中科大《有机化学》课件02烷烃.ppt

第二章 烷烃内容提要1、烷烃的同系列和同分异构现象； 2、烷烃的命名； 3、 烷烃的结构；4、烷烃的物理性质； 5、烷烃的化学性质概述：只由C和 H 组成的有机物-碳氢化合物 tan qing = ting（烃）1、烷烃的同系列及同分异构现象一、烷烃的同系列：通式： CnH2n+2 甲烷 乙烷 丙烷相邻两个化合物的组成之差 CH2-系差同系列是有机化合物的普遍现象甲、乙、丙烷： C原子只有一种连接方式 无异构体丁烷： C原子有二种连接方式：分子式相同，构造不同-构造异构体（这里是碳干异构体）二、烷烃的异构现象：二、烷烃的异构现象：戊烷有3种异构体：可由数学方法推算出： C=10 75 种异构体 C=20 366319 种异构体 .简单烷烃异构体的推导方法：写出该烷烃的最长直链；写出少一个碳原子的直链，把这个碳原子作为取代基，取代不同碳原子上的氢；写出少2个C原子的直链，（1）把少下来的2个C原子作为2个甲基取代基，依次取代同一C原子上的氢或不同C原子上的氢；（2）作为一个乙基取代基 . 注意扣去重复的结构式-剩下的即为 所有同分异构体,以己烷为例三、碳原子和氢原子的类型根据碳原子在分子中的连接情况不同分为： 只与一个碳相连 一级碳 1o 伯碳 与二个碳相连 二级碳 2o 仲碳 与三个碳相连 三级碳 3o 叔碳 与四个碳相连 四级碳 4o 季碳H的分类： 与一级碳相连的 一级氢 1o 伯氢余类推 （但无4oH）表1、常见的烷基及其表示法 烷基 中文名 英文名 缩写 -CH3 甲基 methyl Me -CH2CH3 乙基 ethyl Et -CH2CH2CH3 正丙基 n-propyl n-Pr 异丙基 i-propyl i-Pr-CH2CH2CH2CH3 正丁基 n-buthyl n-Bu 异丁基 i-buthyl i-Bu 仲丁基 s-buthyl s-Bu 叔丁基 t-buthylt-Bu 新戊基 neopentyl2、烷烃的命名有机物数目多、结构复杂，命名重要；烷烃命名是基础。

要求：见到名称能写出其结构式，反之亦然一、普通命名法：直链烷烃-正“n”烷（n = C原子数） n = 110： 用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示 n11 ： 用中文数字表示例如 C11H24 十一烷用正、异、新区别同分异构体，如：二、系统命名法发展历史： IUPAC 我国 1892日内瓦国际会议首次拟定 1957修订 1960修订 1979 最后修订 1980补充增订只适用于简单化合物，右边化合物叫？ 必须用系统命名法：要点：1、选取最长的碳链作主链，称为某烷；支链当作取代基；2、从距离取代基近的一端开始，给主链碳原子编号， 使取代基的位次最小（若与两端最近等距位置上有不同 取代基，则按顺序规则，从取代基顺序较小的一端编号）3、取代基的列出次序：含有几个不同取代基时，按顺序规则由小到大依次列出；(原子优先顺序：IBrClSPFONCDH)含有几个相同取代基时，合并列出，取代基数目用二、三、四.等中文数字表示，写在取代基名称前面，其位次用阿拉伯数字逐个表明，位次之间用“，”隔开；4、碳链等长时，应选择取代基较多的链为主链：5、复杂取代基的编号，从与主链相连的碳原子开始注意！注意！1969年 IUPAC放弃了取代基按顺序由小到大列出的规定，改为按英文名称第一个字母的次序列出取代基（mono, di, tri, tetra, penta, hexa, 及 n, sec, t 等词头不参加排序；但iso, neo参加排序）中英文命名比较：3 、烷烃的构型一、碳原子的正四面体构型：实验事实：1874 Vant Hoff (范霍夫) 和Lebal (勒贝尔 )提出碳原子四个价键的四面体结构：二、碳原子的SP3杂化：碳原子的外层电子结构： 2S2 2P2，只有2个未成对的P电子，但碳原子倾向于生成四价化合物激发后，四个未成对电子都能成键：多生成2个C-H键 -830kJ/mol富余 -429 kJ/mol但S轨道与P轨道不等价，如何解释四个C-H完全等价的事实？1931年Pauling 提出SP3杂化：量子力学计算表明：SP3杂化轨道比单纯的S或P轨道的成键能力都明显增强轨道 ： S P SP SP2 SP3成键能力 1 1.732 1.933 1.991 24、烷烃的构象SP等性杂化轨道之间夹角的量子力学计算公式:烷烃中碳原子都成SP3杂化，键角109o28,故烷烃中碳链实际上不是直链，而是呈锯齿状：一、乙烷的构象乙烷中的C-C键，电子云沿键轴方向交叠，这样形成的化学键称为键。

键具有如下特点： 1.电子云沿键轴成圆柱形对称 2.成键原子可沿对称轴“自由”旋转 3.电子云集中于两核之间（键稳定） 4.电子云可极化性小乙烷两个碳原子可以绕他们之间的键自由旋转，两个碳原子上各连接的三个氢原子的相对位置不断变化，由此产生的不同空间形象，称为构象乙烷的两种代表性构象：(1).重叠式（eclipsed）(2).交叉式（staggered）重叠式和交叉式是乙烷分子构象中的两种极端，还有无数中间状态两个C原子沿C-C键旋转360o全过程的能量变化曲线：a.“自由”旋转有 12.1kJ/mol 能垒, 分子常温热运动 的动能83.6kJ/molb.产生能垒的原因：范德华斥力产生的扭转张力c.不是人为想象，而是实际存在，低温NMR，X-衍射都 已证实构象异构体的存在d.交叉式远比重叠式稳定（25oC下，160 ：1）二、丁烷的构象：55、烷烃的物理性质（略）烷烃的物理性质（略）66、烷烃的化学性质烷烃的化学性质一、结构特点与反应性：只含C、H二、烷烃的主要化学反应1、氧化：(1)、完全燃烧:（2）、控制条件，部分氧化，制备有用化工原料：2.热裂：3.卤代反应：三、甲烷氯代反应的历程1.实验事实： 二、反应步骤：四、卤代反应的相对活性：活性顺序: F2 Cl2 Br2 I2 各步反应的键能和反应热(kj/mol)：F代过于激烈，I代难于进行，因此卤代主要是氯代或溴代四、卤代反应的取向1.实验事实：氯代:氯代反应活性次序（扣除几率因子的差别）为：3o2o1oCH4 (3o ：2 o ：1o = 5 ：3.8 ：1）溴代:溴代反应活性次序：3o2 o1o（ 3o：2 o：1o=1600：82：1）反应活性高，选择性较差，例如，溴代的选择性大于氯代。

2. 游离基的稳定性对取向的影响： 相对于产生它的母体烃，游离基的稳定性次序是： 3o 2 o 1o.CH3P2-13下图游离基比较稳定的，生成该游离基的过渡态也较稳定（因为它具有部分该游离基的特征），位能低，EA小，反应速率较高，对取向有利。