第02章烷烃和环烷烃教材课程.ppt

第第2 2章章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃一、烷烃的结构sp3 CH4 1、甲烷?甲烷分子的形成+ 4第一节 烷烃2.乙烷分子（CH3-CH3）的形成、烷烃的通式、同系列和同系物通式：Note: SP3杂化； 键的特点；同系列：结构相似，组成相差一个或多个CH2C1 C2 C3、C4、C5 C6、C7 C8 C9 432121CHCH2CH2CH2CH2CH3CH3CCH3123456789骨架式试指出各碳原子的类型想一想1烷烃的英文名称 三 、烷烃的命名法甲烷 methane乙烷 ethane丙烷 propane丁烷 butane戊烷 pentane己烷 hexane 庚烷 heptane辛烷 octane壬烷 nonane癸烷 decane 2普通命名法CH3CH2CH2CH2CH2CH3 n-己烷正己烷n-hexaneisohexane 异己烷正、异、新正 normal n- 异 iso-3. 常见的烷基 -ane -yl新己烷neohexaneCH3- methyl Me 甲基CH3CH2- ethyl Et 乙基CH3CH2CH2- n-propyl n-Pr (正) 丙基新 neo- isopropyl iso-Pr 异丙基 n-butyl n-Bu (正)丁基 sec-butyl sec-Bu 仲丁基 CH3CH2CH2CH2- iso- butyl iso-Bu 异丁基 tert-butyl t-Bu 叔丁基 亚甲基亚乙基 次甲基次乙基12345672-甲基-3-乙基-4-甲基庚烷 2,4-二甲基-3-乙基庚烷 3-乙基-2,4-二甲基庚烷 优先次序：叔丁基优先次序：叔丁基 异丙基异丙基 异丁基异丁基 丁基丁基 丙基丙基 乙基乙基 甲基甲基想一想如何命名？?2,4-二甲基-3-乙基庚烷 2,4-dimethyl-3-ethyl heptane 3-ethyl -2,4-dimethyl heptane 12345672,6-二甲基-3-乙基庚烷 2-甲基-3-环戊基戊烷 4. 系统命名法（IUPAC命名法）命名原则:1 选择最长的、连续不断的碳链为主链2 从靠近取代基的一侧为主链编号3小基团优先 A 碳链两侧同距离遇到不同取代基时 B 汉语写名称时4 合并相同基团5 取代基位次之和最小6 复杂取代基加括号或标志3-甲基-6-(1,1-二甲基丙基)癸烷3-甲基-6-1,1 -二甲基丙基癸烷3-methyl-6-(1,1-dimethylpropyl)heptane3-methyl-6-1 ,1 -dimethylpropylheptane四、烷烃的同分异构现象构象由于碳碳单键的旋转，导致分子中原子或原子团在空间的不同排列方式。

构象异构体因单键的旋转而产生的异构体（构象异构属于立体异构）一）烷烃的构造异构（二）烷烃的构象异构 交叉式 重叠式 纽曼(Newman)投影式锯架式 1. 乙烷构象的表示式 交叉式 HHHHHH重叠式 HHHHHHHHHHHHHHHHHH旋转角度/能 量重叠式斜交式交叉式交叉式0 60 12012.6kJmol-1 乙烷分子构象的能量曲线 交叉式稳定的优势构象 2. 正丁烷的构象 对位交叉式部分重叠式邻位交叉式 全重叠式 1 2 3 4CH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3H3CHHHH稳定性：对位交叉式邻位交叉式部分重叠式全重叠式 正丁烷C2-C3旋转时各种构象的能量曲线 部分重叠式 邻位交叉式部分重叠式壬烷1. 甲烷的卤代 五、烷烃的化学性质 （液体石蜡 凡士林） 热或光热或光热或光热或光甲烷 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯化碳 高度的化学稳定性2. 卤代反应机理反应机理是对某个化学反应过程的详细描述甲烷的卤代反应自由基自由基的链反应的链反应 (Free radical chain reaction)(Free radical chain reaction)自由基（游离基）自由基（游离基）均裂实验根据：1）室温及暗处不反应2）体系中存在少量氧气时推迟反应结论：符合自由基反应特点链引发（形成自由基）： 链增长（延续自由基，形成产物）： CH3H + Cl CH3 + HCl CH3 + Cl2 Cl + CH3Cl CH3Cl + Cl CH2Cl + HCl CH2Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl CH2Cl2 + Cl CHCl2 + HCl CHCl2 + Cl2 CHCl3 + Cl CHCl3 + Cl CCl3 + HCl CCl3 + Cl2 CCl4 + Cl ClCl Cl + Cl 热或光CH3 + Cl CH3ClCH3 + CH3 CH3CH3链终止（消除自由基）： 3. 自由基的构型 sp3 sp3四面体 四面体 sp2 平面？CHHHCl + Cl Cl2透视式CH4 CH3CH3Cl CH3-H CH3 + H 离解能435kJmol-1甲基自由基CH3CH2-H CH3CH2 + H 离解能 410kJmol-1 乙基自由基（1）CH3CH2CH2-H CH3CH2CH2 + H 离解能410kJmol-1 丙基自由基（1） 形成自由基需要的能量4. 自由基的稳定性及氢原子的活性(CH3)2CH-H (CH3)2CH + H 离解能 397kJmol-1异丙基自由基（2） (CH3)3C-H (CH3)3C + H 离解能385kJmol-1叔丁基自由基（3） 自由基的稳定性： 3 2 1 CH3 结论结论含多个碳原子的烷烃的卤代反应64%36% + Cl2 +光CH3CH2CH3 + Cl2CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3光Cl 45% 55%氢原子的活性： 3 2 15 甲烷氯代过程中的能量变化活化能(Ea)过渡态(Ts)(1)活化能 F Cl Br IEa(第二步)(kJ/mol) 4 17 75 141结论：卤素的相对反应活性：F2 Cl2 Br2 I2(2)过渡态能量：最高；结构：介于 sp2 和 sp3 之间；氯代与溴代过渡态的区别：CH3-H- Cl (接近CH4) CH3-H-Br(接近CH3. )结论：过渡态结构和势能 Ea值 反应速率(3)卤素的活性及其对氢的选择性：实验事实：氯代：3o : 2o : 1o = 5 : 4 : 1溴代：3o : 2o : 1o = 1600 : 82 : 1解释：氯代：过渡态到来早，接近反应物；溴代：过渡态到来晚，接近产物（自由基）。

结论：活性小的试剂通常具有较强的选择性烷烃的其他反应：1、氧化和燃烧2、热裂反应一、环烷烃的分类和命名1. 环烷烃的分类 第二节 环烷烃 单环 螺环 桥环 多环2. 单环环烷烃的分类和命名分类：小环 常见环（普通环） 中环 大环3-4 5-6 7-11 12命名：类似于烷烃二、单环环烷烃的稳定性及化学性质1. 环的稳定性1）拜耳张力学说内角： 120 108 90 60Note:角张力及其影响因素开链或大环化合物环丙烷结论：小环不稳定2）环丙烷与环丁烷的构象环丁烷：蝶形结构Note: 扭转张力及其影响因素2. 环烷烃的化学性质环戊烷、环己烷 取代反应（与烷烃相似）催化加氢开环+H2 CH3CH2CH3Ni40+ H2 CH3CH2CH2CH3Ni120环丙烷、环丁烷 易开环并发生加成反应 （与烯烃相似） 与X2、HX反应 (溴的红棕色褪去) + Br2 BrCH2-CH2-CH2Br室温+ Br2 BrCH2-CH2-CH2-CH2Br加热+ HBr CH3CH2CH2Br室温+ HBr CH3CH2CH2CH2Br加热 Br /CCl4 (红棕色) 2+ HBr室 温？ 碳环开环多发生在连氢原子最多和连氢原子最少的两个碳原子之间。

氢卤酸中的氢原子加在连氢原子较多的碳原子上，而卤原子则加在连氢原子较少的碳原子上 不与KMnO4反应（所有的脂环烃） 三、 环己烷的椅式构象和船式构象452136134652213456HHH230pm椅式构象23HH183pm1564船式构象椅式构象是最稳定的优势构象 结论结论1 1翻环aeaeHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH写法：直立键（a 键 ）平伏键（ e 键 ）CH3HHHHCH3HHHClHClHClHClHHHClCl (1) (2)HHHHHHClClClClClCle键取代基最多的构象是优势构象结论结论3 3取代基在e键上的构象比在a键上稳定,是优势构象结论结论2 2环上有不同取代基时，较大基团处于e键为优势构象结论结论4 4 (1) (2) CH(CH3)2CH3写出下列化合物的优势构象想一想取代环己烷的顺反异构1，2 - 二甲基环己烷：=1，4 - 二甲基环己烷：=（最稳定）（最稳定）HHee 反式稠合 （ee稠合） HH反十氢萘84571236910HH顺十氢萘十氢化萘的构象 顺式稠合 （ea稠合） aHHe反式比顺式稳定构象与药物的构效关系多巴胺NH2HHHHOHOH1 2。