第二章-饱和烃烷烃.ppt

烃-分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物(或称为碳氢化合物)。,烃是组成最简单的一类有机化合物，其它有机化合物可以看作是烃的衍生物。,一般认为烃是有机化合物的母体。,烃的分类,烃,开链烃,碳环烃,饱和烃,不饱和烃,烷烃,单烯烃,炔烃,二烯烃,环烷烃,环烯烃,苯系芳烃,脂环烃,芳香烃,非苯芳烃,烷烃-分子中碳原子之间都以单键相连成链状，其余价键都与氢原子相连的化合物。,同系列和同分异构(homologousseriesandisomerism),通式：CnH2n+2,同系列-凡是在组成上相差一个或多个CH2，而且结构和性质相似,具有同一个通式的一系列化合物。,系列差:CH2,同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。,构造异构体：具有相同分子式，分子中原子或基团因连接顺序不同而产生的异构体。,由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构),例,烷烃分子中C数碳架异构体。,碳原子和氢原子的类型,(伯)1C,伯碳原子（一级碳原子，记作1）只与另一个碳原子相连，常处在链端。,(仲)2C,仲碳原子（二级碳原子，记作2）与另外二个碳原子相连，常处在链的中间。,(叔)3C,叔碳原子（三级碳原子，记作3)与另外三个碳原子相连，常处在支链分出处。,(季)4C,季碳原子（四级碳原子，记作4）与另外四个碳原子相连，常处在二个支链分出处。,连接在伯、仲、叔碳原子上的氢分别称为伯、仲、叔氢原子。,命名(nomenclatune),(1)普通命名法（适用于简单化合物）,1-10个碳的烷烃，词头用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；10个碳以上，用数字十一、十二等表示。,碳架异构体用正、异、新等词头区分。,正己烷,正：直链烷烃,异己烷,异,新己烷,新,CH3CH2CH2CH2CH3CH3-(CH2)12-CH3正戊烷正十四烷,（2）系统命名法（IUPAC命名法）,国际纯粹与应用化学联合会（InternationalUnionofPureandAppliedChemistry简写为IUPAC）,直链烷烃,直链烷烃与普通命名法相似但取消“正”字。,支链烷烃,支链烷烷烃，选取一个主链，以其所含碳原子数命名为某烷,支链按取代基处理。,烷基烷烃分子中去掉一个氢原子后所剩下的原子团，常用R-表示。,选最长碳链作主链，支链作取代基。遇多个等长碳链，则取代基多的为主链。,(b)近取代基端开始编号，并遵守“最低系列编号规则”,(c)取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团端开始。,(d)名称的排列顺序,中文名称按基团顺序规则，较小的基团列在前；英文名称按基团首字母的字顺先后列出。,顺序规则,(a)单原子取代基,按原子序数大小排列。原子序数大,顺序大；原子次序小,顺序小；同位素中质量高的,顺序大。,(b)多原子基团第一个原子相同,则依次比较与其相连的其它原子。,(c)含双键或叁键的基团,则作为连有两个或叁个相同的原子。,顺序大的基团称较优基团。,例：,1,2,3,4,5,6,7,2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷,注意1）相同取代基数目用汉文数字二、三.表示；2）取代基位号用阿拉伯数字表示；3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开；4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。,可将烷烃的命名归纳为：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。,练习,1,2,3,4,5,6,7,2,5-二甲基-3-乙基-4-丙基庚烷,1,2,4,5,6,2,2,3,5-四甲基己烷,请指出碳原子的类型,3,烷烃的结构（structureofalkane）,109.5o,烷烃分子中的碳原子是通过SP3杂化轨道而成键的，所有的键都属于键。,碳的sp3杂化和键的形成,键原子轨道沿着两原子核联线的方向以“头碰头”的方式相互重叠形成的共价键。,键的电子云集中地分布在两核的联线上，且沿键轴呈圆柱形对称分布。键比较牢固，能自由旋转，而不影响电子云重叠程度。,固态时，碳链一般为锯齿型,简写键线式,为了书写方便，通常都是写成直链形式。,乙烷和丁烷的构象(conformationofethaneandbutane),构象由单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列方式。,重叠式（由H-C-C-H组成的两面角为0o）交叉式（由H-C-C-H组成的两面角为60o）,重叠式,楔形式锯架式纽曼式,交叉式,楔形式锯架式纽曼式,介于重叠式与交叉式之间的无数构象称为扭曲式构象。,构象的稳定性（分析乙烷两个极端构象）,排斥力最大排斥力最小内能高内能低,构象的稳定性与内能有关。内能低,稳定；内能高,不稳定。内能最低的构象称优势构象。,其它构象的内能介于这两者之间。,丁烷的构象,绕C-2和C-3之间的键旋转，形成的四种典型构象。,构象稳定性：对位交叉式邻位交叉式部分重叠式全重叠式,室温下，正丁烷构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离。最稳定的对位交叉构象是优势构象。,物理性质(physicalproperty),沸点1随着碳原子数的递增，沸点依次升高。2原子数相同时，支链越多，沸点越低。,熔点1碳原子数目增加，熔点升高。2分子的对称性越大，熔点越高。,化学性质(chemicalproperty),1氯代（chlorination）,CH4+Cl2,CH3Cl+HCl,烷烃卤代反应的机理,反应机理-化学反应所经历的过程,又称反应历程。,有机反应分类,自由基反应,离子型反应,单键均裂A自由基B自由基,均裂产生的带单电子的原子或基团叫自由基。通过自由基而进行的有机反应叫做自由基反应。,例：Cl氯自由基CH3甲基自由基,甲烷和氯的反应机理：,氯分子在光照或高温下裂解（均裂），产生自由基：,链引发（initiation),产生甲基自由基：,链增长(propagation),产生新的氯自由基：,链增长,氯甲基自由基的形成：,链增长,氯甲基自由基再与氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子：,链增长,.,自由基之间碰撞，形成稳定分子，反应终止：,链终止(termination),整个反应经历三个阶段：链引发、链增长、链终止。此自由基反应也称链锁反应或链反应。,讨论题,甲烷氯代易得氯代烷的混合物，为什么？,自由基反应一般是在气相或非极性溶剂中进行，反应可被光、热或过氧化物所引发。,我们生物体系主要遇到的是氧自由基，例如超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上过氧化氢、单线态氧和臭氧，通称活性氧。体内活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信号传导过程。但过多的活性氧自由基就会有破坏行为，导致人体正常细胞和组织的损坏，从而引起多种疾病。如心脏病、老年痴呆症、帕金森病和肿瘤。此外，外界环境中的阳光辐射、空气污染、吸烟、农药等都会使人体产生更多活性氧自由基，使核酸突变，这是人类衰老和患病的根源。,自由基具有很高的能量，非常活泼，在生物体内自由基通过多种化学途径对细胞产生作用。由于自由基引起的电子转移有任意性，因此对生物系统存在潜在的危害。,伯、仲、叔氢的反应活性,R3CHR2CHHRCH2H,不同氢的反应活性与自由基的稳定性有关。,自由基的稳定性与共价键均裂时键的离解能大小有关.,键离解能愈小，键越易断裂，其所连氢原子的活性越高，自由基越容易形成，所形成的自由基越稳定。,自由基稳定性次序为：,卤素的反应活性：FClBrI,2氧化和燃烧(