有机化学烷烃.ppt

碳氢化合物（C、H）Hydrocarbon （烃）,链烃: 烷烃. 烯烃. 炔烃 烃｛环烃: 脂环烃. 芳香烃,Chapter 2 Alkanes and Cycloalkane第二章 烷烃和环烷烃,一、通式与同系列: CnH2n+2,,二、烷烃的结构,,C-H单键、C-C单键，C为SP3杂化，空间正四面体形状第一节 烷烃,,1. SP3杂化,,,,SP3杂化轨道,空间正四面体结构,键角：109.5°,甲烷(CH4)的成键示意图,C-H σ 键: S-SP3沿键轴方向重叠,C-H  键: S-SP3 , C-C  键: SP3-SP3,2、σ键：轨道沿键轴的方向头碰头重叠（交盖）而成σ键可以任意旋转三、同分异构现象,结构异构 （构造异构）,立体 异构,链异构 位置异构 官能团异构,构象异构构型异构,C1~C3烷烃无异构现象,1. 碳链异构,C4 以上烷烃出现同分异构现象,C4H10,C5H12,C6H14,C20H42,366,319,同分异构体数,2,3,5,,,,碳原子的四种类型,1 C（伯碳，一级碳）,primary carbon,2 C （仲碳，二级碳）,secondary carbon,tertiary carbon,3 C （叔碳，三级碳）,4 C （季碳，四级碳）,quaternary carbon,,,,,,1 H（伯氢）,2 H（仲氢）,3 H（叔氢）,,,,分析下列化合物所含碳原子种类,碳原子种类的扩展,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碳负离子 （伯碳负离子）,3碳正离子 （叔碳正离子）,2. 构象异构,构象是一个分子在空间的立体形象。

因C-C单键的旋转而使分子内非键合 原子或原子团出现不同的空间排列方 式叫构象异构描述立体结构的几种方式,伞形式,锯架式,Newman投影式,透视式,① 乙烷的构象,键电子云排斥， von der waals排斥力，内能较高（最不稳定）,交叉式构象,扭曲式构象,重叠式构象,staggered conformer,skewed conformer,eclipsed conformer,原子间距离最远 内能较低 （最稳定）,,乙烷构象转换与势能关系图,② 丁烷的构象,对位交叉式,全重叠式,邻位交叉式,部分重叠式,部分重叠式,邻位交叉式,,丁烷构象转换与势能关系图,四种构象稳定性次序：,对位交叉 > 邻位交叉 > 部分重叠 > 全重叠,③ 其它烷烃的构象,练习：写出围绕戊烷C1~C2和围绕戊烷 C2~C3之间σ键旋转的典型构象，用纽 曼投影式和锯架式表示，并指出其优势 构象C1~C2:,C2~C3:,练习：把下列三个透视式写成纽曼投影式，并判断它们是不是同一化合物练习：把下列纽曼投影式写成透视式，并判断它们是不是同一化合物普通命名法用于简单化合物的命名IUPAC命名法（系统命名法） IUPAC: 国际纯粹与应用化学联合会 International Union of Pure and Applied Chemistry,四、 烷烃的命名,（一） 普通命名法只适用于直链及第二位碳上有甲基的烷烃,1. 按碳原子数称某烷（包括侧链） 中文：十个碳以内用天干表示,十个碳以上用十一烷、十二烷等大写数字表示,英文：C1 ~ C10,2. 为区别异构体规定,① 直链烷烃 ：正某烷 （n）,② 链端第二位碳连一个甲基 ：异某烷 （iso）,n-pentane,isopentane,③ 链端第二位碳连两个甲基 ：新某烷 （neo）,neopentane,C6,正己烷,异己烷,新己烷,普通命名法 ×,普通命名法 ×,（二）系统命名法 （IUPAC）,1、烷基的命名：,烷基：烷烃去掉一个氢原子后留下的原子团。

烷烃,烷基,,一些常见的烷基,,,,2、化合物的命名,命名原则：1）选主链 2）编号 3）命名,最长碳链为主链 取代基编号数最小,4-ethyloctane,5-ethyloctane ×,等长碳链时： 取代基最多的链为主链 小基团写在前面（英文以字母顺序排列）,不同基团编号相同时，使小取代基编号最小,,相同取代基合并用大写数字表示（英文表示基团数目用词头 di, tri, tetra, 表示）,3-甲基-6（1，1-二甲基丙基）癸烷,1、物态,五、物理性质,2、沸点（b.p.）,3、熔点（m.p.）,4、比重、溶解度,5、波谱性质:,（1） 核磁共振氢谱： 烷烃C-H键为非极性键，其化学位移 δ 在0.9~1.8之间 2）红外光谱： 烷烃特征吸收峰主要是C-H键： 伸缩振动：3000～2850cm-1 弯曲振动：1465～1340 cm-1,,,,,（3）质谱： 除分子离子峰外，还可以产生不同碳数的碎片离子，一般直链烷烃质/荷比为M-15,M-29,M-43……六、化学性质,1、烷烃的燃烧----氧化反应,2、热裂反应（催化裂解）,燃烧——作为燃料 燃烧热（ΔH ):一摩尔烷烃完全燃烧所放出的热量。

反映了烷烃异构体的稳定性3、卤代反应（重点）,反应机理：（ reaction machanism）自由基取代,（1）甲烷的氯代,什么是反应机理（反应历程）： 反应机理是对反应过程的详细描述，应解释以下问题：,反应条件起什么作用？决速步骤是哪一步？副产物是如何生成的？,反应是如何开始的？产物生成的合理途径？经过了什么中间体？,,,,自由基型链反应（chain reaction）,甲烷的氯代反应机理的表达,甲烷氯代的势能变化图,过渡态: 势能最高处的原子排列，,,,中间体：反应中生成的寿命较短的离子或自由基，中间体一般很活泼，但可通过实验方法观察到对比:,过渡态：反应物转变为产物的中间状态，（推测的）势能最高处的原子排列，寿命= 0，无法测得2) 其他烷烃的卤代,1,2,3,4,1°H,3º H,2º H,1º H,33.5%,22%,28%,16.5%,（a）H的相对活性：（产率/H的个数）叔H > 仲H > 伯H > 甲基 H,C-H键均裂的解离能：,自由基的相对稳定性： 苄基型（烯丙基型）〉叔 > 仲 > 伯 > 甲基,（b）卤素的活性：F2 > Cl2 > Br2 > I2,氯代：叔H ：仲H ：伯H = 5：4：1 溴代：叔H ：仲H ：伯H = 1600:82:1,总结：烷烃卤代反应的选择性,② 不同卤素的反应选择性: 溴代 > 氯代,③ 合成上的应用价值： 溴代 > 氯代 （反应的选择性好，可得到较高纯度的产物）,苄基型（烯丙基型） > 3o H > 2o H > 1o H > CH4 (温度升高，选择性变差),① 卤代反应中不同类型氢的反应活性,自由基反应的特征：,,在光照、加热或过氧化物存在的条件下进行；有自由基中间体生成（均裂反应）.,自由基的结构:,碳为sp2杂化，未杂化的p轨道上有一个单电子。

写出下面分子中均裂每个C-C键所形成烷基自由基的结构式,并比较它们的相对稳定性。