丁烷的构象异构.ppt

第二章 烷烃和环烷烃,主讲：袁 琴,1. 熟练掌握烷烃习惯及系统命名,3. 了解烷烃的物理性质,2. 掌握异构现象 （烷烃的构造异构及烷烃、环烷烃的构象异构）,4. 掌握烷烃典型自由基化学反应历程， 及游离基稳定性 5. 了解自由基与疾病的相关知识,内容与要求,烃的分类,第一节 烷烃,二、 烷烃命名及同分异构,三、烷烃的物理和化学性质,一、烷烃的结构及碳原子类型,第一节 烷烃,甲烷,sp3杂化,10928,一、烷烃的结构及碳原子类型,2. 均以C-C和C-H键相连；,1、C均为sp3杂化;,丁烷,同系列,通式：CnH2n+2 同系物相差(CH2)n 结构上有共同特点 物理性质：随分子量有规律变化 化学性质：类似，但也有特殊性,碳原子的类型：,伯、仲、叔、季（1o、2o、3o、4o)四种 如右下图：,这是什么类型的碳原子？,伯碳：1、5、6、7、8,仲碳：4,叔碳：3,季碳：2,二、 烷烃命名及同分异构,1、普通命名法：,直链烷烃的命名：,(简单的分子）,支链烷烃的命名：,烷烃异构体用“正、异、新”区分。,正：表示直链,异（iso)：表示一端含,新（neo)：表示一端含,此外再无其他取代基。,Iso,Neo,-CH3 甲基,仲丁基（另丁基）,2、系统命名法：,-CH2CH(CH3)2： 异丁基 -C(CH3)3 ： 叔丁基（特丁基）,（1）、一些常见烷基的名称：,-CH2CH2CH3：丙基 -CH(CH3)2：异丙基,-CH2CH2CH2CH3：正丁基,-CH2CH3 乙基,如：CH3CH2CH2CH2CH2CH3,(2)、系统命名法原则：,直链烷烃的命名:,普通命名法：正己烷,系统命名法：己烷,支链烷烃的命名法则：,与普通命名法相似。,庚烷,法则：选择含取代基最多的最长碳链作主链,A.选主链,由靠近取代基一端编号； 若取代基位次相同，使次序规则中小的取代基编号较小； 若相同取代基处于相同位次，使第三个取代基位次最小；,B.编号,7 6 5 4 3 2 1,1 2 3 4 5 6 7,(p46),将简单基团写在前面，合并相同取代基，用“ 连接编号和取代基，最后写出母体。,4-甲基-3，3-二乙基-5-正丙基壬烷,C.命名,1 2 3 4 5 6 7 8 9,3,7-二甲基-4-乙基,9 8 7 6 5 4,壬烷,5-丙基-4-异丙基,壬烷,3 2 1,3、烷烃的同分异构,构造异构(位置异构or 碳链异构）,立体异构 （排列次 序一致）,分子组成相同而分子结构不同的现象。,由此现象产生的不同分子互称为同分异构体。,（1）构造异构,（碳链异构）,分子组成相同而分子结构中的原子或原子团连接次序不同！,（2）、构象异构：,通过单键的旋转而形成的、可以相互转变的、原子在空间的不同的排列方式称为构象 （conformation） 。,构 象,每一种空间排列形象叫一种构象。,乙烷的构象,烷烃的结构及乙烷的构象,围绕C-C键旋转产生无穷多的构象，一般研究典型的极限构象。,特点：组成分子的原子或原子团相互连接的 顺序（即分子构造）相同; 空间排列取向不同；可以相互转变。,重叠式(顺叠式)构象,交叉式(反叠式)构象,透视式,乙烷的两种极限构象及表示方式：,球棒模型,重叠式(顺叠式)构象,交叉式(反叠式)构象,Newman投影式,球棒模型,交叉点表示投影时前面的碳原子， 圆圈表示投影时后面的碳原子。,12.6KJ/mol,优势构象,重叠式,重叠式(顺叠式)构象,交叉式(反叠式)构象,229nm,250nm,内能高,排斥力最大,排斥力最小,内能低,2、丁烷的构象异构（P25）：,全重叠式,对位交叉式,邻位交叉式,部分重叠式,丁烷的构象,为什么要学习分子构象？,三、烷烃的性质,1、烷烃的物理性质（自读）,物态、沸点 、 熔点、 密度 、 溶解度 、 折光率 、 和 比旋光度 。,烷烃的极性:,非极性 或 弱极性,电负性C(2.50)与H（2.20）相差不大,为什么？,(1). 均以C-C和C-H 键相连；,结构特点：,2、烷烃的化学性质：,(2). 具有高度稳定性,(医用缓泻剂、溶剂、基质及药丸的包衣),键能大，C-H键的可极化性小，难以发生化学反应,化学性质：,1. 卤代反应,2. 氧化(燃烧),3. 热裂解,烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代的反应,（1）卤代反应,在光照或热的作用下:,烷烃的化学性质,为什么2位取代远高于1位取代?,链引发:,链增长:,（2） 卤化的反应机理,反应机理,化学反应所经过的途径或过程.,自由基反应(链锁反应）,链终止:,+243KJ/mol,+4KJ/mol,-108KJ/mol,影响此卤代反应速度的因素？,影响卤代反应速度的因素：,反应取向和反应活性主要取决于自由基的稳定性,1. 卤素分子的活性,3.中间体烃自由基的稳定性,2. 烷烃中氢原子的活性,（3）卤素和烷烃中不同氢的活性,卤素进行卤代反应的活性,烷烃的化学性质,卤化反应中烷烃不同氢的活性与 自由基的稳定性,离解能越低, 自由基越稳定,越易生成.,烷基自由基的稳定性次序为： (CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH3,自由基的结构:,生物体内的氧自由基（活性氧）,维生素和维生素C、 谷光甘肽(GSH)、尿酸、 胡萝卜素等，,抗氧化酶体系包括超氧化物岐化酶SOD、 谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶等。,维生素,烷 烃 的 小 结,烷烃的结构和命名,烷烃的构象,烷烃的物理及化学性质,自由基反应机理,第二节 环烷烃,环烷烃的分类和命名,环烷烃的结构、稳定性及化学性质,环己烷及其衍生物的优势构象,一、环烷烃的分类和命名,单环烷烃,5-乙基-1，3-环戊二烯,3-乙基环戊烯,（不叫1-乙基-2-环戊烯）,多环烷烃,1.螺环烃,两个碳环共用一个碳原子的脂环烃称为螺环烃，构成螺环的共用碳原子特称为螺原子。,2-甲基螺4.5-6-癸烯,螺2 .4 庚烷,2、桥环烃,二环3.2.0庚烷,1,8-二甲基-2-乙基二环3.2.1辛烷,具有两个或两个以上的碳环，碳环间共用两个 或两个以上碳原子的环烃称为桥环烃。,命名时编号顺序：,二、环烷烃的结构、稳定性和化学性质,C:sp3杂化,键角：C-C-C 105.5 H-C-H 114,影响环烷烃稳定性的因素:,张力很大,现代理论： C-C轨道重叠的程度较小而不稳定. C-C键易断裂,相邻CH键都是全重叠式构象, H原子间 的斥力较大.（张力 ）,张力,极不稳定,不稳定,较稳定,稳定,易开环,较易开环,易开环,二、环烷烃的化学性质, Br2,室 温, Br2,加 热, Br2,光照, Br2,高温300C,三、环烷烃的立体异构,1、脂环烃的顺反异构,顺-1,2-二甲基环丙烷,反-1,2-二甲基环丙烷,反-1,2-二甲基环己烷,顺-1,2-二甲基环己烷,a：碳环的C-C单键不能自由旋转,b：碳环上至少两个C原子均带有不同的取代基,产生原因及条件：,环己烷的构象异构,优势构象,船式构象 (Boat conformation ）,椅式构象 ( Chair conformation）,2、环烷烃的构象,Chair conformation(椅式构象）,全部交叉,Boat conformation(船式构象）,全部重叠,斥力大，能量高,e(equatorial): 横键（平伏键) 6个,a(axial) : 竖键（直立键）6个,竖键与横键,1，3，5位的3个a键朝下， 2，4，6位的 3个a键朝上,1，3，5位的3个e键朝上， 2，4，6位的 3个e键朝下,2、4、6位C (上平面):,1、3、5位C(下平面）,3个a键朝上，3个e键朝下,3个a键朝下，3个e键朝上,每个C上有一个a键和e键,且一个朝上，另一个必向下;,为什么？,每个C原子均为sp3杂化,构象翻转,当环上带有一个或多个取代基时，取代基处于 何种位置为优势构象？,注：构象翻转后，同一个C上，a键和e键 的位置互换，但相对位置即上下位置不变,较不稳定,a键取代基结构中的非键原子间斥力较大 （因非键原子间的距离小于正常原子键的距离所致） 2. 取代基越大e键型构象为主的趋势越明显。,单取代,95,5,较稳定,画出 下列取代环己烷的优势构象,双取代,1,3,1,3,顺-1，2-二甲基环己烷,反-1，2-二甲基环己烷,1,1,2,2,顺-1，2-二甲基环己烷,比较几种构象的稳定性顺序？,反-1，2-二甲基环己烷,反（e e ),反（a a ),稳定,反（e e ),1,3,1,3,画出 1-甲基-3-叔丁基环己烷的优势构象,双取代(取代基不同时),大的取代基在e键上构象最稳定。,小结：,环己烷有两种极限构象（椅式和船式）， 椅式为优势构象。 2. 一元取代基主要以e键和环相连。,3. 多元取代环己烷最稳定的构象是e键上取代基 最多的构象(注意取代基在环上的相对位置）。 4. 环上有不同取代基时，大的取代基在e键