无机化学烷烃Alkanes-课件

1、第二章 烷烃（Alkanes） 烃（Hydrocarbons） 脂肪族（Aliphatic） 芳香族（Aromatic )烷烃（Alkanes) 烯烃(alkenes) 炔烃(alkynes) 环烷烃 (Cyclic alkanes)一、同系列（homologous seris）、 同系物（homologs）、通式（general formula） 二、同分异构（isomerism）：构造异构 具有相同分子式，仅由于组成分子的原子间连接顺 序和方式不同引起的同分异构现象。 烷烃：碳架异构 三、碳原子和氢原子的分类1：与一个碳相连，伯（primary）碳原子，或一级碳（1）4：与二个碳相连，仲（

2、secondary）碳原子 ，或二级碳（2）3：与三个碳相连，叔(tertiary)碳原子，或三级碳（3）2：与四个碳相连，季（quaternary）碳原子,或四级碳（4） 四、命名1、普通命名法 110个碳：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬和癸表示 11个碳以上：十一烷，十二烷 异（iso） 新（neo）2、系统命名法（IUPAC） International Union of Pure and Applied Chemistry （1）选主链：选择烷烃分子中最长的连续碳链作为主链，按其 碳原子数称某烷 。（2）编号：从靠近取代基一端开始，用阿拉伯数字对主链碳原 子依次编号。（3）取代基书

3、写：相同取代基合并，用汉字表明数目；不同取 代基按“次序规则”排列，优先基团在后。 （英文按字母顺序排列）（4）分子中有几种等长碳链可选择时，应选择含取代基多的碳 链为主链 （5）复杂取代基的命名 CH3CH2CH2 正丙基 n-propyl n-Pr 异丙基 iso-propyl i-PrCH3CH2CH2CH2 正丁基 n-butyl n-Bu 仲丁基 sec-butyl s-Bu(CH3)2CHCH2 异丁基 iso-butyl i-Bu(CH3)3C 叔丁基 tert-butyl t-Bu(CH3)3CCH2 新戊基 neo-pentyl取代基名称：CH3 甲基 methyl MeCH

4、3CH2 乙基 ethyl Et五、烷烃的结构 楔线式 棒球模型 斯陶特模型Sp3杂化轨道基态 激发态键的特点： （1）轴向重叠，重叠程度大，较牢固， （2）可自由旋转，不改变重叠程度。六、物理性质(physical properties）分子键作用力（Intermolecular force） 1、偶极偶极（dipole-dipole）相互作用 2、范德华力（Van der waals） 3、氢键（Hydrogen bond） 有机化合物的物理性质 取决于它们的结构和分子间的作用力 烷烃分子间作用力主要是范德华力 1、沸点（boiling point） 直链烷烃的沸点随分子中碳原子数增加而增

5、高 。 同分异构体中，含直链的异构体比含支链的异构体沸点高，支链越多，沸点越低 。2、熔点（melting point） 直链烷烃熔点随分子量的增加而升高。 同分异构体中，含直链的异构体比含支链的异构体熔点低，支链越多，分子越对称，分子在晶格中的排列越紧密，熔点越高 。 3、密度（density） 烷烃的密度均小于1。4、溶解性（solubility） 不溶于极性的水，溶于低极性的有机溶剂（苯及四氯化碳等）。七、化学性质1、烷烃的卤代反应（1）甲基的氯化（2）卤代反应机理自由基链锁反应（3）甲烷与其它卤素反应 卤素的相对活性：F2Cl2Br2I2 （4）卤素与其它烷烃的反应三种氢的反应活性次序

6、：3H 2H 1自由基相对稳定性次序如下： 八、构象（Conformation）围绕键旋转所产生的分子的各种立体形象不同构象称构象异构体 （conformational isomers or conformers）（一）乙烷的构象楔线式锯架式纽曼投影式 交叉式 重叠式扭转张力(torsional strain) 优势构象：交叉式丁烷的构象： 全重叠 邻位交叉 部分重叠 对位交叉 部分重叠 邻位交叉 全重叠稳定性：对位交叉式邻位交叉式 部分重叠式全重叠式优势构象：对位交叉式 第三章 烯烃(Alkene) 和环烷烃(Cycloalkane) 第一节 烯烃一、结构1、sp2杂化：2、乙烯的结构：二、

7、同分异构三、命名： 烯烃的系统命名是选择含碳碳双键的最长碳链作为主链，按其碳原子数称某烯。 在编号时必须从靠近双键一端编起，使表示双键位置的数字尽可能最小，然后将双键中编号，将较小那个碳原子的序号写在某烯前面，以表示双键在碳链中的位置。 表示取代基名称和位置等原则与烷烃类似。四、物理性质五、烯烃的化学性质（一）加成反应（Addition Reactions）1. 加氢催化氢化（catalytic hydrogenation） 催化剂：铂、钯、Raney Ni等2. 与卤化氢加成（Addition of Hydrogen Halides） 烯烃稳定性：反-2-丁烯顺-2-丁烯 1-丁烯一般同类烯

8、烃中，双键碳上所连烷基越多越稳定 卤化氢对烯烃加成的活性次序：HIHBrHCl马尔可夫尼可夫规则（Markovnikov rule)马氏规则不对称烯烃与卤化氢加成时，卤化氢中的氢总是加到含氢较多的双键碳原子上，卤原子则加到另一双键碳原子上。亲电性试剂（electrophilic reagent）：缺少电子，迫切需要得到电子的试剂。由亲电性试剂进攻发生的（加成）反应称 亲电性（加成）反应（ electrophilic reaction, electrophilic addition reaction )。碳正离子活性中间体稳定性： 32 1 +慢快X碳正离子活性中间体 carbocation+烷

9、基具有供（推）电子能力，中心碳上所连烷基越多，碳正离子活性中间体越稳定，反之，连有吸（拉）电子原子或基团，碳正离子稳定性下降。+ X X21不对称烯烃与极性试剂加成时，试剂中的正离子或带正电荷的部分总是加到能形成稳定的碳正离子的双键碳原子上。+无过氧化物过氧化物过氧化物效应（peroxide effect）：在过氧化物存在下，不对称烯烃与溴化氢加成方向是反马氏规则的。过氧化物效应只对溴化氢有效。3. 与卤素加成Br/CCl4溶液用来检验烯烃卤素对烯烃加成的活性次序：F2Cl2Br2I2(不反应）溴鎓离子反式加成4. 与硫酸加成-烯烃的间接水合与不对称烯烃加成同样遵循Markovnikov ru

10、le.5. 与水加成-烯烃的直接水合遵循Markovnikov rule6. 与次卤酸加成+2( )-氯乙醇不对称烯烃与次卤酸加成同样遵循Markovnikov rule.（二）双键的氧化反应1. 高锰酸钾氧化+-2. 臭氧化另外，有H2O2产生，能使醛进一步氧化成羧酸。还原水解可以避免产物的进一步氧化常用的还原剂：Zn/H2O+（三） -氢原子的反应常温高温NBS N-溴代丁二酰亚胺过氧化物自由基稳定性： 32 1 作业第一章（p13） 3，4，5第二章（p25）1（2）（4）（5）（6） 4，6，7，8第三章（p45）1，3（2）（3）（5） （6），4，5，6（1）（3）（4） 9，11

11、（2），12 第二节 环烷烃(Cycloalkane)一、分类和同分异构同分异构:二、命名命名原则同烷烃，要标明构型。有顺反异构时命名只用顺反不用Z、E。1,1-二甲基环己烷1,1-Dimethylcyclohexane1,1-二甲基-4-乙基环己烷4-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexane4-乙基环戊烯2-环己基-2-戊烯顺（非Z）1，3二甲基环戊烷三、环烷烃的理化性质1. 加氢2. 加卤素高温+室温3. 加卤化氢+或不反应小环（3、4元）似烯大环（5、6元）似烷四、环烷烃的结构 Baeyer张力学说（1885年） sp3 碳原子键角应为109。28, 任何与此正常键角的

12、偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我们把这种张力叫角张力。只对小环适用蝴蝶式信封式环戊烷环丁烷五、环己烷及其取代衍生物的构象1. 环己烷的构象椅式构象椅式构象球棒模型船式构象球棒模型凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的CH键凡与垂直轴成109。28的CH键平伏键（e）键equatorial bonds直立键（a）键 axial bonds直立键平伏键showing both axial andequatorial bonds向上（下）的碳原子有一根垂直向上（下）的a键，另一根是斜向下（上）e键。第四章 炔烃和二烯烃 第一节 炔烃（Alkyene）一、结构1、sp杂化二

13、、炔烃的同分异构和命名主链 选择含双键叁键在内的最长碳链, 并按其碳原子数 称“某烯炔”，将“炔”字放在名称最后。编号 遵守“最低系列”原则. 编号相同优先双键较小位号。三、炔烃的理化性质（一）加成反应1、催化氢化（Hydrogenation）H2CatalystH2CatalystAlkyneAlkeneAlkaneH2CatalystAlkyneAlkeneHow stop at alkene?Lindlar Catalyst Pd, BaSO4/喹啉H2LindlarCis addition of hydrogen?How get TRANS addition of hydrogen?N

14、aNH3Sodium-Ammonia Reduction of AlkynesTRANSliquid ammonia solventNaNH3H2LindlarCISTRANS2、加卤素3、加卤化氢4、加水Hydration of AlkynesH3O+Hg2+How did this take place?acetoneH3O+Hg2+ENOLAdd water to triple bond.H3O+Hg2+（二）氧化反应（三）炔氢的反应Terminal AlkynesNaNH2 Acetylide ionBaseNucleophileHow do this transformation?N

15、aNH2 Nucleophilic Substitution Reaction1. NaNH2 2. EtBr1. NaNH2 2. MeBrReagent?H3O+, Hg2+Reagent?NaNH2Reagent?CH3BrReagent?H2 LindlarReagent?Na NH3第二节 二烯烃(Dienes)一、分类和命名二 、结构Isolated Double BondsConjugated Double BondsOverlap of p orbitalsOverlap of p orbitalsNo overlapCONJUGATED double bonds252 KJ/

16、Mole226 KJ/MoleH2H2共轭共轭 键与键重叠。电子离域, 体系稳定。p-共轭 p轨道与键重叠。电子离域, 体系稳定。六个C-H键与三个C-C键共平面；p 轨道垂直于平面且彼此相互平行, 重叠；电子离域；大键； 共轭体系。 共轭体系中电子的离蜮, 使体系能量降低。共轭体系越大, 化合物越稳定。键长趋于平均化，C2-C3呈现部分双键。 共轭分子的经典结构式具有单双键交替的特征； 共轭体系的交替偶极不会因共轭连的增长而减弱。三.共轭双烯的反应1.1,4-加成（共轭加成） 试剂(溴)加到C-1和C-4上(即共轭体系的两端)双键移到 中间，称1,4-加成或共轭加成。 共轭体系作为整体形式参与加成反应，通称共轭加成。 + - + - + - + +(p-共轭) p