饱和烃：烷烃和环烷烃ppt课件

1、第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃 烃： 只含碳氢的化合物 ting： tan qing 脂肪烃 饱和烃：烷烃(石蜡烃) 烃 不饱和烃 烯烃 炔烃 脂环烃 饱和烃：环烷烃 不饱和烃 环烯烃 环炔烃 2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构2.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构2.1.1 烷烃和环烷烃的通式烷烃同系列中的第一个化合物有特性(2) 环烷烃2.1.1 烷烃和环烷烃的构造异构 仅有链异构，又称碳架异构(1) 随碳原子数添加，异构体数目添加 CH4C2H6C3H8H3C C H2C H2C H3C4H10C5H12C6H14C20H42366,319235(2) 构造异构

2、体的物理性质不同 bp、mp、相对密度、光谱、 溶解度、折光率、存在方式 2.2 烷烃和环烷烃的命名2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和 伯、仲、叔 氢原子H3CCHCH3CH3H3CCC H3C H3C H3R（烷烷基基）CH3CH3CH2CH3CH2CH2中中文文名名英英文文名名甲甲基基乙乙基基（正正）丙丙基基methylethyln-propylCH3CHCH3异异丙丙基基缩缩写写MeEtn-Prisopropyli-Pr2.2.2 烷基和环烷基烷烃和环烷烃去掉一个氢原子余下的基团通常5个碳以下 RH R (radical 基、原子团) C H3C H2C H2C H2C H3C HC H

3、2C H3（ 正正 ） 丁丁 基基异异 丁丁 基基n-butylisobutylC H3CC H3C H3叔叔 丁丁 基基tert-butyln-B ui-B ut-B u(tertiary)CH3C H2C H仲仲 丁丁 基基sec-butyls-B uC H3(secodary)R（ 烷烷 基基 ）中中 文文 名名英英 文文 名名缩缩 写写CH3(CH2)3CH2CH3CHCH2CH2CH3（正正）戊戊基基异异戊戊基基n-pentyln-amylisopentylCH3CH2CCH3CH3叔叔戊戊基基tert-pentylCH3CCH2CH3CH3新新戊戊基基neopentylR（烷烷基基

4、）中中文文名名英英文文名名缩缩写写CH2 亚烷基 烷烃去掉二个氢原子余下的基团 亚甲基 环烷基 环丙基 环丁基 环戊基 环己基CH3(CH2)5CH3CH3(CH2)6CH3CH3(CH2)7CH3CH3(CH2)8CH3CH3(CH2)9CH3CH3(CH2)10CH3CH3(CH2)11CH3CH3(CH2)18CH32.2.3 烷烃的命名反映分子中的 原子组成 数目 化合物的构造 (1) 普通命名法(习惯命名法)简单、方便，只适用于含碳原子少的烷烃 根据分子中碳原子的数目而称为某烷直链烷烃 碳原子数从一到十，以天干称号表示： 甲、乙、丙、丁、戊、 己、庚、辛、壬、癸碳原子数大于十，以数目

5、称之： 十一、十二、三十二 CH3(CH2)4CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3 区别同分异构体，冠以词头：正、异、新C H3C H3C H3C H3C H3C H C H2C H2C如何命名？如何命名？如何命名？如何命名？(2) 衍生命名法能简明地反映构造，不适用于构造较复杂的烷烃以甲烷为母体，其它烷烃都看作甲烷的烷基衍生物。选衔接烷基最多的碳原子作为甲烷的碳原子烷基按次序规那么(见P73)列于称号中二甲基(正)丙基异丙基甲烷 CH3CH2CH2CHCHCH3CH2CH31234CH356

6、122 甲甲基基 3 乙乙基基己己烷烷3- -异异丙丙基基己己烷烷3 ethyl 2 methylhexane3456不不正正确确命命名名(3) 系统命名法根据IUPAC 命名原那么，结合我国文字上 的特点制定1892年日内瓦 1960年制定 国际化学会议拟订1979年修订 1980年修订 直链烷烃与习惯命名法一致 支链烷烃看作是直链烷烃的烷基衍生物 最长链为主链最长链为主链取代基编号数最小取代基编号数最小CH3CH2CH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CH312345678123456784 乙乙基基辛辛烷烷4 ethyloctane4 乙乙基基 辛辛烷烷不不正正确确命命名名取代基最多的

7、链为主链取代基最多的链为主链小基团排在前面英文小基团排在前面英文以字母顺序陈列以字母顺序陈列7C H3C H2C H C H2C H2C H C H2C H3123456C H3123456C H2C H38783 - - 甲甲 基基 - - 6 - - 乙乙 基基 辛辛 烷烷6 e th y l 3 m e th y lo c ta n e不同基团编号一不同基团编号一样时，使小取代基样时，使小取代基编号最小编号最小CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH3EtEt123456Et783, 4, 6 三三乙乙基基辛辛烷烷3, 4, 6 triethyloctane一样取代基合并用一样取代基合并

8、用大写数字表示英大写数字表示英文表示基团数目用文表示基团数目用词头词头 di, tri, tetra, penta, hexa 表示表示12345678231用用“,隔开隔开23456781C H3这样选取主链及这样选取主链及编号能否适宜？编号能否适宜？最低系列原那么：比最低系列原那么：比较各系列的不同位次，较各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者最先遇到的位次最小者定为最低系列定为最低系列 以环为母体，称号以环为母体，称号用用“环环 开头。开头。 环外基团作为环上环外基团作为环上的取代基的取代基2.2.4 环烷烃的命名(1) 单环环烷烃 环某烷为母体123123434 取代基位置数字取取代基

9、位置数字取最小最小 环为取代基1231 2 3 (2) 二环环烷烃 联环：两环以单键或双键相连常见的是两个一样环组成，称为联二环某烷或联环某烷 联二环丙烷12345678910 桥环烷烃两环共用两个或更多个碳原子含稠环：两环共用两个相邻碳原子桥桥 头头 碳：几个环共用的碳原子，碳：几个环共用的碳原子，桥头间的碳原子数：不包括桥头桥头间的碳原子数：不包括桥头C，由多到少列出，由多到少列出环的编号方法：从桥头开场，先长链后短链环的编号方法：从桥头开场，先长链后短链1234567891234567用用,隔开隔开12345671234567123456789101234567 螺环烷烃：两个环共用一个

10、碳原子 螺碳原子 编号从小环开场编号从小环开场 取代基数目取最小取代基数目取最小2.3 烷烃和环烷烃的构造2.3.1 键的构成及其特性(1) 碳原子轨道的杂化形状SP3杂化 成分：1/4 S，3/4 P方向：一头大，电子云偏向该方，利于成键 一头小对称轴夹角：109.5，价电子彼此离得最远， 斥力最小(2) 键的构成原子轨道沿键轴相互交叉，构成圆柱型轴对称 头碰头 轨道，称为轨道 希腊字母，相当于S Symmety 对称轨道上的电子称电子轨道构成的共价键称键 C-H 键 C-C 键 (3) 键的特性键以键轴为对称轴，成键时轨道交叉程度大，键结实以键相衔接的两个原子可以相对旋转，不影响电子云的分

11、布 CHHHH1 09 .5o1 .0 9 键键 (s p3-s)Space FillingModelBall andStick ModelCHHCHHHH109.3o1.54 1.10 键键(sp3-s) 键键(sp3-sp3)CCCHHHHHH1 0 4o2.3.2 环烷烃的构造与环的稳定性(1) 熄灭热与稳定性1mol化合物完全熄灭生成CO2和水所放出的热量其大小反映分子能量的高低，可提供有关化合物稳定性的根据 开链烷烃分子每添加一个亚甲基，熄灭热增值658.6kJ/mol 环烷烃可看作多个亚甲基相连的化合物熄灭热不象烷烃那样有规律不同环烷烃中的亚甲基单元的熄灭热因环的大小不同而有明显差

12、别每个每个CH2的熄灭的熄灭 (KJ/mol) 每个每个CH2的熄灭热的熄灭热 (KJ/mol)小环小环C3C4环丙烷环丙烷 697.1环丁烷环丁烷 686.1中中环环C8C11环辛烷环辛烷 663.8环壬烷环壬烷 664.6环癸烷环癸烷 663.6普通普通环环C5C7环戊烷环戊烷 664.0环己烷环己烷 658.6环庚烷环庚烷 662.4大大环环C12环十四烷环十四烷 658.6环十五烷环十五烷 659.0(2) 张力能角张力：键角偏离正常键角引起的张力改动张力：构象是重叠式引起的张力角张力角张力angle strain： 环的角度与环的角度与sp3轨道夹轨道夹角差别引起的张力角差别引起的张

13、力HHHHHHHHHHHH123123C1-C2HHHHHHHH1234C 1 - C 2C 4 - C 3一切一切C-H 键均为键均为重叠式构象，有重叠式构象，有改动张力改动张力平面型平面型环丁烷角张力角张力改动张力改动张力角张力稍添角张力稍添加加, , 改动张改动张力明显减小力明显减小HHHHHH1234HHHHHHHHHH1234HHHHH2C123H2C4C 1 -C 2 环戊烷几乎没有角张力以信封型和扭曲型来降低改动张力=1 2 0o 环己烷HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH123456123456n 环己烷不是平面型分子环己烷不是平面型分子 7

14、12C环：没有角张力，存在改动张力 更大的环，自然界中少见2.4 烷烃和环烷烃的构象由于烷烃分子中的碳原子可以以C-C 键为轴进展旋转，这就使得碳原子上的基团在空间的相对位置随之发生变化，产生不同笼统的分子，属于立体异构中的构象异构CHHCHHHH12HHHHHH1212HHHHHH1CHHCHHHH2. 36 0oC 1 旋旋 转转-250oC): 单个乙烷分子：绝大部分时间在单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。稳定构象式上。一群乙烷分子：某一时辰，绝大一群乙烷分子：某一时辰，绝大多数分子在稳定的构象式上。多数分子在稳定的构象式上。 构象互变的能够性 单键旋转的能量差普通在12.641

15、.8 kJ/mol之间，室温下分子间的碰撞能够产生84kJ/mol的能量，足以越过此能垒，使各种构象容易迅速互变 分子在某一构象停留的时间很短 2o 1o+C H3C H2C H3C H3C H C H3h vB r21 2 5C0,C H3C H2C H2B rB r9 7 %3 %键离解能键离解能DH(4) 反响活性与选择性 卤素不同，反响活性不同 F2 Cl2 Br2 I2 难控制 取代叔仲伯氢 取代叔仲氢 难反响 有适用价值 符合C-X键键能规律 CH3-F CH3-Cl CH3-Br CH3-I 451 349 293 234 kJ/mol 构成共价键释放的能量减少，反响活性降低 随

16、卤素活性减弱，选择性添加2.6.2 氧化反响 (1) 完全氧化 熄灭，放热原油 汽油 煤油 柴油 光滑油 重油 40200 130250 250350 350500 500(2) 控制氧化 得醇、醛、酮、羧酸等，混合物个别反响有运用 +O2C o1 5 0 1 6 00C0 .8 1 M P aO HO+H N O3C H2C H2C O O HC H2C H2C O O H己 二 酸与 己 二 胺 缩 聚 产 物 为 尼 龙 6 6纤 维 、 塑 料 +O HO2O聚 十 二 内 酰 胺 （ 尼 龙 12） 的 原 料环 十 二 烷环 十 二 醇环 十 二 酮+H2N i8 02 0 03 0 00CC H3C H2C H3C H3C H2C H2C H3C H3C H2C H2C H2C H30C0C0C容易开环2.6.3 异构化反响 一种异构体转变为另一种异构体的反响炼油工业将石油馏分中的直链烷烃(沸点高) 异构化为支链烷烃(沸点低)，以提高汽油质量 抗爆性好 抗爆性差 “爆燃景象缩短发动机 寿命，添加汽油耗量 提高辛烷值汽油抗爆性的表示单位，规定异辛烷(2,2,4-三甲基辛烷)的辛烷值为100，正庚烷的辛烷值为0四乙基铅能提高汽油抗爆性，但污染环境。现有用甲基叔丁基醚2.6.4 裂化反响烷烃和环烷烃在高温、无氧条件下进展的热分解反响，是石化工业由