第2章 链烃(链烃的结构,命名 021).ppt

第2章链烃 ChainHydrocarbons 烃 hydrocarbons 1 碳氢化合物 只含碳和氢 2 是有机化合物的 母体 3 一切有机化合物可以看作是烃的衍生物 烃的分类 烃 链烃 脂肪烃 饱和烃 闭链烃 环烃 不饱和烃 脂环烃 芳香烃 烯烃 二烯烃 炔烃 2 1链烃的结构 烷烃分子通式为CnH2n 2同系列 homologousseries 具有同一分子通式和相同结构特征的一系列化合物同系列中的各化合物互称同系物 homolog 同系差 CH2同系列是有机化学中一种普遍现象 2 1 1烷烃的结构与构象异构 烷烃的结构 SP3杂化键角109 28 烷烃又称为饱和链烃 所有的键均为 键 键的特点 成键原子可以绕键轴旋转而键不断裂旋转的结果改变了分子空间排列 同分异构现象 同分异构 构造异构 立体异构 碳链异构 位置异构 构型异构 构象异构 顺反异构 对映异构 烷烃的同分异构现象 碳链异构分子式相同 碳原子的连接方式不同 碳原子的类型 伯 1 pri 仲 2 sec 叔 3 tert 氢原子不同类型氢原子其反应性能不同 乙烷的构象可以有无数种交叉式和重叠式构象是乙烷无数构象中两种典型情况 构象异构 1 乙烷的构象 重叠式 交叉式 锯架式 Sawhorse 表示法 构象构象 由于单键旋转 而引起的分子中各原子在空间的排布方式不同 交叉式 重叠式 斥力最小能量最低 稳定 斥力最大能量最高 不稳定 纽曼 Newman 投影式 2 正丁烷的构象 丁烷的C2 C3键轴旋转所形成的几种最典型构象的纽曼投影式 对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式 稳定性顺序 对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式 2 1 2烯烃的结构与构型异构 通式CnH2n不饱和烃 单烯烃 二烯烃 多烯烃单烯烃和共轭二烯烃最为重要 通常是指单烯烃官能团 C C sp2杂化 两个p轨道参与杂化生成三个相同的sp2杂化轨道三个杂化轨道在同一个平面上 互成120 角未杂化p轨道垂直于这个平面 乙烯的结构 乙烯分子中 碳原子的三个sp2杂化轨道中两个同氢原子的1s轨道重叠形成碳氢 键 未参与杂化的两个p轨道用侧面互相重叠形成一个 键 键与 键的比较 P4 烯烃的同分异构现象 碳链异构位置异构 官能团位置不同而产生都属于构造异构 1 丁烯2 丁烯2 甲基 1 丁烯 顺反异构 产生原因和条件 1 分子中存在限制碳原子自由旋转的因素 如双键或脂环 2 不能自由旋转的碳原子 各连有两个不同的原子或基团时 即a b且d e 相同的基团在双键的同侧 顺式 cis 相同的基团在双键的异侧 反式 trans 如 顺 2 丁烯 反 2 丁烯 顺 2 丁烯 反 2 丁烯 顺式异构体 cis 反式异构体 trans 含两个以上双键 了解 顺 反 2 4 庚二烯 反 顺 2 4 庚二烯 含C N 键的肟类化合物 不作要求 含 N N 键的偶氮化合物 不作要求 1 炔烃的结构 通式CnH2n 2不饱和烃单炔烃 二炔烃 多炔烃通常是指单炔烃官能团 C C 2 1 3炔烃与二烯烃的结构 sp杂化 碳原子2s轨道同一个2p轨道杂化 形成两个相同的sp杂化轨道 对称地分布在碳原子两侧 二者之间夹角为180 未杂化的两个p轨道互相垂直 乙炔的分子结构 碳原子一个sp杂化轨道同氢原子的1s轨道形成碳氢 键 另一个sp杂化轨道与相邻碳原子的sp杂化轨道形成碳碳 键 组成直线结构的乙炔分子 未杂化的两个p轨道与另一个碳的两个p轨道相互平行 肩并肩 地重叠 形成两个相互垂直的 键 乙炔的分子结构 电子云分布 电子云呈圆筒形对称分布炔烃的 键比烯烃的 键要强一些直接连在炔键上的氢原子性质比较活泼 P24 含有两个C C双键 分子通式为CnH2n 2C C的位置和性质关系密切 1 聚集 累积 二烯烃两个双键与同一个碳原子相连 例如1 2 丁二烯CH2 C CH CH3 C杂化类型sp2spsp2sp3 数目不多 性质不稳定 2 二烯烃的结构 2 共轭二烯烃两个C C间有一个单键 单双键交替 共轭双键 例如 1 3 丁二烯CH2 CH CH CH2 C杂化类型sp2sp2sp2sp2 性质很特殊 3 隔离 孤立 二烯烃两个双键被两个以上的单键隔开 例如1 4 戊二烯CH2 CH CH2 CH CH2 C杂化类型sp2sp2sp3sp2sp2 性质与单烯烃相似 1 3 丁二烯的结构 两个C C的键长为0 137nm 比一般的C C的键长 0 134nm 长C2 C3键长为0 146nm 它比一般的C C的键长 0 154nm 短这种现象叫做键长的平均化 键平面与纸面垂直 键平面与纸面平行 键所在平面在纸面上 所有的 键都在同一平面内 每个碳原子未杂化的p轨道彼此互相平行 C 2与C 3的p轨道是部分重叠的 具有部分双键性质 四个p电子发生离域 形成了包括四个碳原子及四个 电子的体系 这种体系叫做共轭体系 这种键称为共轭 键 1 3 丁二烯分子中p轨道的重叠 1 3 丁二烯分子中共轭 键 2 2烷 烯 炔的命名 普通命名法 系统命名法 俗名 其他 1 普通命名法 1 直链烷烃按碳原子数目命名 10以下按天干顺序 10以上中文数字表明碳原子数 甲烷methane乙烷ethane丙烷propane丁烷butane戊烷pentane 己烷hexane庚烷heptane辛烷octane壬烷nonane癸烷decane 烷烃 ane烯烃 ene炔烃 yne 2 2 1烷烃的命名 链端为 CH3 2CH 加 异 iso 链端为 CH3 3C 加 新 neo 直链烷烃 加 正 n 常省略 2 含支链的烷烃 2 系统命名法 1 烃基 烃分子中去掉一个氢的原子所剩下的基团 简称为 基 yl 甲基 丙基 乙基 异丙基 异丁基 正 丁基 仲丁基 叔丁基 乙烯基 丙烯基 烯丙基 两价的烷基称为亚基 三价的烷基称为次基 脂肪烃基 常用R 代表 芳香烃基 常用Ar 代表 烃基的名称由相应的烃命名 基 与 自由基 写法上的区别 2 次序规则 p27 a 按原子序数大小排列 大者优先 I Br Cl S P O N C D Hb 假使第一个原子相同 比较与第一个原子相连的第二个原子 第二个原子也相同 则沿取代链逐次相比 CH3 3C CH3 2CH CH3CH2 CH3 CH3CH2CH2CH2 CH3CH2CH2 CH3CH2 CH2Cl CH CH3 2前 ClHH后 CCH c 有双键或叁键的基团 一个键相当于连一个原子HC C CH2 CH CH3CH2 COOH CHO CH2OH 注意 比较的是原子序数的大小 而不是几个原子的原子序数之和 3 系统命名法的要点 选择主链 最长的连续碳链 取代基最多 取代基简单 最长 最多 简单 近 编号正确 编号不正确 1靠近取代基一端开始 编号 优先顺序 两个不同取代基位于相同位次 小的基团在前 大的基团在后 先小基 后大基 最低系列 2 7 8 三甲基癸烷 和17 不是3 4 9 三甲基癸烷 和16 b 使取代基的位次最小 a 两个相同取代基位于相同位次 应使第三个取代基位次最小 写出名称 多个相同取代基合并 用二 三 四等表示 按优先顺序写出取代基 3 6 二甲基 4 丙基辛烷 2 3 二甲基 3 异丙基己烷 2 2 2烯烃和炔烃命名 1 选主链 含官能团 双键或叁键 2 编号 近官能团的一端开始 3 写出名称 a标明官能团的位置b多个相同官能团合并 选主链 编号 官能团位次最低 烯炔的编号 先遇到双键或三键先编号 最低系列 等距离 则双键先编 优先顺序规则 不同编号 最低系列 相同编号 优先顺序 2 戊烯 丁二炔 写出名称 2 甲基 3 己烯 优先顺序 最低系列 烯炔的命名 x 某烯 y 炔 x指双键的位次 y指三键的位次 小结 1 含长多低 含 含不饱和键长 最长的链多 取代基最多低 最低系列 对于双键碳原子上连结有四个不同取代基的烯烃 不能用顺反式命名 Z E构型命名法 以 基团次序规则 为基础优先基团在双键的同侧 Z 优先基团在双键的异侧 E 顺反异构体命名法 Z E构型命名法 E 3 甲基 4 异丙基 3 庚烯不能用顺 反表示 Z 3 氯 2 戊烯不能用顺 反表示 Z 1 氟 1 氯 2 溴乙烯不能用顺 反表示 Z 3 甲基 2