《在烷烃中的》PPT课件.ppt

脂肪烃,饱和烃：烷烃不饱和烃：烯烃、炔烃、二烯烃脂环烃：环烷烃、环烯烃、环炔烃,有机化合物,烃类化合物烃的衍生物,脂肪烃芳香烃,第十六章,烷烃Alkanes,一、烷烃的命名原则Rulesfornamingalkanes,IUPAC命名法系统命名法,常用命名法,普通命名法，习惯命名法,1、烷基(alkyl)的认识,R：CH3甲基Methyl（Me）C2H5乙基Ethyl（Et）CH3-CH2-CH2-正丙基n-propyl（n-pr）,异丙基（ipr),叔丁基（t-Bu）,仲丁基（sec-Bu）,新戊基(neo-pentyl),异戊基(i-pentyl),2、最低系列原则lowestseriesprinciple将主链以不同方式编号，可得不同编号系列，顺次逐项比较各系列的不同位次，最先遇到的取代基位次最小者为最低系列。最低系列主链(Main-chain),例：,3甲基2氯戊烷,2，3，5三甲基己烷,2，3，3-三甲基-4-乙基-5-（1，2-二甲基丙基）壬烷,二、烷烃的结构Constructionofalkanes,结构construction,构造(constitution)构型(configuration)构象(conformation),1、烷烃分子的形成实验事实:甲烷分子(CH4),CH4不是平面分子,4个C-H键等价,C原子正四面体,甲烷分子的结构碳原子正四面体构型；,中心碳原子sp3杂化,J.H.vantHoff1874y,1901y,杂化轨道理论Hybridizedorbitaltheory(1930L.C.Pauling)能量相似的原子轨道可进行杂化，组成能量相近的杂化轨道。,碳原子的sp3杂化(sp3HybridOrbitals),sp3,1/4S成分,甲烷分子的形成：,烷烃分子的形成：烷烃分子中所有碳原子均为sp3杂化；,2C以上的烷烃分子中有两种键C-H:sp3-s110pmC-C:sp3-sp3154pm,2、烷烃的构象异构Conformationalisomerismofalkanes同分异构,构造异构立体异构,构型异构构象异构,（1）构象异构Conformationalisomerism成键原子绕单键旋转产生的原子或基团在空间的不同排列。在有单键的化合物中，构象异构体有无数个，并在室温下不断互相转变。构象异构与构型异构的根本区别。,（2）乙烷的极限构象交叉式构象：重叠式构象：,扭转张力,.图163乙烷构象的能量曲线,能量最低，最稳定,能量最高，最不稳定,（3）极限构象的表示法透视式Newman投影式,练习：试写出丙烷的极限构象,（4）丁烷的极限构象思考：1）丁烷的极限构象是否只有一种交叉式和一种重叠式？2）试根据模型用透视式表示之。,全重叠式,部分重叠式,对位交叉式,邻位交叉式,最高最低,最差最好,p19.图164正丁烷构象能量曲线,能量：,稳定性：,（5）结论a.任何烷烃都有无数个构象异构体；b.各构象异构体在室温下不断互变，不发生共价键的断裂，彼此不能分离；c.能量最低的构象异构体在平衡混合物中含量最多。,三、烷烃的物理性质Physicalpropertiesofalkanes见p20.表1611、沸点（bp）、相对密度、折光率(nD20)分子间力分子量、分子形状2、熔点（mp）晶格能分子形状,3、溶解度,“相似相溶”,化合物与溶剂结构相似则易溶,注意：分子量大的有机物的特殊性,例：CH3CH2OHHOHCH3CH3C6H6n-C4H9OH（HOH）,四、烷烃的化学性质Chemicalpropertiesofalkanes惰性物质烷烃在常温下不与酸、碱、氧化剂、还原剂反应，只在高温、高压或催化剂作用下才能发生反应。,1、氧化(Oxidation)得到氧或失去氢的反应。完全氧化：烷烃O2/燃烧CO2+H2O+热燃料、能源部分氧化：烷烃+O2/催化剂羧酸、醛酮提高经济价值（石蜡氧化）,2、异构化p273、裂化p264、取代反应(Substitution)分子中的原子或基团被其他原子或基团所代替的反应。(卤代、硝化、磺化、水解、氨解)取代反应的发现1833Dumas,烷烃的卤代Halogenationofalkanes烷烃卤代反应的特点实验事实：CH4+Cl2不同条件下的反应情况:黑暗中混合；Cl2/h,混合；Cl2/h，放置，混合；CH4/h，混合,（1）特殊的反应条件：光照（h）、高温或催化剂（过氧化物）,爆炸,（2）产物是混合物；,（3）分子中不同位置的氢原子被取代的活性(reactivity)不同；碳、氢原子的分类：,溴代反应活性：3oH:2oH:1oH=1000:100:1,（4）卤素的相对反应活性例：甲烷一卤代反应中的焓（Kcal/mol）,反应活性：F2Cl2Br2I2,丙烷的卤代：氯代1与2活化能差4.2kj/mol溴代1与2活化能差12.5kj/mol,反应选择性,反应活性越高，反应选择性就会越差。,五、烷烃的卤代反应历程Halogenationmechanismofalkanes反应历程(mechanism)：从分子水平了解反应进程中的能量变化、,中间体形成、,反应步骤、,反应速率等。,1、有机反应的活性中间体碳自由基(free-radical)R.:由共价键均裂形成的带孤电子的体系。,碳正离子碳负离子,电中性；中心碳为sp2或sp3杂化；一个未共用电子单独占据一个轨道；价电子数:7,得电子的倾向强。,碳自由基,结构特点,2、反应过渡态（TransitionState）,反应的能量曲线,活化能,活化能：发生反应所需的最低能量。,反应速率决定于反应活化能的高低过渡态的能量,回忆：烷烃卤代反应的特点,？,？,？,3、烷烃的卤代反应历程例：光照下CH4+Cl2CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+CCl4hvCl:Cl2Cl.CH4+Cl.CH3+HCl.CH3+Cl2CH3Cl+Cl.Cl.+Cl.Cl2.CH3+.CH3CH3CH3.CH3+Cl.CH3Cl链反应(chainreaction),链引发,链增长,链终止,反应活性中间体与过渡态的区别。,烷烃的卤代是由产生自由基引发的取代反应自由基取代反应Free-RadicalSubstitution,光化学反应,4、卤代反应的取向,45%(6个相同1oH)55%(2个相同2oH),64%(9个相同1oH)36%(1个3oH),分子中不同位置的H被取代的几率不同。,反应速率反应活化能（过渡态能量）自由基的能量自由基能量越低，反应越快。,CH3H:.CH3+H.CH3CH3:-1oH.CH2CH3伯（1o）自由基CH3CH2CH3:-2oH(CH3)2CH.仲（2o）自由基CH(CH3)3:-3oH.C(CH3)3叔（3o）自