第二章烷烴新

第二章烷烴新第1頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1烴(hydrocarbon)的定義：由碳和氫兩種元素形成的有機(jī)物叫做烴，也叫碳?xì)浠衔?2.1烴簡(jiǎn)介第2頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2烴的分類：依據(jù)碳架分：烴(碳?xì)浠衔?開鏈烴環(huán)烴直鏈烴支鏈烴脂環(huán)烴雜環(huán)烴第3頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月依據(jù)碳原子的結(jié)合方式可分為：飽和烴(烷烴)(saturatedhydrocarbon):烷烴結(jié)構(gòu)中碳原子以單鍵和其它原子(CorH)相連;不飽和烴(unsaturatedhydrocarbron):不飽和烴中存在以多重鍵相連的碳原子;第5頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2同系列和同分異構(gòu)2.2.1烷烴的通式及相關(guān)概念第7頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月同系列：結(jié)構(gòu)相似、組成上相差一個(gè)或多個(gè)CH2的一系列化合物稱為同系列(homologousseries)

；同系物(homolog):同系列中的各化合物互稱為同系物；同系物的性質(zhì)相似；系(列)差：同系列中，兩個(gè)不同分子的相差的CH2單元的數(shù)目稱為系差；第8頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體(constitutionalisomerorstructuralisomers)：具有相同的分子式，但原子的連接順序不同的分子.第9頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月CH4C2H6C3H8無異構(gòu)體

C1~C3烷烴無異構(gòu)現(xiàn)象第10頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月C4H10C5H12

C6H14

C20H42

366,319235同分異構(gòu)體數(shù)同分異構(gòu)體C4以上烷烴出現(xiàn)同分異構(gòu)現(xiàn)象第11頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3有機(jī)化學(xué)中的異構(gòu)現(xiàn)象第12頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月例：烷烴同分異構(gòu)體的推導(dǎo):

C6H141.寫出這個(gè)烷烴的碳數(shù)最長的直鏈?zhǔn)?作為其一個(gè)異構(gòu)體:第13頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.寫出少一個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)阶鲋麈?，把一個(gè)碳當(dāng)作支鏈，依次取代支鏈碳上的氫：第14頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月3、再寫出少兩個(gè)碳原子的直鏈?zhǔn)?，把兩個(gè)原子當(dāng)作兩個(gè)支鏈或一個(gè)支鏈分別取代氫原子;第15頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月3.繼續(xù)減少主鏈的碳原子數(shù)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)與前述異構(gòu)體相同,忽略;第16頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月1

C（伯碳，一級(jí)碳）primarycarbon2

C（仲碳，二級(jí)碳）secondarycarbontertiarycarbon3

C（叔碳，三級(jí)碳）4

C（季碳，四級(jí)碳）quaternarycarbon1

H（伯氫）2

H（仲氫）3

H（叔氫）2.2.4碳原子的四種類型第17頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月例：分析下列化合物所含碳原子種類第18頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月碳原子種類的擴(kuò)展1

自由基（伯自由基）2

自由基（仲自由基）3

自由基（叔自由基）1碳負(fù)離子（伯碳負(fù)離子）3碳正離子（伯碳正離子）第19頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3烷烴的命名2.3.1普通命名法：十個(gè)碳以下的用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸加后綴“烷”;十個(gè)碳以上的用數(shù)字加“烷”.第20頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月中文名英文名乙烷甲烷丙烷ethanemethanepropane

碳原子數(shù)目+

烷；

英文命名用詞尾-

ane表示烷烴C1C2C3第21頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月

異構(gòu)詞頭用詞頭“正”、“異”和“新”等區(qū)分相應(yīng)的英文詞頭為

n-

(normal)、iso和neo（注意不加“-”）中文名英文名正丁烷異丁烷正戊烷異戊烷新戊烷n-butaneIso-butanen-pentaneIso-pentaneNeo-pentaneC4C5第22頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月C6正己烷異己烷新己烷n-hexaneIso-hexaneNeo-hexane中文名英文名如何命名？如何命名？第23頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月正庚烷正辛烷正壬烷正癸烷正十一烷正十二烷正十三烷正二十烷n-heptanen-octanen-nonanen-decanen-undecanen-dodecanen-tridecanen-eicosane碳原子數(shù)為10以上時(shí)用”大寫數(shù)字+烷”表示C7C8C9C10C11C12C13C20中文名英文名第24頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月普通命名法：異丁烷IUPAC命名法：2-甲基丙烷第25頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月烷基：烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后余下的部分.烷烴烷基第26頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月一些常見的烷基第27頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2IUPAC命名法(系統(tǒng)命名法)基本方法：1、選定一條最長碳鏈作為主鏈，主鏈碳原子上的其它基團(tuán)作為主鏈上的取代基，主鏈的命名與普通命名法相同；2、給取代基編號(hào)，使其位號(hào)最小；第30頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月3、在書寫烷烴名稱時(shí)，先寫次序低的取代基，后寫次序較高的取代基，數(shù)字及取代基之間用“-”線隔開.(英文名按取代基第一字母順序?qū)?.2,3-二甲基-3-氯-戊烷第31頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月例一.主鏈的選擇與編號(hào)：選擇最長碳鏈為主鏈，使取代基編號(hào)數(shù)字最小；第32頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月相同取代基合并用大寫數(shù)字表示.例二.主鏈的選擇與編號(hào)：當(dāng)主鏈上有幾個(gè)支鏈時(shí)，遵循最低序列,即編號(hào)中最先遇到位次較小者；第33頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月例三.取代基最多的鏈為主鏈，小基團(tuán)排在前面（英文以字母順序排列）第35頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月例四.主鏈上不同基團(tuán)編號(hào)相同時(shí)，使小取代基編號(hào)最??；第36頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月含支鏈的取代基的烴的命名仲丁基2-丁基1-甲基丙基2,7-二甲基-4-仲丁基辛烷2,7-二甲基-4-(2-丁基)辛烷2,7-二甲基-4-(1-甲基丙基)辛烷這樣選取主鏈及編號(hào)是否合適？第37頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月取代基的次序規(guī)則：次序規(guī)則來規(guī)定取代基的列出順序，次序較大的取代基為較優(yōu)基團(tuán)，命名時(shí)盡量列在較后：原子序數(shù)大的次序大，同位素中質(zhì)量高的次序大.如：I＞Br＞Cl＞S＞O＞C＞D＞H；第38頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月如果與母體相連的第一個(gè)原子相同，則比較與第一個(gè)原子相連的第二個(gè)原子，以此類推；第39頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月含有雙鍵或叁鍵的原子團(tuán)，可以認(rèn)為連有兩個(gè)或叁個(gè)相同的原子；第40頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3烷烴的結(jié)構(gòu)2.3.1烷烴結(jié)構(gòu)的表示方法第41頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2碳原子的SP3雜化圖示軌道電子云形狀第42頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3烷烴分子的成鍵甲烷分子中原子軌道重疊：4個(gè)C-Hσ鍵(SP3-S)；第43頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月乙烷分子中原子軌道重疊：6個(gè)C-Hσ鍵(SP3-S)，1個(gè)C-Cσ鍵(SP3-SP3)；乙烷骨架SP3-SP3σ鍵第44頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月σ鍵的電子云分布具有圓柱形的軸對(duì)稱，以σ鍵相連接的兩個(gè)原子可以繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)；第45頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4乙烷和丁烷的構(gòu)象2.4.1構(gòu)象概念構(gòu)象(conformation)：由于σ鍵能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中基團(tuán)的相對(duì)位置的不同形式.每一特定的構(gòu)象對(duì)應(yīng)的分子立體構(gòu)型叫一個(gè)構(gòu)象異構(gòu)體.第46頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月構(gòu)象異構(gòu)體有無限多，其中最穩(wěn)定的稱為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象；第47頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.2描述立體結(jié)構(gòu)的幾種方式傘形式鋸架式Newman投影式鋸架式又稱透視式；第48頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月投影式即紐曼投影式，在碳鍵軸向觀察，用圓圈表示近處的碳原子，其上連接的三個(gè)基團(tuán)用直線自圓心引出；第49頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.3乙烷的構(gòu)象乙烷的兩種極限構(gòu)象在構(gòu)象轉(zhuǎn)化時(shí)，盡管σ鍵能軸向旋轉(zhuǎn)，但由于鄰近基團(tuán)的位阻和排斥形成扭轉(zhuǎn)力，構(gòu)象之間轉(zhuǎn)化需要的能量稱扭轉(zhuǎn)能；第50頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月交叉式構(gòu)象staggered扭曲式構(gòu)象skewed重疊式構(gòu)象Eclipsed原子間距離最遠(yuǎn)內(nèi)能較低（最穩(wěn)定）（有無數(shù)個(gè)）小于兩個(gè)H的vonderwaals半徑（1.2?）之和，有排斥力vonderwaals排斥力，內(nèi)能較高（最不穩(wěn)定）第51頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月乙烷構(gòu)象轉(zhuǎn)換與勢(shì)能關(guān)系圖……旋轉(zhuǎn)中須克服能壘——扭轉(zhuǎn)張力電子云排斥相鄰兩H間的vonderwaals排斥力一般情況下(T>-250oC):單個(gè)乙烷分子：絕大部分時(shí)間在穩(wěn)定構(gòu)象式上。一群乙烷分子：某一時(shí)刻，絕大多數(shù)分子在穩(wěn)定的構(gòu)象式上。第52頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.4丁烷的構(gòu)象部分重疊式較不穩(wěn)定鄰位交叉式（gauche）較穩(wěn)定交叉式（anti）（反交叉式）最穩(wěn)定全重疊式最不穩(wěn)定鄰位交叉式（gauche）第53頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月丁烷構(gòu)象轉(zhuǎn)換與勢(shì)能關(guān)系圖第54頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月構(gòu)型異構(gòu)體不可轉(zhuǎn)換理論上可分離構(gòu)象異構(gòu)體可通過單鍵旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換一般無法分離2.4.5立體異構(gòu)體概述立體異構(gòu)體：由原子或基團(tuán)在空間的排列(或連接)方式不同所產(chǎn)生的異構(gòu)體(包括構(gòu)型異構(gòu)體和構(gòu)象異構(gòu)體).第55頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5烷烴的物理性質(zhì)物理常數(shù)：純物質(zhì)的物理性質(zhì)(熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度、折光率等)在一定條件下恒定不變.物理常數(shù)可用于鑒定物質(zhì)純度或定性鑒定；同系列中物質(zhì)的物理常數(shù)隨系差增加而單調(diào)遞變;第56頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月烷烴的物理常數(shù)：隨系差增加,熔、沸點(diǎn)升高：C1～C4氣體，C5～C17為液體，C18以上為固體；烷烴同分異構(gòu)體的熔沸點(diǎn)隨支鏈增多而降低；第57頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月烷烴的密度隨系差增加而增大,但都小于1；溶解性：不溶于水而溶于有機(jī)溶劑；第58頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的結(jié)構(gòu)

一般情況下烷烴不活潑、耐酸堿，常用作低極性溶劑；烷烴可與鹵素發(fā)生自由基取代反應(yīng)；sp3雜化已飽和不能加成低極性共價(jià)鍵H酸性小不易被置換第59頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6.1烷烴的鹵代反應(yīng)甲烷的鹵代反應(yīng)(氯代和溴代)甲烷的氯代反應(yīng)第60頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)特點(diǎn):反應(yīng)條件:需要光照或加熱；光照時(shí)吸收一個(gè)光子可產(chǎn)生幾千個(gè)氯甲烷(反應(yīng)有引發(fā)過程)；有O2存在時(shí)反應(yīng)延遲，過后正常.延遲時(shí)間與O2量有關(guān).第61頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)機(jī)理:包括三步過程；鏈引發(fā)：第62頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈增長：甲基自由基第63頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈增長過程可不斷地循環(huán)進(jìn)行;鏈增長過程是連串反應(yīng),能引起副反應(yīng);第64頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月鏈終止：自由基消失，反應(yīng)終止.第65頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月甲烷的氯代反應(yīng)機(jī)理的表達(dá)自由基中間體自由基型鏈反應(yīng)（chainreaction）第66頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月甲烷的氯代反應(yīng)機(jī)理的定速步驟DH(反應(yīng)熱)+7.5kJ/mol吸熱－112.9kJ/mol放熱決速步驟第67頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月甲烷的氯代反應(yīng)的勢(shì)能圖過渡態(tài):

勢(shì)能最高處的原子排列，Ea：活化能（activationenergy）；

DH:反應(yīng)熱第68頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月氯代反應(yīng)的選擇性氯代選擇性（25oC）：3oH:2oH:1oH=5.1

:

3.7

:

1只考慮氫原子的類型,忽略烷烴結(jié)構(gòu)的影響第69頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月不同類型自由基的相對(duì)穩(wěn)定性3o自由基較易生成自由基的相對(duì)穩(wěn)定性：3o>2o>