有机化学02第二章饱和烃(烷烃).ppt

1,第二章饱和烃（烷烃）,目的要求：,掌握烷烃的同分异构现象及系统命名方法；掌握烷烃的结构及杂化轨道理论；掌握烷烃的性质，了解烷烃的来源及用途。,2,只有碳氢两种元素的原子组成的化合物叫碳氢化合物,简称烃。烃是化学人造字：碳中之火加氢中之组合而成。烃为碳氢的谐音)。,烃是最基本的有机化合物,习惯上把它们看成是有机化合物的母体。,火+=烃,在烷烃分子中,碳原子与氢原子的结合已达到了最高限度,不能再增加了,故烷烃又叫饱和烃。,前言,3,烃的分类：,4,2.1同系列与同分异构,一、烷烃的同系列,烷烃是碳氢化合物,我们以H-H为起点，依次插入CH2可以导出所有的烷烃：,同系列：具有相同的通式，结构相似，组成上相差CH2及其整数倍，化学性质也相似，物理性质随碳数的增加有规律地变化的化合物系列。组成上的差叫同系差,烷烃的通式:CnH2n+2,同系物：同系列中的各化合物互为同系物。,甲烷,乙烷,丙烷,5,同系列的提出为我们学习有机化学提供了方便，对于同一类化合物，我们只要研究其中几个典型代表就可推知其他化合物的性质。,二、烷烃的同分异构构造异构现象,同分异构（构造异构）：是指分子式相同，分子中的原子的成键顺序或连接顺序不同。,构造：指分子中原子互相连接的方式和次序。,6,对于烷烃的构造异构，实质上是碳架异构，即分子式相同，碳架不同。,C,戊烷（正戊烷）,2-甲基丁烷（异戊烷）,2,2-二甲基丙烷(新戊烷),碳原子、氢原子的分类：,1oC2oC3oC4oC1oH2oH3oH,一级二级三级四级伯仲叔季,7,一、普通命名法,2.2烷烃的命名,1.直链的烷烃（没有支链）叫做“正某烷”,1-10个碳的烷烃用甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸表示，10以后用大写数字表示，十一、十二、。,2.含支链的烷烃,为区别异构体，用“正(normal,n-)”(直链)、“异(iso,i-)”(一末端有两个甲基)、“新(neo)”(季碳)等词头表示。,CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3,正己烷,异己烷,新己烷,8,烷基,1.烷基的命名,烷基词头：正n(normal),仲s(second),异i(iso),叔t(tertio),新neo(neo)。,烷烃去掉一个H生成的一价原子团叫烷基R,CnH2n+1去掉两个H生成的二价原子团叫亚某基去掉三个H生成的三价原子团叫次某基,亚甲基,亚乙基,次甲基,9,注意异丁基与仲丁基的区别,注意叔戊基与新戊基的区别,10,二、系统命名法,说明：IUPAC命名法与系统命名法并不等同。IUPAC命名法:是国际纯粹与应用化学联合会(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry,简称IUPAC)制定的命法。系统命名法:是中国化学会(CCS：Chinesechemicalsociety)根据IUPAC的命名原则，结合我国文字特点所制定的命名法。,在系统命名法中：,1.直链烷烃的命名与普通命名法相同,前面不需要“正字”。,2.支链烷烃的命名分“三步曲(选主链,编号,命名)”，命名遵循“最长、最近、最多、最小”和“次序规则”。,具体步骤如下：,11,“三步曲”：选主链:选择最长碳链作为主链，其它侧链作为取基。,如果主链一样长，选含支链最多的为主链。,12,编号:从最靠近取代基的一端起依次给主链碳原子编号。,4甲基3乙基庚烷,最低系列法：当取代基相同且取代基编号相同时,使取代基编号的和最小。,因2+3+5小于2+4+5，故取黑色方向编号为主链。,2,3,5三甲基己烷,13,当取代基不同且取代基离端基等距时，编号遵守“次序规则”，以“较小”基团的基端开始编号。（先小后大）。,2甲基5氯己烷,次序规则,(1)原子序数小的为”较小”基团,IBrPONCH,同位数DH,(2)如第一个原子相同,比较与第一个原子相连的其它原子原子序数。,扭转能：使构象之间转化所需要的能量。,27,乙烷的构象势能图,28,纽曼(投影)式的写法,2.丁烷的构象,丁烷有四种构象:全重迭式,部分重迭式,邻位交叉式,全交叉式,29,60度,60度,60度,60度,60度,60度,全交叉式,部分重迭式,邻位交叉式,部分重迭式,邻位交叉式,全重迭式,30,2丁烷各种构象的内能变化,31,相对能量：全重迭式部分重迭式邻位交叉式全交叉式（顺迭式）（反错式）（顺错式）（反迭式）极少极少32%68%,全重迭式,邻位交叉式,部分重迭式,全交叉式,32,物理性质包括：外观：状态、颜色、气味、味道。物理常数:熔点（m.p.）、沸点（b.p.）、密度（d）、折光率（nD）、比旋光度偶极矩（）溶解度等,2、根据物理性质来分离提纯化合物,1、用来鉴别化合物或判别化合物的纯度,一、研究物理性质的意义,2.5烷烃的物理性质,33,二、烷烃的物理性质,1、熔点（m.p）,分子熔点的高低取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度.烷烃分子之间只有极弱的色散力。,(1)随分子量的增大而升高。(C1-C4不规则)。,(2)分子量相同时,分子的对称性越好,m.p越高。,2、沸点（b.p）,、烷烃为非极性分子,一般b.p都较低,、随分子量的增大而升高,、分子量相同时,支链越多,b.p越低,34,正、异、新、戊烷熔点、沸点的比较：,b.p/：36289.5m.p/：-130-160-17,35,3、密度：小于1。在0.4660.812之间。,4、偶极矩:分子之间只有极弱的色散力,分子没有极性或仅有极弱的极性.正烷烃的偶极矩都等于零(=0)。,5、溶解度:不溶于水易溶于非极性溶剂,如苯、四氯化碳等。,2.6烷烃的化学性质,烷烃的结构特点与反应活性：1、烷烃分子中的键强度大，键能高不易断裂。CCCH345.6415.5（KJ/mol）2、烷烃分子中电子云密度分布均匀，因而不易接受富电子或缺电子试剂的进攻。,36,故：烷烃化学性质不活泼，室温下与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂不发生反应。,但烷烃在高温或光照下能够进行反应。,1氯代反应(连锁反应或链式反应),产物是各种氯代甲烷的混合物,氟代反应太剧烈，以爆炸式进行，难以控制，碘原子不活泼使取代反应难以发生，故烷烃的卤代反应通常是指氯代和溴代反应。,反应活性：FClBrI,37,甲烷氯化机理-自由基机理,链引发,链增长,链终止,特征:,在光照、加热或催化剂存在的条件下进行;有自由基中间体生成（均裂反应）;如有氧或一些能捕捉自由基的杂质存在，反应有一个诱导期，诱导期长短与这些杂质的多少有关。（阻抑剂）,38,甲烷氯代反应过程势能变化图,39,其它烷烃的卤代反应,中间体自由基稳定性,自由基：具有单个未成对电子的原子或基团叫自由基。,卤代反应是通过自由基活性中间体进行的,反应的活性取决于相应的烷基自由基是否容易生成。自由基越稳定,就越容易生成，反应活性就越大。,自由基的结构：碳为sp2杂化，未杂化的p轨道有一个单电子。属于缺电子体系，不稳定，反应活性高。,40,自由基的构型,41,自由基的相对稳定性：叔碳(30C)仲碳(20C)伯(10C),烯丙基型302010甲基乙烯型,42,离解能3oH2oH1o