有機(jī)化學(xué)課件 第2章 烷烴2

1、第第2章章 烷烴烷烴本章基本要求：本章基本要求：1.1.掌握烷烴的結(jié)構(gòu)及命名；掌握烷烴的結(jié)構(gòu)及命名；2.2.掌握烷烴的物理性質(zhì)；掌握烷烴的物理性質(zhì)；3.3.掌握烷烴的重要化學(xué)性質(zhì)掌握烷烴的重要化學(xué)性質(zhì)鹵代反應(yīng)；鹵代反應(yīng)；4.4.掌握自由基取代反應(yīng)機(jī)理；自由基的活性掌握自由基取代反應(yīng)機(jī)理；自由基的活性及不同及不同氫的活性。氫的活性。第第2章章 烷烴烷烴2.1 烷烴的通式和同分異構(gòu)烷烴的通式和同分異構(gòu)v烴烴:分子中只含分子中只含C 、H兩種元素的有機(jī)化合物。兩種元素的有機(jī)化合物。v飽和烴飽和烴(烷烴烷烴):分子中所有的鍵均為單鍵的烴。分子中所有的鍵均為單鍵的烴。CCH3H3CCH3CH2CH CH

2、3CH3CH3CH2CH2CH3鏈烷烴鏈烷烴：環(huán)烷烴：環(huán)烷烴：烷烴烷烴CH3鏈烷烴通常也簡(jiǎn)稱為烷烴。鏈烷烴通常也簡(jiǎn)稱為烷烴。第第2章章 烷烴烷烴2.1.1 烷烴的通式烷烴的通式CHHHHCHHHCHHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHCHHCHHH烷烴的通式為烷烴的通式為：CnH2n+2（n1的正整數(shù)的正整數(shù)） 2.1.2 烷烴的同分異構(gòu)烷烴的同分異構(gòu)1.同分異構(gòu)體：分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物互同分異構(gòu)體：分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體。稱為同分異構(gòu)體。2.同分異構(gòu)現(xiàn)象：分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象。同分異構(gòu)現(xiàn)象：分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象。第第2章章 烷烴烷烴3.分子的構(gòu)造

3、：分子中各原子之間相互連接的順序分子的構(gòu)造：分子中各原子之間相互連接的順序和成鍵方式稱為分子的構(gòu)造。和成鍵方式稱為分子的構(gòu)造。4.構(gòu)造異構(gòu)體：分子式相同，構(gòu)造不同的化合物。構(gòu)造異構(gòu)體：分子式相同，構(gòu)造不同的化合物。CH3CH2CH2CH2CH3C5H12的構(gòu)造異構(gòu)體的構(gòu)造異構(gòu)體：CH3CHCH2CH3CH3CH3C CH3CH3CH3碳骨架異構(gòu)：由于分子的碳骨架不同而引起的構(gòu)造碳骨架異構(gòu)：由于分子的碳骨架不同而引起的構(gòu)造 異構(gòu)異構(gòu)。第第2章章 烷烴烷烴2.2 烷基的概念2.2.1 2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子 與伯、仲、叔碳原子相連的

4、氫原子分別稱為伯、與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子分別稱為伯、仲、叔氫原子，用仲、叔氫原子，用10H、20 H 、30 H表示表示。CHHHCHHCHCH3CCH3CH3CH310C20C30C40C10C10C第第2章章 烷烴烷烴2.2.2 烷基烷基烷基：從烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的基團(tuán)烷基：從烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的基團(tuán) 稱為烷基，用稱為烷基，用R-表示。常見的烷基有：表示。常見的烷基有：CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 甲基甲基 乙基乙基 (正正)丙基丙基(Me-) (Et-) (n-Pr-)(CH3)2CH CH3CH2CH2CH2 異丙基異丙基 (正正)丁基丁基

5、(i-Pr-) (n-Bu-) 第第2章章 烷烴烷烴 CH3CHCH2CH3 (CH3)2CHCH2 仲丁基仲丁基 異丁基異丁基 (s-Bu-) (i-Bu-)(CH3)3C 叔丁基叔丁基 (t-Bu-)第第2章章 烷烴烷烴2.3 烷烴的命名烷烴的命名2.3.1 2.3.1 普通命名法普通命名法1. 1. 1-10個(gè)碳的烷烴，用個(gè)碳的烷烴，用“甲、乙、丙、甲、乙、丙、壬、壬、癸癸”表示碳數(shù)。表示碳數(shù)。11個(gè)以上碳的烷烴，用十一、十二個(gè)以上碳的烷烴，用十一、十二十三十三等表示碳數(shù)，稱為等表示碳數(shù)，稱為“某烷某烷”。2. 2. 直鏈烷烴直鏈烷烴正某烷正某烷 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3(

6、CH2)10CH3 正己烷正己烷 正十二烷正十二烷 第第2章章 烷烴烷烴3. 支鏈烷烴支鏈烷烴 結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)為“CH3CH-直碳鏈直碳鏈”型的烷烴型的烷烴異某烷異某烷CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3異戊烷異戊烷異己烷異己烷 結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)為“CH3-C-直碳鏈直碳鏈”型的烷烴型的烷烴新某烷新某烷CH3CH3第第2章章 烷烴烷烴 CH3CCH3CH3CH3CH3CCH3CH3CH2CH3新戊烷新戊烷新己烷新己烷2.3.2 衍生命名法（自學(xué)）衍生命名法（自學(xué)）2.3.3 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 1.1.選主鏈：含有支鏈最多的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈，支選主鏈：含有支鏈最多的最長(zhǎng)碳

7、鏈為主鏈，支鏈為取代基。鏈為取代基。CH2CH2H3CCHH3CCH3CH2CHCH3CH2CH3CH3第第2章章 烷烴烷烴2.給主鏈編號(hào)：從離支鏈近的一端開始，給主鏈編給主鏈編號(hào)：從離支鏈近的一端開始，給主鏈編號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。取代基的位次號(hào)為與它號(hào)，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。取代基的位次號(hào)為與它相連的主鏈碳原子的編號(hào)。當(dāng)主鏈編號(hào)有幾種可相連的主鏈碳原子的編號(hào)。當(dāng)主鏈編號(hào)有幾種可能時(shí)，按能時(shí)，按“最低系列最低系列”原則編號(hào)，即順次逐項(xiàng)比原則編號(hào)，即順次逐項(xiàng)比較各系列的不同位次，最先遇到取代基的系列為較各系列的不同位次，最先遇到取代基的系列為最低系列。若從主鏈兩端編號(hào)，取代基的序號(hào)相最低系列。若從

8、主鏈兩端編號(hào)，取代基的序號(hào)相同時(shí)，按同時(shí)，按“次序規(guī)則次序規(guī)則”使較不優(yōu)的取代基占據(jù)較使較不優(yōu)的取代基占據(jù)較小的編號(hào)。小的編號(hào)。CH3CH2CH2CHCH3CH312345第第2章章 烷烴烷烴CH3CH2CHCCH3CH2CH3CH3CH2CH3123456CH3CH2CHCHCH3CH2CH3123456CH2CH3第第2章章 烷烴烷烴3.寫名稱：取代基位次寫名稱：取代基位次- -取代基個(gè)數(shù)取代基個(gè)數(shù)- -取代基名稱母取代基名稱母體名稱。母體名稱根據(jù)主鏈所含碳原子數(shù)目稱為體名稱。母體名稱根據(jù)主鏈所含碳原子數(shù)目稱為 “某烷某烷”。取代基的位次號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，。取代基的位次號(hào)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示

9、，相同取代基合并，用二、三、四等表示數(shù)目，并相同取代基合并，用二、三、四等表示數(shù)目，并逐個(gè)表明位次，位次號(hào)之間用逐個(gè)表明位次，位次號(hào)之間用“，”隔開。含多隔開。含多個(gè)不同取代基時(shí)，按個(gè)不同取代基時(shí)，按“次序規(guī)則次序規(guī)則”較優(yōu)基團(tuán)后列較優(yōu)基團(tuán)后列出。出。CH3CH2CHCHCH2CH2654321CH2CH3CH3CH374甲基甲基3乙基庚烷乙基庚烷 第第2章章 烷烴烷烴CH2CH2CHCHCH2CH2CH234567CH3CH31CH3CH3CH2CH2CH38CH3CHCCH2CH2CH3CH3654321CH3CH2CH34丙基丙基5異丙基辛烷異丙基辛烷2,3二甲基二甲基3乙基己烷乙基己烷

10、 第第2章章 烷烴烷烴CH2CH CH2CH2CH2CH2C234567CH21CH3CH28CH3H3CCH3CH39 3甲基甲基3,4二乙基壬烷二乙基壬烷 CH3CH2CHCCH3CH2CH3CH3CH2CH31234563,3二甲基二甲基4乙基己烷乙基己烷第第2章章 烷烴烷烴2.4 烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴的結(jié)構(gòu)2.4.1 2.4.1 碳碳碳碳 鍵的形成鍵的形成 1.1.碳原子的碳原子的2p2s1s電子電子躍遷躍遷2p2s1s基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)sp3-雜化態(tài)雜化態(tài)第第2章章 烷烴烷烴sp3雜化軌道 四個(gè)四個(gè)spsp3 3雜化軌道雜化軌道一個(gè)一個(gè)spsp3 3雜化軌道雜化軌道甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷的結(jié)構(gòu)

11、一個(gè)一個(gè)spsp3 3軌道中，軌道中，S S 軌道成分占軌道成分占1/41/4， p p 軌軌道成分占道成分占3/43/4。第第2章章 烷烴烷烴2. 鍵鍵 鍵：沿著成鍵原子的軌道對(duì)稱軸的方向以鍵：沿著成鍵原子的軌道對(duì)稱軸的方向以“頭對(duì)頭頭對(duì)頭”的方式相互重疊，在重疊區(qū)域內(nèi)共用自的方式相互重疊，在重疊區(qū)域內(nèi)共用自旋反平行的一對(duì)電子，所形成的共價(jià)鍵叫做旋反平行的一對(duì)電子，所形成的共價(jià)鍵叫做鍵鍵。 鍵的特點(diǎn)：電子云沿鍵軸近似于圓柱形對(duì)稱分鍵的特點(diǎn)：電子云沿鍵軸近似于圓柱形對(duì)稱分布；鍵比較牢固布；鍵比較牢固 ；可沿鍵軸；可沿鍵軸“自由自由”旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 甲烷分子中含有甲烷分子中含有4 4個(gè)個(gè)spsp3

12、 3-s -s 鍵，其它烷烴分鍵，其它烷烴分子中含有子中含有spsp3 3-s -s 鍵和鍵和spsp3 3-sp-sp3 3 鍵。鍵。第第2章章 烷烴烷烴2.4.2 烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象 由于由于鍵可以鍵可以“自由自由”旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)相鄰兩個(gè)碳旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)相鄰兩個(gè)碳原子圍繞原子圍繞鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，分子中的原子或基團(tuán)可鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，分子中的原子或基團(tuán)可以產(chǎn)生不同的空間排列形式，這種特定的排列形式以產(chǎn)生不同的空間排列形式，這種特定的排列形式稱為構(gòu)象。每一種排列形式為一種構(gòu)象。由單鍵旋稱為構(gòu)象。每一種排列形式為一種構(gòu)象。由單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為構(gòu)象異構(gòu)體。轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的異構(gòu)體稱為構(gòu)象異構(gòu)體。1. 1.

13、 乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 在乙烷分子中，固定一個(gè)甲基，使另一個(gè)甲基在乙烷分子中，固定一個(gè)甲基，使另一個(gè)甲基圍繞圍繞CC CC 鍵軸旋轉(zhuǎn)，則兩個(gè)甲基上的氫原子在鍵軸旋轉(zhuǎn)，則兩個(gè)甲基上的氫原子在空間的相對(duì)位置逐漸改變，從而產(chǎn)生了許多不同的空間的相對(duì)位置逐漸改變，從而產(chǎn)生了許多不同的第第2章章 烷烴烷烴空間排列形式，即不同的構(gòu)象。由于旋轉(zhuǎn)角可以無(wú)空間排列形式，即不同的構(gòu)象。由于旋轉(zhuǎn)角可以無(wú)窮小，故乙烷分子有無(wú)窮多個(gè)構(gòu)象。其中有兩種典窮小，故乙烷分子有無(wú)窮多個(gè)構(gòu)象。其中有兩種典型的極限構(gòu)象：重疊式構(gòu)象和交叉式構(gòu)象。構(gòu)象的型的極限構(gòu)象：重疊式構(gòu)象和交叉式構(gòu)象。構(gòu)象的表示方式有三種：表示方式有三種： 立體透

14、視式立體透視式 HCCHHHHHHCCHHHHH重疊式構(gòu)象重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象交叉式構(gòu)象第第2章章 烷烴烷烴 鋸架式鋸架式HHHHHHHHHHHH重疊式構(gòu)象重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象交叉式構(gòu)象第第2章章 烷烴烷烴 紐曼（紐曼（NewmanNewman）投影式）投影式HHHHHHHHHHHH重疊式構(gòu)象重疊式構(gòu)象交叉式構(gòu)象交叉式構(gòu)象第第2章章 烷烴烷烴乙烷不同構(gòu)象的能量變化：乙烷不同構(gòu)象的能量變化：第第2章章 烷烴烷烴2.丁烷的構(gòu)象丁烷的構(gòu)象 當(dāng)沿當(dāng)沿C C2 2CC3 3 鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)鍵鍵軸旋轉(zhuǎn)360360時(shí)，每旋時(shí)，每旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)6060，可以得到一種有代表性的構(gòu)象，可以產(chǎn)生，可以得到一種有代表性的構(gòu)象，可

15、以產(chǎn)生四種不同的極限構(gòu)象，即：四種不同的極限構(gòu)象，即：H H3 3C CC CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3C CH H3 3H HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH H全重疊式全重疊式鄰位交叉式鄰位交叉式部分重疊式部分重疊式對(duì)位交叉對(duì)位交叉式式第第2章章 烷烴烷烴丁烷不同構(gòu)象的能量變化丁烷不同構(gòu)象的能量變化：思考題：寫出丁烷沿思考題：寫出丁烷沿C1C2鍵軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的極限構(gòu)象。鍵軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的極限構(gòu)象。第第2章章 烷烴烷烴2.5 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì) 有機(jī)化合物的物

16、理性質(zhì)，通常指的是狀態(tài)、熔有機(jī)化合物的物理性質(zhì)，通常指的是狀態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度、折射率、相對(duì)密度和波譜性質(zhì)點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度、折射率、相對(duì)密度和波譜性質(zhì)等。純物質(zhì)的物理性質(zhì)在一定條件下是固定的，稱等。純物質(zhì)的物理性質(zhì)在一定條件下是固定的，稱為物理常數(shù)。通過(guò)物理常數(shù)的測(cè)定，可以對(duì)已知有為物理常數(shù)。通過(guò)物理常數(shù)的測(cè)定，可以對(duì)已知有機(jī)物進(jìn)行鑒定，也可以了解有機(jī)物的純度。利用物機(jī)物進(jìn)行鑒定，也可以了解有機(jī)物的純度。利用物理常數(shù)還可以確定有機(jī)物的分離方法。理常數(shù)還可以確定有機(jī)物的分離方法。2.5.1 2.5.1 沸點(diǎn)（沸點(diǎn)（b.p.b.p.）1.1.直鏈烷烴直鏈烷烴 M M，b.pb.p第第2章章 烷

17、烴烷烴2. . 同碳數(shù)支鏈烷烴同碳數(shù)支鏈烷烴 支鏈支鏈，b.p.b.p.。 支鏈數(shù)相同：對(duì)稱性支鏈數(shù)相同：對(duì)稱性，b.p.b.p.。CH3CH2CH2CH2CH3(CH3)2CHCH2CH3(CH3)4C36.1 C.27.9 C.9.5 C.b.p.b.p.CH3CHCHCH3CH3CH3CH3CCH3CH3CH2CH358 C.49.7 C.第第2章章 烷烴烷烴小結(jié)小結(jié)：沸點(diǎn)高低的判斷方法沸點(diǎn)高低的判斷方法A A：碳原子數(shù)目：碳原子數(shù)目-數(shù)目數(shù)目，b.p.b.p.； B B：碳原子數(shù)目相同：碳原子數(shù)目相同-支鏈支鏈，b.p.b.p.；C C：支鏈數(shù)目相同：支鏈數(shù)目相同-對(duì)稱性對(duì)稱性，b.p

18、.b.p.。2.5.2 2.5.2 熔點(diǎn)熔點(diǎn)(m.p.)(m.p.)1. 1. 直鏈烷烴直鏈烷烴 M M，m.p.m.p.(C(C3 3以后以后) )。 第第2章章 烷烴烷烴 含偶數(shù)個(gè)含偶數(shù)個(gè)C C，m.p.m.p.的多；含奇數(shù)個(gè)的多；含奇數(shù)個(gè)C C，m.p.m.p.的少。從而形成了的少。從而形成了“偶上奇下偶上奇下”兩條曲線兩條曲線。 第第2章章 烷烴烷烴2. 支鏈烷烴支鏈烷烴 M M相同時(shí)，一般支鏈烷烴的相同時(shí)，一般支鏈烷烴的m.p.m.p. 仲氫仲氫 伯氫伯氫不同類型不同類型H H原子反應(yīng)活性不同的原因：原子反應(yīng)活性不同的原因：各類各類CHCH鍵鍵的離解能不同。的離解能不同。 CH3H 439.3 （kJmol-1） 解離能解離能 CHCH3 3CHCH2 2H 410.0 H 410.0 （kJkJmolmol-1-1） 反應(yīng)活性反應(yīng)活性(CH3)2CHH 397.5 （kJmol-1）(CH3)3CH 380.7 （kJmol-1）第第2章章 烷烴烷烴 顯然，自由基形成的難易應(yīng)為：顯然，自由基形成的難易應(yīng)為： 容易形成的自由基，一定是穩(wěn)定的自由基。容易形成的自由基，一定是穩(wěn)定的自由基。所所以自由基的