第二章-烷烃-3要点课件

第二章饱和烃（烷烃）本章要求:同分异构;命名;构象;卤代反应的自由基机理第二章饱和烃（烷烃）本章要求:同分异构;命名;构象1烃（碳氢化合物,hydrocarbons） 开链烃（脂肪烃）环烃 饱和烃 （C,C单键）不饱和烃（C,C双键，三键）烷烃（烷：饱和，发音同“完”）：饱和脂肪烃烃（碳氢化合物,hydrocarbons）2烷烃的通式：CnH2n+2（CH4,C2H6,C3H8,C4H10,……）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。（如：烷烃相邻两个化合物相差CH2。）同系物：同系列中的化合物为同系物。同系列和同系物（Homologs）：一.同系列和同分异构烷烃的通式：CnH2n+2（CH4,C2H6,C3H3同分异构现象和同分异构体（碳架异构体）四碳以上的烷烃出现同分异构现象同分异构现象和同分异构体（碳架异构体）四碳以上的烷烃出现同分4有机化合物中的四种不同类型碳原子有机化合物中的四种不同类型碳原子5第二章-烷烃-3要点课件6扩展扩展7二.烷烃的命名普通命名法IUPAC命名法（系统命名法）（IUPAC:国际纯粹与应用化学联合会，InternationalUnionofPureandAppliedChemistry）1.普通命名法方法:表示异构的词头+碳原子数目+烷英文命名用词尾-ane表示烷烃碳原子数为1~10用天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）表示，10以上是用大写数字（如：十一）表示简单化合物同分异构体用词头“正”、“异”和“新”等区分,相应的英文词头为n-(normal)、iso和neo二.烷烃的命名1.普通命名法方法:表示异构的词头8第二章-烷烃-3要点课件9第二章-烷烃-3要点课件10第二章-烷烃-3要点课件112.IUPAC命名法（系统命名法）方法：选定一条最长链作为为主链（以普通命名法命名），其它支链作为主链上的取代基。如：烷基取代基：烷烃去掉一个氢原子后留下的原子团2.IUPAC命名法（系统命名法）方法：选定一条最长链作为12一些常见的烷基一些常见的烷基13第二章-烷烃-3要点课件14第二章-烷烃-3要点课件15

IUPAC命名法（方法、规则及书写）(a)选最长链为主链、取代基编号数最小，多取代基时采取“最低系列”的编号方法(b)选取代基多的链为主链注意：排列顺序（中文按基团优先次序，英文以字母顺序排列）5IUPAC命名法（方法、规则及书写）(a)选最长链为主链16(d)相同取代基合并用大写数字表示(c)两端基团标号相同，取优先基团为最大（基团优先顺序后面讲）注：英文表示基团数目用词头di,tri,tetra,penta,hexa表示(d)相同取代基合并用大写数字表示(c)两端基团标号相同17(e)含支链的取代基的命名(e)含支链的取代基的命名18第二章-烷烃-3要点课件19第二章-烷烃-3要点课件203.基团的优先顺序（Cohn-Ingold-Prelog定序规则）（1）原子序数大者优先，同位素质量大者优先如：I>Br>Cl>S>P>F>O>N>C>D>H（2）基团的第一个原子相同时，比较与其相连的下一个原子如：-CH2CH3>-CH3

-CH2Cl>-CH2F

-CH2OCH3>-CH2OH

-CH(CH3)2>-CH2CH(CH3)23.基团的优先顺序（Cohn-Ingold-Prelog定21（3）对不饱和基团，可认为与同一原子连接2或3次如：叔丁基>仲丁基>异丙基>异丁基>丁基>丙基>乙基>甲基（3）对不饱和基团，可认为与同一原子连接2或3次如：22例:比较以下基团的优先顺序例:比较以下基团的优先顺序23三.烷烃的结构Kekule模型Stuart模型三.烷烃的结构Kekule模型Stuart模型24伞形式伞形式25碳原子外层电子组态：(2s)2,(2px)1,(2py)1,(2pz)0成共价键时：(2s)1,(2px)1,(2py)1,(2pz)1跃迁碳原子外层电子组态：(2s)2,(2px)1,(2py26乙烷分子中原子轨道重叠示意图乙烷分子中原子轨道重叠示意图27第二章-烷烃-3要点课件28丁烷的Stuart模型丁烷的Kekule模型丁烷的Stuart模型丁烷的Kekule模型29四.乙烷和丁烷的构象C—C单键的可旋性——构象异构产生的原因1.乙烷的构象描述立体结构的几种方式四.乙烷和丁烷的构象C—C单键的可旋性——构象异构产30C—C单键旋转产生的立体异构体——构象异构体C—C单键旋转产生的立体异构体——构象异构体31乙烷构象转换与势能关系图扭转张力：旋转中所须克服能垒(a)电子云排斥(b)相邻两H间的vonderwaals排斥力……描述：一般情况下(T>-250oC):(a)单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。(b)一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。乙烷构象转换与势能关系图扭转张力：旋转中所须克服能垒……描322.丁烷的构象2.丁烷的构象33丁烷构象转换与势能关系图丁烷构象转换与势能关系图34五.烷烃的物理性质状态：常温下C1-C4为气体，C5-C17为液体，>C18为固体。熔沸点：熔点、沸点随分子量增大而升高。同分异构体中，分支程度越高的沸点越低。密度：随分子量增加而升高，但都小于1。溶解度：不溶于水及其它极性强的溶剂，易溶于弱极性和非极性有机溶剂。五.烷烃的物理性质状态：常温下C1-C4为气体，C5-C135第二章-烷烃-3要点课件36六.烷烃的化学性质1.烷烃的结构分析：R—HC-C键和C-H键强度很大。C为sp3杂化，已饱和，不能加成。C—H键为低极性共价键，H酸性小，不易被置换。结论:一般情况下烷烃化学性质不活泼、耐酸碱，实验中常用作低极性溶剂六.烷烃的化学性质1.烷烃的结构分析：R—H372.烷烃的氯代反应实验现象:(1)反应需光照或加热。(2)反应有引发过程，吸收一个光子可产生几千个氯甲烷。(3)产物除上述四种甲烷的氯代物外，还有乙烷、乙烷的氯代物，甚 至还有碳原子数更多的烷烃以及它们的氯代产物。2.烷烃的氯代反应实验现象:(1)反应需光照或加热。38烷烃卤代的反应机理（反应机制，反应历程）（ReactionMachanism）什么是反应机理：对反应的详细的一步一步的描述（解释诸如反应是如何开始的？经过了什么中间体？反应条件起什么作用？决速步骤是哪一步？副产物是如何生成的？等问题）研究反应机理的意义：了解影响反应的各种因素，最大限度地提高反应的产率。发现反应的一些规律，指导研究的深入，发现新的研究课题

反应机理的不断完善：反应机理尚有一定的不确定性，常因新的实验现象的出现而修改。烷烃卤代的反应机理（反应机制，反应历程）什么是反应机理：对39甲烷的氯代反应过程分析接下页甲烷的氯代反应过程分析接下页40第二章-烷烃-3要点课件41第二章-烷烃-3要点课件42甲烷的氯代机理（自由基型链反应，chainreaction）甲烷的氯代机理（自由基型链反应，chainreaction43甲烷氯代过程中的能量变化——机理的决速步骤的分析甲烷氯代机理第(2),(3)步的反应热（DH）和活化能（Ea）问题:为什么反应需提供额外的能量才能进行?步骤(2)为吸热,活化能大,为反应的慢步骤(决速步骤)甲烷氯代过程中的能量变化——机理的决速步骤的分析甲烷氯代机44反应的过渡态和过渡态理论过渡态理论：在化学反应中，反应物相互接近，总是先达到一势能最高点（活化能）（相应结构称为过渡态），然后再转变为产物。例：机理步骤(2)过渡态：（推测的）势能最高处的原子排列，寿命=0，无法测得。对比：中间体：反应中生成的寿命较短的分子、离子或自由基，中间体活泼，可通过实验方法观察到。反应的过渡态和过渡态理论过渡态理论：在化学反应中，反应物45甲烷氯代的势能变化图甲烷氯代的势能变化图46氯代反应的选择性卤代反应的选择性只与氢原子的类型有关,与烷烃的类型关系不大问题：为什么速度快而产物的比例却低？氯代反应的选择性卤代反应的选择性只与氢原子的类型有关,与烷47第二章-烷烃-3要点课件48第二章-烷烃-3要点课件49自由基的稳定性烷烃卤代反应速率F>Cl>Br>I溴代选择性：3oH:2oH:1oH=1600:82:13o自由基的稳定性烷烃卤代反应速率溴代选择性：3oH:2o502.烷烃的氧化和燃烧有机物氧化还原反应的概念：在有机分子中加入氧或去掉氢叫做氧化；加氢或去氧叫还原。有机分子中的碳与电负性比碳强的元素结合形成新键的反应是氧化。2.烷烃的氧化和燃烧有机物氧化还原反应的概念：5