有机化学-2第二章饱和烃ppt课件

1、第二章第二章 饱和烃饱和烃2-1 烷烷 烃烃2-2 环烷烃环烷烃2-1-1 烷烃的分类和异构现象烷烃的分类和异构现象烃：分子中只含烃：分子中只含 C、H 两种元素的化合物。两种元素的化合物。烃烃饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃烷烷 烃烃环烷烃环烷烃烯烃烯烃炔烃炔烃CnH2n+2CnH2n同系列：具有同一分子通式，在组成上相差同系列：具有同一分子通式，在组成上相差 一个或几个一个或几个-CH2-的一系列化合物。的一系列化合物。同系物：同系列中的化合物彼此互为同系物。同系物：同系列中的化合物彼此互为同系物。 烷烃的同分异构烷烃的同分异构CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3正丁烷正丁烷 异丁烷

2、异丁烷同分异构：分子式相同，结构不同。同分异构：分子式相同，结构不同。构造异构：分子式相同，分子内原子原子间相互构造异构：分子式相同，分子内原子原子间相互 连接的顺序不同，即分子的构造不同。连接的顺序不同，即分子的构造不同。碳架异构：分子式相同，碳的骨架不同。碳架异构：分子式相同，碳的骨架不同。2-1-2 烷烃的命名烷烃的命名一、普通命名法习惯命名法）CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3“天干天干”+“+“正异新正异新” ” 方式命名只适合于简单的烷方式命名只适合于简单的烷烃）烃）CH3CH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3CH3CCH3CH3CH3正丁烷正丁烷 正戊烷

3、正戊烷异丁烷异丁烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷二、衍生物命名法二、衍生物命名法三、系统命名法三、系统命名法1、碳原子的级、碳原子的级CH3CCH3CH3CH3CCH3CH3CH3CHCH3CH2CH2CH3四甲基甲烷四甲基甲烷 二甲基正丙基异丙基甲烷二甲基正丙基异丙基甲烷CH3CCH3CH3CH2CHCH3CH3季季 4 仲仲 2 叔叔 3 伯伯 12、烷基的命名、烷基的命名CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH甲基甲基 乙基乙基 （正丙基（正丙基 异丙基异丙基CH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3CH3CH3CHCH2 正丁基正丁基 二级仲丁基二级仲丁基 异丁基异丁基

4、n-Bu sec or s-Bu iso-BuCH3CCH3CH3CH3CH2CCH3CH3CH3CCH3CH3CH2 叔丁基叔丁基 叔戊基叔戊基 新戊基新戊基Tert or t-Bu neo-3、次序规则教材、次序规则教材P34）（1）、将各种取代基的连接原子，按原子序）、将各种取代基的连接原子，按原子序数大小排列，原子数大小排列，原子 序数大的顺序在前。若为同位素，则质序数大的顺序在前。若为同位素，则质量高的顺序在前量高的顺序在前（2）、若多原子基团的第一个连接原子相同，）、若多原子基团的第一个连接原子相同，则比较与它相连则比较与它相连 的其它原子，先比较原子序数最大的的其它原子，先比较原

5、子序数最大的原子，再比较第二原子，再比较第二 大的，依次类推。若第二层次的原子大的，依次类推。若第二层次的原子仍相同，则沿取代仍相同，则沿取代 链依次相比，直至比出大小为至。链依次相比，直至比出大小为至。各种原子或取代基按先后次序排列的规则各种原子或取代基按先后次序排列的规则I Br Cl F O N C D HHCH2CH2CHCH2CHHOCH3CH3CH3CH2Cl1234（3）、含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或）、含不饱和键时排列顺序大小的规则：连有双键或 叁键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子叁键的原子可以认为连有两个或三个相同的原子4、命名步骤、命名步骤（1）、选主链

6、：选支链多的最长碳链为主链）、选主链：选支链多的最长碳链为主链C CHCH CH2CHCH3CH3CH3CH2CHCH3CHCH3CH2CH2CHCH3CHCH3CH3（2）、编位次：从靠近支链的一端开始依次用）、编位次：从靠近支链的一端开始依次用 阿拉伯数字编号，遵守阿拉伯数字编号，遵守“最低系列原则最低系列原则”（3）、写全称：按次序规则写取代基和主链）、写全称：按次序规则写取代基和主链2,3,5-三甲基三甲基-4-丙基庚烷丙基庚烷CH3CH2CHCH3CHCH3CH2CH2CHCH3CHCH3CH31234567CH3CHCH2CHCHCH3CH3CH3CH3CH3CH2CHCH3CHC

7、HCH3CH2CH2CHCH3CH3CH32,3,5-三甲基己烷三甲基己烷 2,5-二甲基二甲基-4-异丁基庚烷异丁基庚烷2,5-二甲基二甲基-4-（2-甲基丙基庚烷甲基丙基庚烷2,5-二甲基二甲基-3,4-二乙基己烷二乙基己烷 3-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷 2-1-3 烷烃的构象烷烃的构象一、烷烃的结构特征一、烷烃的结构特征二、烷烃的构象二、烷烃的构象烷烃分子中的碳都是烷烃分子中的碳都是sp3sp3杂化。杂化。甲烷具有正四面体的结构特征。甲烷具有正四面体的结构特征。烷烃中的碳氢键和碳碳键都是烷烃中的碳氢键和碳碳键都是键键键的特点键的特点1 、电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。

8、、电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。2、旋转时不破坏电子云重叠，所以、旋转时不破坏电子云重叠，所以键可自由旋转。键可自由旋转。构象构象: :由于绕由于绕键轴旋转而产生的分子中键轴旋转而产生的分子中 原子原子( (团团) )在空间的不同排列结构。在空间的不同排列结构。1、乙烷的构象、乙烷的构象CCHHHHHHHHHHHHHHHHHHCCHHHHHHHHHHHHHHHHHH重重叠叠式式 楔形式楔形式 锯架式锯架式 纽曼式纽曼式 楔形式楔形式 锯架式锯架式 纽曼式纽曼式 交交叉叉式式- - - - - - -0 06 60 01 12 20 01 18 80 02 24 40 03 30

9、00 03 36 60 0k kj j. .m mo ol l- -1 11 12 2. .6 6乙烷分子不同构象能量曲线图乙烷分子不同构象能量曲线图交叉式构象：两个交叉式构象：两个C C上氢相距最远，上氢相距最远，C-HC-H键的键的电子电子对斥力最小，能量最低，最稳定。称为优势构象。对斥力最小，能量最低，最稳定。称为优势构象。2、丁烷的构象、丁烷的构象HHHHCH3H3CHHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3CH3CCHHHHCH3 全重叠式全重叠式 邻位交叉式邻位交叉式 部分重叠式部分重叠式 对位交叉式对位交叉式 （顺叠式）（顺叠式） （顺错式）（顺错式） （反错式

10、）（反错式） （反叠式）（反叠式）- - - - - -0 06 60 01 12 20 01 18 80 02 24 40 03 30 00 03 36 60 0H HCH3HHCH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHH3CHCH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHH3CHCH3HH能量：全重叠式部分重叠式邻位交叉式对位交叉式能量：全重叠式部分重叠式邻位交叉式对位交叉式对位交叉式是优势构象对位交叉式是优势构象( (最稳定构象最稳定构象) )2-1-4 烷烃的物理性质烷烃的物理性质一、沸点一、沸点沸点大小取决于分子间的作用力沸点大小取决于分子间的作用力烷烃沸点的特点烷烃

11、沸点的特点（1沸点一般很低。沸点一般很低。（2随相对分子质量增大而增大。随相对分子质量增大而增大。（3相对分子质量相同、支链多、沸点低。相对分子质量相同、支链多、沸点低。（4分子量相同、支链相同，对称性越好，沸点分子量相同、支链相同，对称性越好，沸点越高越高CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CHCH3CHCH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH336.1 27.9 9.558 49.7二、熔点二、熔点取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度烷烃熔点的特点烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大随相对

12、分子质量增大 而增大。而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳偶数碳烷烃比奇数碳 烷烃的熔点升高值大。烷烃的熔点升高值大。（3相对分子质量相同的烷相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点下降烃，叉链增多，熔点下降 （结构对称性好，熔点较高）。（结构对称性好，熔点较高）。偶数碳偶数碳奇数碳奇数碳CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3-129.7 -160 -16.62-1-5 烷烃的化学性质烷烃的化学性质一、总体特点一、总体特点二、自由基取代反应卤化反应）二、自由基取代反应卤化反应）1、稳定。对强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂一般不反应、稳定。对强酸、强碱

13、、强氧化剂、强还原剂一般不反应2、烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。、烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。CH3CH3+Cl2420hvCH3CH2ClCl+Cl2取代反应：分子中的原子或基团被其它原子或基团取代的反取代反应：分子中的原子或基团被其它原子或基团取代的反应应自由基取代反应：通过自由基取代分子中的自由基取代反应：通过自由基取代分子中的 原子或基团取代的反应。原子或基团取代的反应。1、卤代反应的机理、卤代反应的机理CH4hv+Cl2CH3ClHCl+Cl2hvCl2CH4+ ClCH3HCl+CH3+ Cl2CH3Cl+ Cl+ClClCl2反应式反应式反应机理反应过程的详

14、细描述）反应机理反应过程的详细描述）链引发链引发链增长链增长链终止链终止2、烷烃卤代反应的取向、烷烃卤代反应的取向CH3CH2CH2CH3+ Cl2hvCH3CH2CH2CH2ClCH3CH2CHCH3Cl+28% 72%CH3CHCH3CH3+ Cl2hvCH3CHCH2CH3ClCCH3CH3CH3Cl+63% 37%VH1：VH2= 28/6 ：72/4 = 1 : 4VH3：VH1= 63/9 ：37/1 = 1 : 5.3VH1：VH2VH3：= 1 : 4 : 5.3H1H2H3活性：活性：CH3-HCH3CHCH2CH3CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CHCHCH3CH3

15、CH3CCH2CH3CH3H+H+H+ H=405.8 kj / mol H=393.3 kj / mol H=376.6 kj / mol自由基的稳定性：自由基的稳定性：3 2 1(CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH33、 卤代反应中卤代反应中X2的活性比较的活性比较H / Kj mol-1FClBrI-130+4+71+138-297-107-100-84-427-103-29+54反应过程反应过程CH4+ XCH3HX+CH3+X2CH3X + XH1、氟化反应难以控制。、氟化反应难以控制。2、碘化反应一般不用。碘自由基是不活泼的自由基。、碘化反应一般不用。碘自由基是不活泼的自

16、由基。3、氯化和溴化反应常用，氯化比溴化反应快、氯化和溴化反应常用，氯化比溴化反应快5万倍。万倍。卤素的相对反应活性：卤素的相对反应活性：F2 Cl2 Br2 I22-2-1 环烷烃的命名环烷烃的命名CH3CH3CH3CH3CH21,3-二甲基环戊烷二甲基环戊烷 1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷CH3CH2CHCH2CH3CH2CH23-环戊基戊烷环戊基戊烷 1,2-二环己基乙烷二环己基乙烷2-2-2 环烷烃的结构环烷烃的结构 单环烷烃的分类单环烷烃的分类n=3、4 小环化合物小环化合物n=5、6、7 普通环化合普通环化合物物 （五、六元环最稳定）（五、六元环最稳定）n=8、9、10、1

17、1 中环化合物中环化合物n12 大环化合物大环化合物单环烷烃的通式：单环烷烃的通式：CnH2nCnH2n一、环烷烃的燃烧热与环的稳定性一、环烷烃的燃烧热与环的稳定性燃烧热：燃烧热：1mol纯烷烃完全燃烧生成纯烷烃完全燃烧生成CO2和水时放出的热。和水时放出的热。每个每个 CH2-的燃烧热应该是相同的，约为的燃烧热应该是相同的，约为658.6 kjmol-1。分子燃烧热分子燃烧热（kjmol-1）-CH2-的平均燃的平均燃烧热（烧热（kjmol-1）环丙烷环丙烷2091697.1环丁烷环丁烷2744686.2环戊烷环戊烷3320664.0环己烷环己烷3951658.6环庚烷环庚烷4637662.

18、4环辛烷环辛烷5310663.6环壬烷环壬烷5981664.1环癸烷环癸烷6636663.6开链烷烃开链烷烃658.6称号称号Baeyer张力学说张力学说1885）张力学说提出的基础张力学说提出的基础所有的碳都应有正四面体结构。所有的碳都应有正四面体结构。碳原子成环后，所有成环的碳原子都处在同一平面碳原子成环后，所有成环的碳原子都处在同一平面上当环碳原子大于上当环碳原子大于4时，这一点是不正确的）。时，这一点是不正确的）。当碳原子的键角偏离当碳原子的键角偏离10928时，便会产生一种时，便会产生一种恢复正常键角的力量。这种力就称为角张力。键恢复正常键角的力量。这种力就称为角张力。键角偏离正常键角越多，角张力就越大。角偏离正常键角越多，角张力就越大。 偏转角度偏转角度= 210928 - 内角内角张力学说的内容张力学说的内容60。109.5。24。44(10928-60)/2=2444 N = 3 4 5 6 7 偏转角度偏转角度 24o44 9o44 0o44 -5o16 -9o33从偏转角度来看，五员环应最稳定，大于五员或小于五从偏转角度来看，五员环应最稳定，大于五员或小于五员环都将越来越不稳定。但实际上，五员、六