1 / 39

第二章 烷烃

有机化学. 第二章 烷烃. 一、烷烃的结构 二、同系列及同分异构现象 三、烷烃的命名 四、烷烃的构象 五，烷烃的性质. 一、烷烃的结构. 只由碳和氢两种元素组成的有机化合物叫碳氢化合物，简称烃。. 1. 碳原子的四面体概念. 构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。 van’t Hoff 和 Le Bel 同时提出碳正四面体的概念，他们认为碳原子相连的四个原子或原子团，不是在一个平面上，而是在空间分布成四面体。碳原于位于四面体的中心，四个原子或原子团在四面体的定点上。. 2. 甲烷的结构. 棍球模型（ Kekule 模型）.

moses-barton
Download Presentation

第二章 烷烃

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 有机化学 第二章 烷烃 一、烷烃的结构 二、同系列及同分异构现象 三、烷烃的命名 四、烷烃的构象 五，烷烃的性质

  2. 一、烷烃的结构 只由碳和氢两种元素组成的有机化合物叫碳氢化合物，简称烃。

  3. 1.碳原子的四面体概念 构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。 van’t Hoff和Le Bel同时提出碳正四面体的概念，他们认为碳原子相连的四个原子或原子团，不是在一个平面上，而是在空间分布成四面体。碳原于位于四面体的中心，四个原子或原子团在四面体的定点上。

  4. 2.甲烷的结构 棍球模型（Kekule模型） 泥球模型（Stuart） 正四面体构性 C－H键长：0.109nm ∠HCH＝109.28‘

  5. 3.碳的sp3杂化 原子轨道杂化理论设想碳原子在形成烷烃时，碳原子的2s轨道中的一个电 子跃迂到2p轨道上去，碳就有了四价。 杂化轨道理论还认为，这四个轨道能量上相等。

  6. sp3杂化轨道示意图

  7. 二、同系列及同分异构现象 1、同系列 烷烃的通式为：CnH2n+2 凡具有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着 碳原子数的增加而有规律的变化的化合物系列称同系列。同系列中 的化合物互称为同系物。 2、同分异构 具有相同的分子式，但属于不同结构的物质，彼此互为同分异构体。 这种异构是由于分子中碳原子的排列方式不同引起的，称为构造异构。

  8. 丁烷的同分异构体： 戊烷的同分异构体 随着碳原子数的增加，烷烃的异构体的数目也迅速增加。

  9. 3、构造式 平面投影式即构造式 构造式 简式

  10. 4、碳原子的级数 通常直接和一个碳原子相连的碳称为伯（primary）碳，又称第一（1°）碳； 直接和两个碳原子相连的碳称为仲（secondary）碳，又称第二（2°）碳； 直接和三个碳原子相连的碳称为叔（tertiary）碳，又称第三（3°）碳； 直接和四个碳原子相连的碳称为季（quaternary）碳，又称第四（4°）碳； 与伯、仲、叔碳相连的氢分别称为伯氢、仲氢、叔氢。

  11. 三、 烷烃的命名 1、普通命名法 较简单的烷烃往往采用普通命名法。含1～10个碳的烷烃，词首采用甲、乙、 丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。从十一起用数字表示。称十一烷， 十二烷等。 对于简单的异构体烷烃，往往采用正（normal），异（iso）， 新（neo）词头表示。 正（n）表示直链烷烃； 异（i）表示一端有 结构的烷烃 新（neo）表示含有 结构的烷烃

  12. 2、系统命名法（IUPAC法） （1）基的命名 烷烃中去掉一个氢生成的一价原子团称为烷基，通式为CnH2n+1， 常用R－表示。

  13. （2）命名原则 （i）直链烷烃命名时不需要加正字，根据碳原子的个数叫某烷。 （ii）把支链烷烃作为直链烷烃的衍生物命名。选择最长的碳链 为主链，看作母体，称为某烷。主链外的支链作为取代基。 如果出现来两个等长的碳链，则选取代基多的为主链。 1 2 2是正确的选择

  14. （iii）从最接近取代基的一端开始，用阿拉伯数字（1，2，3…）对主链（iii）从最接近取代基的一端开始，用阿拉伯数字（1，2，3…）对主链 碳进行编号，使取代基编号依次最小。将取代基的位置（用阿拉伯数字 表示）和名称写在母体名称的前面。阿拉伯数字与汉字之间加一“－”， 读作位。 有几个相同的取代基时，应并作在一起，其数目用汉字表示，表示取代基位置的两个或几个阿拉伯数字之间应加一逗号。

  15. （iv）在选择最长碳链作为主链时，若有两种可能，应选择取代基最多的碳链。（iv）在选择最长碳链作为主链时，若有两种可能，应选择取代基最多的碳链。

  16. 四、烷烃的构象 由于键的自由旋转而产生的无数空间形象，称为构象。 它们形成的异构体，称为构象异构体。 为了直观地表示烷烃的立体形象，常用透视式和 纽曼式表示。 1、乙烷的构象 乙烷有两种典型构象：交叉式和重叠式。

  17. 重叠式构象 交叉式构象 纽曼式 楔形透视式 锯架透视式

  18. 乙烷的位能与构象关系图

  19. 2、丁烷的构象

  20. 丁烷的位能与构象关系图

  21. 3、高级烷烃的构象 己烷 戊烷 在气态和液态下，各种构象迅速互相转变，而在晶体中，分子排列在刚性的晶格中，运动受到阻碍，因此不发生构象的转变。直链烷烃 在晶体中，碳链排列称锯齿形。

  22. 五，烷烃的性质 1、烷烃的物理性质 • 外 观：　状态 颜色 气味 • 物理常数：　沸点（bp) 　熔点（mp) • 　折光率（n) 　旋光度[α]λ • 　　密度（D) 溶解度 • 偶极矩（μ）　光谱特征

  23. （一）熔点 熔点高低取决于分子间的作用力 和晶格堆积的密集度。 烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大 而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳 烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。 偶数碳 奇数碳

  24. （二）沸点 沸点大小取决于分子间的作用力 烷烃沸点的特点 　　　　　　（1）沸点一般很低。 　　　　　　（非极性，只有色散力） 　　　　　　（2）随相对分子质量增大而增大。 　　　　　　（运动能量增大，范德华引力增大） 　　　　　　（3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。 　　　　　　（叉链多，分子不易接近）

  25. 分子间接触面积大 作用力强 bp：36℃ 分子间接触面积小 作用力弱 bp：9.5℃

  26. （三） 密度 烷烃的密度均小于1（0.424-0.780）。 （四） 饱和烃的偶极矩 偶极矩均为0。 （五）溶解度 烷烃不溶于水，溶于非极性溶剂。 烷烃异构体的熔点、沸点规律 支链较多烷烃：熔点高、沸点低 支链较少烷烃：沸点高、熔点低

  27. 2、化学性质 （1）卤代反应 （i）甲烷的氯代 链引发 反应机理 链增长 H= 7. 5KJ/mol Ea=16.7 KJ/mol  H= -112. 9 KJ/mol Ea=8. 3 KJ/mol 链终止

  28. = 过渡态理论 任何一个化学反应都要经过一个过渡态才能完成。 过渡态的特点: （1）能量高。 （2）极不稳定，不能分离得到。 （3）旧键未完全断开，新键未完全形成。

  29. （ii） 甲烷卤代反应活性的比较 X + CH3-H  CH3 + H-X H (KJ/mol) Ea (KJ/mol) F Cl Br I 568.2 431.8 366.1 298.3 439.3 -128.9 +7.5 +73.2 +141 +4.2 +16.7 +75.3 > +141 总反应热 (KJ/moL)：F(-426.8) Cl(-104.6) Br(-30.96) I(53.97) 1. 氟代反应难以控制。 2. 碘代反应一般不用，碘自由基是不活泼的自由基。 3. 氯代和溴代反应常用，氯代比溴化反应快5万倍。

  30. 氯代 V : V : V = 1 : 4 : 5.3 1oH 2oH 3oH （iii）烷烃氯代反应的选择性 V : V = 28/6 : 72/4 = 1 : 4 1oH 2oH V : V = 63/9 : 37/1 = 1 : 5.3 1oH 3oH

  31. （iv） 烷烃溴代反应的选择性 溴化 V : V : V = 1 : 82 : 1600 1oH 2oH 3oH 氯代反应和溴化反应都有选择性，但溴代反应的选择性 比氯代反应高得多。

  32. （2）自由基反应 带有孤电子的原子或原子团称为自由基。　　　含有孤电子碳的体系称为碳自由基。 自由基的定义 一级碳自由基 二级碳自由基 三级碳自由基 自由基的结构特点 三种可能的结构：（1）刚性角锥体，（2）迅速翻转的角锥体，（3）平面型。

  33. 自由基的产生 热均裂产生 光 辐射均裂产生 单电子转移的氧化还原反应产生 H2O2 + Fe2+ HO• + HO- + Fe3+ RCOO- RCOO • -e- 电解

  34. 自由基的稳定性 均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。 键解离能越小，形成的自由基越稳定。 苯甲基自由基 稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基 乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基

  35. （3）氧化反应（燃烧） 燃烧热：纯粹的烷烃完全燃烧所放出的热称为燃烧热。 直链烷烃每增加一个CH2，燃烧热平均约增加655KJ/mol。

  36. 燃烧热越小，烷烃越稳定。 （4）热裂反应 化合物在高温和没有氧气存在下所发生的分解反应称为热裂（pyrolysis）。

More Related