复旦 有机 课件2-alkanes-1.ppt

第二章 烷烃和环烷烃,主要学习内容： 有机化合物的命名原则 同分异构现象 构象和构象异构体 烷烃和环烷烃的化学反应性质 与卤素的自由基取代反应、小环烷烃的开环 烷烃的自由基取代机理,碳氢化合物 (hydrocarbons) = 烃烷烃、烯烃、炔烃、芳烃,,烷烃的通式：CnH2n+2 (R-H)例如：CH4, C2H6, C3H8, C4H10, ……同系列和同系物 homologs：同系列：有相同通式、结构上相差一定的“原子团”的一系列化合物同系物：同系列中的化合物为同系物§ 2.1 烷烃的结构、命名和构象 一、烷烃的结构 (P.41, 2.2)碳为sp3杂化，碳—氢之间以  键相连,同分异构现象 (碳架异构)C20H42共有366,319个同分异构体,碳原子的四种类型伯碳 (一级碳，1°C，primary carbon)仲碳 (二级碳，2°C，secondary carbon)叔碳 (三级碳，3°C，tertiary carbon)季碳 (四级碳，4°C，quaternary carbon), 伯氢  仲氢  叔氢,对于反应活性中间体：自由基碳正离子、碳负离子,,,二、烷烃的命名 (P.36, 2.1)普通命名法系统命名法 (IUPAC命名法)IUPAC: 国际纯粹与应用化学联合会International Union of Pure and Applied Chemistry结合我国文字特点的系统命名法 《有机化学物质的系统命名原则》(1960) 《有机化学命名原则》增订本 (1980),普通命名法 中文：词头 + 碳原子数目 + 烷英文：词头 + 碳原子数目 + 词尾 (-ane) 碳原子数目：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、 癸、十一、十二······ 词头：中文：正、异、新英文： n- (normal)，iso，neo,正烷烃的普通命名法举例,支链烷烃的普通命名法举例,系统命名法 (IUPAC命名法)：选一条链为主链，其它与主链相连的均为取代基。

烷烃去掉一个氢原子后留下的原子团称为取代基 (R-) 取代基的命名：烷  基，-ane  -yl,取代基的命名,取代基的命名,主链的选择 最长的链为主链取代基最多的链为主链,编号规则 靠近取代基一端开始编号 (取代基编号最小),b. 使简单(小)取代基编号最小,,,命名： 取代基以阿拉伯数字编号，写在最前面; 相同取代基要合并，以二、三、四······(di, tri, tetra ·····)表示; 相同取代基的编号，数字之间以“,”隔开； 数字与汉字(英文)之间以“-”隔开； 简单取代基写在前 (英文命名以字母顺序排列) 最后加上主链名称 (直链烷烃名称，碳数目 ＋ 烷),问题： 写出 C7H16 的所有同分异构体，注明碳的类型，并给出中英文命名三、构象 Conformation分子中各原子或原子团在空间上的排列和关系构造” Constitution 是原子之间相互连接的方式和次序如：碳架异构 由碳碳单键的自由旋转引起描述立体结构的几种方式,1. 乙烷的构象,,乙烷构象转换与势能关系图,扭转张力 torsional strain: 12 kJ/molC1-H成键轨道和C2-H反键轨道相互作用的倾向 分子间的碰撞所提供的能量：84 kJ/mol,一般情况下( T > - 250 oC): 单个分子：绝大部分时间在稳定 构象式上。

一群分子：某一时刻，绝大多数 分子在稳定的构象式上2. 丁烷的构象,CH3的范德华 半径为2.0 Å丁烷构象转换与势能关系图,3. 其它烷烃的构象大基团总是优先占据对位交叉位置 例：画出化合物 的所有交叉式和重叠式构象,CH3的范德华半径为2.0 Å，C-C键键长1.54Å， Br的范德华半径为1.95 Å，C-Br键键长1.97Å 四、物理性质物态：气体(C1 ~ C4)、液体(C5 ~ C17)、固体(C18 ~ )沸点(b.p.)：对正烷烃而言，碳原子数增多，沸点升高同分异构体中，取代基越多，沸点降低越多熔点(m.p.)：对正烷烃而言，碳原子数增多，熔点升高对称性高的，熔点较高密度(d)：均小于1 g/ml碳原子数增多，密度增大趋于0.8 g/ml溶解度：相似相溶折光率,例如：b.p. 对称性高，晶格能高,顺序规则 Sequence rules (Cahn-Ingold-Prelog rules,P. 39) 原子序数大的原子顺序大，同位素质量大的原子顺序大，例：I > Br > Cl > F > C > D > H 对于基团，按连接次序依次比较，第一原子相同时，依次比较相连原子，直至顺序不同的原子出现，对于双键或三键，分别看作连接2次或3次，例：(-COOH > -CHO > -CH2CH3 > -CH3),,,,。