碳原子皆采取sp杂化个sp杂化轨道在空间呈正四面体ppt课件

1、3 脂肪烃的构造脂肪烃的构造1烷烃的构造烷烃的构造 杂化轨道类型杂化轨道类型烷烃中一切碳原子皆采取烷烃中一切碳原子皆采取sp3杂化，杂化，4个个sp3杂化轨道在杂化轨道在空间呈正四面体分布。空间呈正四面体分布。P55分子链外形分子链外形由于由于4个个sp3杂化轨道在空间呈正四面体分布，烷烃中键杂化轨道在空间呈正四面体分布，烷烃中键角为角为109.5，故长链烷烃的分子链不是直线，而是折线。，故长链烷烃的分子链不是直线，而是折线。分子立体模型：球棒模型Kekule模型和比例模型Stuart模型。2烯烃的构造烯烃的构造 杂化轨道类型杂化轨道类型碳原子碳原子sp2杂化，三个杂化轨道处于同一平面内，夹角

2、为杂化，三个杂化轨道处于同一平面内，夹角为120，未参与杂化，未参与杂化pz轨道的对称轴垂直于轨道的对称轴垂直于sp2杂化轨道对杂化轨道对称轴所在的平面。称轴所在的平面。例如例如乙烯：乙烯：碳的碳的2个个sp2杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个氢原子的个氢原子的1s轨道重叠构成轨道重叠构成CH 键，第三个键，第三个sp2杂化轨道相互重叠构成杂化轨道相互重叠构成CC 键键，五个，五个 键的对称轴在同一平面内。乙烯中一切原子都处键的对称轴在同一平面内。乙烯中一切原子都处于同一平面内，是平面型分子。未参与杂化的于同一平面内，是平面型分子。未参与杂化的pz轨道构成轨道构成CC 键。键。3炔烃的构造炔烃的

3、构造 杂化轨道类型杂化轨道类型碳原子碳原子sp杂化，两个杂化，两个sp杂化轨道的对称轴成杂化轨道的对称轴成180夹角，夹角，空间分布呈直线形。未参与杂化的空间分布呈直线形。未参与杂化的py和和pz 轨道的对称轴轨道的对称轴相互垂直，并都垂直于相互垂直，并都垂直于sp杂化轨道的对称轴。杂化轨道的对称轴。 例如例如乙炔：乙炔：两个碳原子的两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴构成杂化轨道沿各自对称轴构成CC 键，键，另两个另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠构成两轨道重叠构成两个个CH 键，两个键，两个py轨道和两个轨道和两个pz轨道分别从侧面相互轨道分别从侧面

4、相互重叠，构成两个相互垂直的重叠，构成两个相互垂直的CC 键，构成乙炔分子。键，构成乙炔分子。 补充：三种键的比较补充：三种键的比较(1P40)： CC C=C CC键能键能/kJmol-1 347 611 837键长键长/nm 0.154 0.134 0.120 结论：结论：1、双键和叁键的平均键能比单键弱；、双键和叁键的平均键能比单键弱；2、双键和叁键的键长比单键短、双键和叁键的键长比单键短 键的特点键的特点 键不能单独存在，只能与键不能单独存在，只能与 键共存于双键或叁键中；键共存于双键或叁键中；假设两个碳原子绕假设两个碳原子绕CC键键轴旋转，键键轴旋转，CC 键将被键将被破坏。破坏。

5、键重叠程度小，且位于成键原子周围分成上下层，键重叠程度小，且位于成键原子周围分成上下层，原子对其束缚力低，原子对其束缚力低， 电子去易流动，键不结实，易受电子去易流动，键不结实，易受亲电试剂亲电试剂E+的进攻。的进攻。4环烷烃的构造环烷烃的构造 杂化轨道类型杂化轨道类型 ：sp3 例如及构造例如及构造环丙烷环丙烷碳原子碳原子sp3杂化，但杂化，但sp3杂化轨道对称轴不在一条直线上杂化轨道对称轴不在一条直线上。CC其夹角是其夹角是105.5，构成的，构成的CC键是弯曲的，称键是弯曲的，称为弯曲键或香蕉键。为弯曲键或香蕉键。 构造特点及变化规律构造特点及变化规律sp3杂化轨道的杂化轨道的C-C之间

6、夹角是之间夹角是105.5 。sp3杂化轨杂化轨道对称轴间的夹角是道对称轴间的夹角是109.5。故环丙烷分子内总是存在。故环丙烷分子内总是存在一种开环的张力一种开环的张力角张力，它力图使角张力，它力图使CCC键角恢复键角恢复到到109.5。环丙烷的弯曲键中，杂化轨道重叠少，键不。环丙烷的弯曲键中，杂化轨道重叠少，键不结实。结实。电子云分布在衔接两个碳原子的直线外侧，易受亲电试剂E+如HBr等进攻而开环。相邻两个碳原子上的CH键是重叠式陈列(键长0.1089nm，短于直链的CH键长0.1095nm)，存在改动张力，是引起环丙烷不稳定的又一缘由。环丁烷、环戊烷、环己烷分子的碳原子均不处于同一平面内

7、：环丁烷是蝴蝶构造，环戊烷有信封型和扭曲型两种不同构造。环丁烷和环戊烷的CCC键角均没有到达109.5，均存在角张力，但比环丙烷的小。环己烷分子中CCC键角为109.5，没有角张力。故环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷的环的稳定性依次增大。5共轭二烯烃的构造共轭二烯烃的构造 (以以1,3丁二烯为例丁二烯为例) 键参数键参数 一切原子都共平面；键角都接近一切原子都共平面；键角都接近120；碳碳双；碳碳双键键长键键长.3pm比乙烯的双键比乙烯的双键134.0pm长，单键长，单键148.0pm比乙烷的比乙烷的154.0pm短。键长趋于平均双短。键长趋于平均双键变长，单键变短键变长，单键变短 杂化轨道类型

8、杂化轨道类型sp2杂化，构成杂化，构成3个个CC 键，并与键，并与6个氢原个氢原子构成子构成6个个CH 键。键。四个四个pz轨道相互平行，且都能侧面交盖，构轨道相互平行，且都能侧面交盖，构成一个整体成一个整体 键，称大键，称大 键或共轭键或共轭 键。键。 定域键定域键(localized bond)。 电子云局限在两个碳原子之间的电子云局限在两个碳原子之间的 键。例：乙烯分子键。例：乙烯分子。 离域键离域键(delocalized bond)。 电子云不是局限在电子云不是局限在C1C2和和C3C4之间，而是扩展之间，而是扩展或离域到一切碳原子周围，构成一个整体或离域到一切碳原子周围，构成一个整

9、体 键，称大键，称大 键键或共轭或共轭 键。例：键。例： 1,3丁二烯的构造式用丁二烯的构造式用CH2=CHCH=CH2表示，但应牢记分子中的单双键已不是普通的单表示，但应牢记分子中的单双键已不是普通的单双键。双键。 共轭分子和共轭系统共轭分子和共轭系统有单、双键交替陈列的分子称共轭分子；有单、双键交替陈列的分子称共轭分子；1,3丁二烯共轭丁二烯共轭系统称系统称 ， 共轭系统共轭系统(体系体系)。 共轭效应共轭效应在共轭分子中，由于在共轭分子中，由于 电子在整个系统中的离域，故任电子在整个系统中的离域，故任何一个原子遭到外界的影响，均会影响到分子的其他部何一个原子遭到外界的影响，均会影响到分子

10、的其他部分，这种电子经过共轭系统传送的景象，称为共轭效应分，这种电子经过共轭系统传送的景象，称为共轭效应。后果：单双键平均化；分子能量显著降低，稳定性添加后果：单双键平均化；分子能量显著降低，稳定性添加。例：例：1,3戊二烯和戊二烯和1,4戊二烯的氢化热：戊二烯的氢化热：CH3CH=CHCH=CH2+2H2CH3CH2CH2CH2CH3氢氢化热化热226kJmol-1CH2=CHCH2CH=CH2+2H2CH3CH2CH2CH2CH3氢氢化热化热254kJmol-14 4 脂肪烃和脂环烃的构造异构脂肪烃和脂环烃的构造异构1 1烷烃的构造异构烷烃的构造异构 (constitutional iso

11、mery) (constitutional isomery)定义定义分子中原子的衔接方式和陈列次序不同产生的异构；开分子中原子的衔接方式和陈列次序不同产生的异构；开链烷烃中的构造异构是由于碳骨架不同引起的，故烷烃的链烷烃中的构造异构是由于碳骨架不同引起的，故烷烃的构造异构又称为碳架异构构造异构又称为碳架异构(carbon skeletal isomery)(carbon skeletal isomery)。构造异构的数目构造异构的数目随碳原子数添加，异构体数目迅速添加：甲、乙和丙烷随碳原子数添加，异构体数目迅速添加：甲、乙和丙烷只需一种异构体，丁烷有只需一种异构体，丁烷有2 2种，戊烷有种，戊

12、烷有3 3种：正戊烷、异戊种：正戊烷、异戊烷和新戊烷。碳数为烷和新戊烷。碳数为6 6，7 7，8 8和和2020的烷烃，异构体数目分的烷烃，异构体数目分别为别为5 5，9 9，1818和和366 319366 319。CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3CH3（正丁烷）（异丁烷）（正戊烷）（异戊烷）（新戊烷）2烯、炔烃的构造异构烯、炔烃的构造异构烯、炔烃除碳架异构外，还有官能团位置异构。如：烯、炔烃除碳架异构外，还有官能团位置异构。如：CH2=CHCH2CH31丁烯，丁烯，CH3CH=CHCH32丁烯；丁烯

13、；CHCCH2CH31丁炔，丁炔，CH3CCCH32丁炔丁炔3脂环烃的构造异构脂环烃的构造异构 CH3CH3CH3CH3C2H5CH3（环戊烷）（甲基环丁烷）（乙基环丙烷）（1,1-二甲基环丙烷）（1,2-二甲基环丙烷）脂环烃的构造异构比较复杂。成环碳原子个数、取代基及取代基位次不同都可引起构造异构。例如：4顺反异构顺反异构 引入引入研讨发现，研讨发现，CH3CH=CHCH32丁烯存在性质上有丁烯存在性质上有微小差别的异构体微小差别的异构体A沸点沸点3.5和和B沸点沸点0.9，其，其缘由是双键上衔接的四个基团在空间陈列方式不同，而构缘由是双键上衔接的四个基团在空间陈列方式不同，而构造完全一样。

14、造完全一样。 定义定义由于由于 键或环的存在，呵斥原子或基团在空间陈列方式键或环的存在，呵斥原子或基团在空间陈列方式即构型不同而产生的异构景象，称为顺反异构景象即构型不同而产生的异构景象，称为顺反异构景象(cia-trans isomerism)，构成的同分异构体称为顺反异构体。，构成的同分异构体称为顺反异构体。 阐明阐明当双键的一个碳原子上有两个一样基团时，该双键无顺当双键的一个碳原子上有两个一样基团时，该双键无顺反异构反异构C=CCH3H（顺-2-丁烯）C=CCH3HHCH3CH3H（反-2-丁烯）15.2.2 脂肪烃和脂环烃的命名脂肪烃和脂环烃的命名1 习惯命名法习惯命名法(普通命名法，

15、只适用于简单构造的烃类普通命名法，只适用于简单构造的烃类) 规定规定十个碳以下用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、十个碳以下用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；十个碳以上用十一、十二壬、癸；十个碳以上用十一、十二表示碳原子数目；表示碳原子数目；以前缀以前缀“正正n、“异异(i,或或iso)、“新区分新区分异构体：异构体：直链为直链为“正；仅在一末端有正；仅在一末端有(CH3)2CH而无其它支而无其它支链的为链的为“异；专指具有异；专指具有(CH3)3C的含五、六个碳原子的含五、六个碳原子为为“新构烃。例新构烃。例(异丁烯错异丁烯错)： CH3CH2CH2CH3(正丁烷）CH2=CHCH2C

16、H3（正丁烯）CHCCH2CH3(正丁炔）(异丁烷）（异丁烯）(新戊烷）CH2=CCCH3CH3CCH3CH3CHCH3CH3CH3CH3CH32 衍生物命名法衍生物命名法(只能适用于简单构造的烃类只能适用于简单构造的烃类) 原那么：把复杂化合物看成简单化合物的衍生物。原那么：把复杂化合物看成简单化合物的衍生物。 烃基烃基烃分子中去掉一个氢剩余的部分称为烃基。例：烃分子中去掉一个氢剩余的部分称为烃基。例： CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH2CH2CH2CH3CHCH3(甲基)(乙基)(丙基)(异丙基)(异丁基)CH2=CHCHCH3CC(烯丙基)(丙炔基)(环己基)CH3CH2CC

17、H3(仲丁基)(叔丁基)(新戊基)(乙烯基)(丙烯基)CH3CH=CHCH3CCH3CH3CH2CH3CCH3CH3CH2=CH 规定规定母体选择的原那么：母体选择的原那么： 分子中衔接烃基最多的碳原子或官能团作为母体；分子中衔接烃基最多的碳原子或官能团作为母体； 母体称号是同系列中最简单的化合物母体称号是同系列中最简单的化合物(甲烷，乙烯甲烷，乙烯，乙炔，乙炔)。母体上的烃基陈列次序：母体上的烃基陈列次序：按从小到大的次序陈列，一样的烃基要合并，并写出该按从小到大的次序陈列，一样的烃基要合并，并写出该烃基的个数。例：烃基的个数。例： （二甲基乙基异丙基甲烷）（对称二乙基乙烯）CH3CH2CC

18、HCH3CH3CH3CH3（二乙烯基乙炔）CH2=CHCCCH=CH2C2H5CH=CHC2H53 系统命名法系统命名法 ：1选择母体主链选择母体主链 含有官能团、支链最多、最长碳链为母体主链烷烃无含有官能团、支链最多、最长碳链为母体主链烷烃无官能团官能团2主链编号主链编号 “最低系列原那么：首先，保证官能团位次最小；其最低系列原那么：首先，保证官能团位次最小；其次，使小的支链或取代基位次尽能够小。次，使小的支链或取代基位次尽能够小。3次序规那么次序规那么(sequence rule) 支链或取代基的大小是指取代基在次序规那么中的排序支链或取代基的大小是指取代基在次序规那么中的排序，用，用“表

19、示优于。次序规那么如下：表示优于。次序规那么如下：a取代基或官能团第一个原子按原子序数陈列，原取代基或官能团第一个原子按原子序数陈列，原子序数大者为子序数大者为“较优基团；同位素质量高者较优。较优基团；同位素质量高者较优。例：例：I Br Cl S F O N C D H (孤对电子，孤对电子，视其原子序数为视其原子序数为0)。b假设两个基团的第一个原子一样，那么比较与它相连的第二，甚至第三、第四个原子，直到比较出差别。CH2CH3CH3(C,H,HH,H,H)；CH2ClCH2OH(Cl,H,HO,H,H)；C(CH3)3CH(CH3)2CH2CH3CH3。c支链或取代基有重键时，拆开重键，

20、连上一样的原子比较：常见基团中存在以下优先次序：4母体烃命名取代基按从小到大的顺序放在母体前面，用主链上碳原子的编号标明位次，位次与取代基间用半字线“隔开。一样取代基或官能团要合并，用大写数字表示其数目，并逐个标明其所在位次，各位次间用逗号“，分开。官能团的位次标明后，根据母体碳原子个数和官能团写出化合物称号：CCHCCCCCCH相当于CCHCCHHCH=CH2相当于相当于CNNCNCCN.CH2=CHCHCCH3CH2NCHCOCH3CHCCCHCH3Br（2-甲基-5-溴-3-己炔）（4-氯-1-溴-2-戊烯）CH2CH=CHCHCH3BrClCH3C2H5（1-甲基-6-乙基环己烯）（环辛炔）（3,5-二甲基-4-丙基庚烷）CH3CH2CHCHCHCH2CH3CH2C2H5CH3CH3（而不是3,4,9-三甲基癸烷，按80年原则取消数目总和都最小）CH3CH2CHCHCH2CH2CH2CH2CHCH3CH3CH3CH3（2,7,8-三甲基癸烷）（5-甲基-1,3-环戊二烯）CH3CH3当双、叁键同时存在于主链时，应使双、叁键位次尽能够低。