(yīng)：(控制氧的量)CH4 O2C 2H2O+橡膠、塑料的填料，黑色油漆及印刷油墨等碳黑碳黑CH4 + H2O850NiCO + 3H26CH4 + O21 5002HCCH+ 2CO + 10H2甲烷與氧高溫反應(yīng)：甲烷與氧高溫反應(yīng)：甲烷與水蒸氣高溫反應(yīng)：甲烷與水蒸氣高溫反應(yīng)： 合成氣合成氣(一氧化碳與氫的混合物)乙炔乙炔P.55 工業(yè)上控制氧化和催化條件，烷烴經(jīng)部分氧化可轉(zhuǎn)換為工業(yè)上控制氧化和催化條件，烷烴經(jīng)部分氧化可轉(zhuǎn)換為醇醇、醛醛、酸酸等一系等列含氧化合物。這是工業(yè)上制備含氧

35、有機化學(xué)品的一個等一系等列含氧化合物。這是工業(yè)上制備含氧有機化學(xué)品的一個重要方法。例如：重要方法。例如： CH4 + O2NO600HCHO + H2O CH3CH2CH2CH3 + 25O2催化劑2CH3COOH + H2ORCH2CH2R + 25O2MnO2110RCOOH + R COOH + H2O2.16.2 熱解反應(yīng)熱解反應(yīng) 在無氧、高溫（攝氏八百度左右），重油裂化得汽油；深在無氧、高溫（攝氏八百度左右），重油裂化得汽油；深度熱裂解得乙烯、丙烯、丁烯。度熱裂解得乙烯、丙烯、丁烯。P.56 烷烴的異構(gòu)化烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)反應(yīng) 化合物從一種異構(gòu)體轉(zhuǎn)變成另一種異構(gòu)體化合物從一種異構(gòu)體轉(zhuǎn)變

36、成另一種異構(gòu)體 的反應(yīng)。的反應(yīng)。 CH3CH2CH2CH3AlCl3, HCl90 95 ,1 2MPaCH3CHCH3CH3有支鏈的烷烴、烯烴及某些芳烴常具有較好的抗震性。有支鏈的烷烴、烯烴及某些芳烴常具有較好的抗震性。 提高氣油質(zhì)量（異構(gòu)化程度高，辛烷值高）提高氣油質(zhì)量（異構(gòu)化程度高，辛烷值高）2.16.3 磺化和硝化反應(yīng)磺化和硝化反應(yīng)P.57十二烷基磺酸鈉十二烷基磺酸鈉-合成洗滌劑合成洗滌劑+C12H26SO2Cl2C12H25SO2ClHClC12H25SO2OHC12H25SO3NaH2ONa2CO3烷烴烷烴磺化磺化:H2SO4HOSO2OHRSO2Cl 磺酰氯HOSO2硫酰基RSO

37、3H烷基磺酸SO2Cl2硫酰氯RSO2磺?；?硝基烷烴混合物硝基烷烴混合物 (可燃，毒性大可燃，毒性大) 工業(yè)上用作溶劑，可溶醋酸纖維、合成橡膠工業(yè)上用作溶劑，可溶醋酸纖維、合成橡膠+CH3CH2CH3HNO3CH3CH2CH2NO2CH3CHCH3NO2CH3CH2NO2CH3NO240%25%25%10%420 C烷烴烷烴硝化硝化:2.16.4 鹵化反應(yīng)鹵化反應(yīng)鹵素與甲烷的反應(yīng)活性次序為：鹵素與甲烷的反應(yīng)活性次序為：F2Cl2Br2I2P.57C4H10 +F2C+HFC4H10 +Cl2C+HCl日光CH3I+HICH4+I2劇烈劇烈爆炸爆炸難進(jìn)行難進(jìn)行CH4 +Br2CH3Br+HBr

38、光平緩可控制平緩可控制 鍵鍵 穩(wěn)定穩(wěn)定 鍵鍵 易加成、聚合、氧化易加成、聚合、氧化環(huán)烷烴中全部單鍵，環(huán)烷烴是否穩(wěn)定？環(huán)烷烴中全部單鍵，環(huán)烷烴是否穩(wěn)定？問題：問題：環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)：環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)：2.16.5 環(huán)烷烴的開環(huán)和取代反應(yīng)環(huán)烷烴的開環(huán)和取代反應(yīng)P.58rt.H2Ni30H2Ni200CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3H2Ni300催化氫化催化氫化 加成（加成（X2、HX）反應(yīng)）反應(yīng)Br2Br2r.t.BrCH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2CH2Br環(huán)戊烷、環(huán)己烷及更高級的環(huán)烷烴很難發(fā)生加成反環(huán)戊烷、環(huán)己烷及更高級的環(huán)烷烴很難發(fā)生加成反

39、應(yīng)應(yīng)l 環(huán)烷烴的開環(huán)反應(yīng)環(huán)烷烴的開環(huán)反應(yīng)CH3CCH3CHCH2CH3+HBrCH3C CH CH3CH3Br CH2H1、環(huán)的破裂發(fā)生在含氫最多和含氫最少的兩個、環(huán)的破裂發(fā)生在含氫最多和含氫最少的兩個C 原子之間；原子之間；2、鹵原子加到有取代基的鹵原子加到有取代基的C原子上。原子上。HBrCH3CH2CH2BrBr2光或Br2光或BrBr自由基取代反應(yīng)自由基取代反應(yīng)l 環(huán)烷烴的取代反應(yīng)環(huán)烷烴的取代反應(yīng)環(huán)烷烴不易被氧化環(huán)烷烴不易被氧化C CKMnO4褪色KMnO4r.t.COOH+COOHKMnO4/H+e.g.*2.17 甲烷氯化反應(yīng)的機理甲烷氯化反應(yīng)的機理 自由基鏈?zhǔn)饺〈磻?yīng)自由基鏈?zhǔn)饺?/p>

40、代反應(yīng) 過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論 幾個主要實驗事實幾個主要實驗事實 甲烷和氯在暗處不起反應(yīng)，但若溫度超過甲烷和氯在暗處不起反應(yīng)，但若溫度超過250，雖在暗處也，雖在暗處也 能很快發(fā)生反應(yīng)。能很快發(fā)生反應(yīng)。 室溫時紫外光照射下也易發(fā)生反應(yīng)。室溫時紫外光照射下也易發(fā)生反應(yīng)。 在光引發(fā)的反應(yīng)中，每吸收一個光子可以得到幾千個氯烷分在光引發(fā)的反應(yīng)中，每吸收一個光子可以得到幾千個氯烷分 子。而引發(fā)反應(yīng)所需光的波長與引起氯分子均裂時所需的能子。而引發(fā)反應(yīng)所需光的波長與引起氯分子均裂時所需的能 量相對應(yīng)。量相對應(yīng)。 少量氧的存在會延遲反應(yīng)的發(fā)生，但過一段時間后，反應(yīng)又少量氧的存在會延遲反應(yīng)的發(fā)生，但過一段時間后，反應(yīng)又 可正常進(jìn)行，時間推遲的長短與氧氣的量有關(guān)。可正常進(jìn)行，時間推遲的長短與氧氣的量有關(guān)。 有乙烷及其衍生物產(chǎn)生。有乙烷及其衍生物產(chǎn)生。P.59鍵離解能鍵離解能 (KJ/mol) ： C-H 435 Cl-Cl 243 C-Cl 349 H-Cl 431 能夠很好地說明上述實驗事實且被廣為接受的甲烷氯代反應(yīng)能夠很好地說明上述實驗事實且被廣為接受的甲烷氯代反應(yīng)的歷程如下所示：的歷程如下所示： 鏈鎖反應(yīng)鏈鎖反應(yīng)(chain r