第2章饱和的脂肪烃精.ppt

《第2章饱和的脂肪烃精.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章饱和的脂肪烃精.ppt（46页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第2章饱和的脂肪烃第1页，本讲稿共46页2.1烷烃的结构及同系列烷烃的结构及同系列2.1.12.1.1碳原子的碳原子的spsp3 3杂化杂化第2页，本讲稿共46页图图2-3 s、p与与sp3轨道成键能力比较轨道成键能力比较第3页，本讲稿共46页图图2-4甲烷的正四面体结构甲烷的正四面体结构第4页，本讲稿共46页图图2-5 键举例键举例键键:两个原子轨道沿键轴方向以头碰头方式重叠所构成的共价键.键的形状呈圆柱形沿键轴对称分布,键可沿键轴自由旋转并不破裂。第5页，本讲稿共46页甲烷乙烷戊烷第6页，本讲稿共46页2.1.22.1.2烷烃的构象烷烃的构象1.1.乙烷的构象乙烷的构象 构象的定义构象的定

2、义:由于碳碳单键的旋转,导致分子中原子或基团在空间的不同排列方式称为构象。构象。乙烷的两种典型构象乙烷的两种典型构象:交叉式构象交叉式构象:能量最低,最稳定,是乙烷的优势构象优势构象.重叠式构象重叠式构象:能量最高,最不稳定.两种构象的能量相差不大(12.kJmol-1),室温时分子所具有的动能即能克服这一能垒,足以使各构象间迅速转化,成为无数个构象的动态平衡混合物.室温时乙烷分子大都以最稳定的交叉式构象状态存在.第7页，本讲稿共46页图图2-6 2-6 乙烷的构象图乙烷的构象图第8页，本讲稿共46页图图2-7 乙烷各种构象的势能图乙烷各种构象的势能图第9页，本讲稿共46页2.丁烷的构象图图2

3、-8 丁烷构象能量图丁烷构象能量图 第10页，本讲稿共46页2.1.3烷烃的同系列烷烃的同系列烷烃的通式烷烃的通式:CnH2n+2同系列同系列:一个系列的化合物，组成符合同一个通式,结构上有共同的特点,例如:CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3 同系列中各化合物，互成为同系物。同系列中各化合物，互成为同系物。在任何一个同系列中，各化合物的物理性质随碳在任何一个同系列中，各化合物的物理性质随碳原子数目的增加呈现规律性变化，化学性质相似原子数目的增加呈现规律性变化，化学性质相似。第11页，本讲稿共46页2.22.2烷烃的异构烷烃的异构 分子式相同，结构不同的化合物叫异构体异构体。烷烃的异构现象

4、主要是碳架异构碳架异构 正丁烷 异丁烷熔点 -135 -145沸点 -0.5 -11.7第12页，本讲稿共46页(b.p.36.1,m.p.-130)(b.p.23,m.p.-160)(b.p.9,m.p.-17)伯、伯、仲、仲、叔、叔、季碳原子季碳原子 和和 伯、伯、仲、仲、叔氢原子叔氢原子一级、二级、三级、四级一级、二级、三级、四级 和和 一级、二级三级一级、二级三级1。1。第13页，本讲稿共46页2.3 烷烃的命名法烷烃的命名法 2.2.12.2.1普通命名法普通命名法 常用于简单烷烃和烷基的命名命名原则命名原则:根据烷烃分子中的碳原子总数碳原子总数叫做某烷.甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、

5、辛、壬、癸、十一、十二 “正正”某烷某烷:直链烷烃 “异异”某烷某烷:具有(CH3)2CH(CH2)nCH3结构的烷烃.“新新”某烷某烷：具有(CH3)3C(CH2)nCH3 结构的烷烃例如：戊烷的三种异构体：例如：戊烷的三种异构体：CH3CH2CH2CH2CH3 (CH3)2CHCH2CH3 (C3)4 正戊烷 异戊烷 新戊烷 第14页，本讲稿共46页烷基烷基:从烷烃中去掉一个从烷烃中去掉一个H H后剩下的基团后剩下的基团,用用 R-R-表示表示.例如：例如：烷烷 基的命名基的命名正丙基：CH3CH2CH2 异丙基:(CH3)2CH异丁基：(CH3)2CHCH2第15页，本讲稿共46页 2.

6、3.2 2.3.2 系统命名法系统命名法(IUPAC)(IUPAC)（重点掌握）命名原则命名原则:(结合书中例子)1.直链烷烃的命名与普通命名法基本相同,但不加“正”字.2.支链烷烃的命名是以主链为母体,所连的支链做取代基.(1)主链的选择:选择最长的含取代基最多的碳链做主链,以此作为母体,按其碳原子数称某烷.(2)主链的编号:遵循最低系列原则,(3)取代基的处理:把取代基的位次、个数和名称依次写 在母体名称之前.如果主链上连有多个取代基,相同的 取代基应合并,不同的取代基按次序规则排列,较优先的取代基后列出.第16页，本讲稿共46页命名下列烷烃命名下列烷烃：2-甲基丁烷 从右到左的支链位号为

7、：2，7，8 从左到右的支链位号为：3，4，9命名为:2,7,8-三甲基癸烷(最低系列最低系列)第17页，本讲稿共46页2，3，5-三甲基-4-丙基庚烷-甲基-乙基辛烷2，2，6，6，7-五甲基辛烷而不是2,3,3,7,7-五甲基辛烷第18页，本讲稿共46页 2.4 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 烷烃由于分子中只含有比较牢固的CC 键 和 CH 键,所以它们的化学性质不活泼,对一般化学试剂表现 出高度稳定性,在室温下与强酸、强碱、强氧化剂及强 还原剂都不发生反应.但在一定条件下,如高温、高压、光照、加入催化剂等,它们也能发生一些化学反应.例如:氧化、卤代等。第19页，本讲稿共46页2.4.12

8、.4.1氧化反应氧化反应烷烃完全燃烧的化学反应式为：烷烃的催化氧化(产物为醇、醛、羧酸等）第20页，本讲稿共46页 2.4.2 卤代反应卤代反应 分子中氢原子被卤素取代的反应 称为 卤代反应卤代反应.紫外光 或 高温 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl Cl2 Cl2 Cl2 CH2Cl2 CHCl3 CCl4 实验表明：不同类型氢被取代的活性顺序为：实验表明：不同类型氢被取代的活性顺序为：3H 2H 1H第21页，本讲稿共46页2.5.1自由基的结构自由基的结构自由基一般是在高温或光照下在气相中通过自由基一般是在高温或光照下在气相中通过共价键均共价键均裂裂形成的高活性质点，它的命名是在相应原

9、子或基团形成的高活性质点，它的命名是在相应原子或基团的名称基础上加上的名称基础上加上“自由基自由基”。如。如Cl为氯自由基为氯自由基,CH3为甲基自由基等。为甲基自由基等。自由基的结构以R3C为例来说明（图2-9）：图图2-9 2-9 自由基结构自由基结构2.5 自由基取代反应机理自由基取代反应机理第22页，本讲稿共46页自由基的稳定性自由基稳定性次序为：自由基稳定性次序为：叔自由基仲自由基伯自由基甲基自由基叔自由基仲自由基伯自由基甲基自由基 第23页，本讲稿共46页 2.5.22.5.2烷烃卤代反应机理烷烃卤代反应机理 自由基链反应包括三个阶段自由基链反应包括三个阶段:(以甲烷的氯代反应为例

10、以甲烷的氯代反应为例)(1)链引发链引发:Cl2 2 Cl 吸热吸热 (2)链增长链增长:Cl +CH4 CH3 +HCl CH3 +Cl2 CH3Cl +Cl 放热放热 类似地 Cl +CH3Cl CH2Cl +HCl CH2Cl +Cl2 CH2Cl2 +Cl 同理 生成 CHCl3 和 CCl4 (3)链终止链终止:Cl +Cl Cl2 CH3 +CH3 CH3CH3 CH3 +Cl CH3Cl 光或热第24页，本讲稿共46页表表2-2 伯、仲、叔氢原子卤代反应的活化能和相对活性伯、仲、叔氢原子卤代反应的活化能和相对活性 烷烃 化学反应甲烷氢伯氢仲氢叔氢 相对活性（伯氢:仲氢：叔氢）氯代

11、(KJmol-1)溴代(KJmol-1)17754542420.4311：3.8：5（25）1：82：1600（127）2.6 甲烷甲烷(自学自学)第25页，本讲稿共46页2.7 环烷烃的分类和命名环烷烃的分类和命名2.7.1 2.7.1 环烷烃的分类环烷烃的分类环烷烃环烷烃单环单环多环多环小环小环(3-4个碳原子个碳原子)普通环普通环(5-7个碳原子个碳原子)中环中环(8-11个碳原子个碳原子)大环大环(11个碳原子以上个碳原子以上)桥环桥环螺环螺环第26页，本讲稿共46页2.7.22.7.2单环脂环烃的命名单环脂环烃的命名第27页，本讲稿共46页第28页，本讲稿共46页2.7.3 2.7.

12、3 多环脂环烃的命名多环脂环烃的命名.螺环脂环烃的命名螺环脂环烃的命名螺3.4辛烷 5-甲基螺2.4庚烷第29页，本讲稿共46页2.桥环脂环烃的命名桥环脂环烃的命名环丙基环丙烷 联三环丙烷（联环丙烷）（1,2-二环丙基环丙烷）二环4.1.0庚烷1-甲基二环2.2.2辛烷7,7-二甲基二环2.2.1辛烷第30页，本讲稿共46页 2.9 2.9环烷烃的化学性质环烷烃的化学性质 2.9.1自由基取代反应自由基取代反应2.9.2加成反应加成反应1.加氢加氢 第31页，本讲稿共46页2.加卤素加卤素 3.加卤化氢加卤化氢(遵守马氏规则遵守马氏规则)第32页，本讲稿共46页2.9.3 2.9.3 氧化反应

13、及燃烧氧化反应及燃烧燃烧一摩尔化合物生成二氧化碳和水时所放出燃烧一摩尔化合物生成二氧化碳和水时所放出的热量叫燃烧热的热量叫燃烧热.燃烧热越大燃烧热越大,该环烷烃的势能该环烷烃的势能越大越大,环越不稳定。环越不稳定。(环丙烷环丙烷环丁烷环丁烷环戊烷环戊烷)第33页，本讲稿共46页环烷烃平均每个CH2的燃烧热（kJmol-1）张力能（kJmol-1）总张力能（kJmol-1）环丙烷697.135.8115.5环丁烷686.227.6110.4环戊烷664.05.427.0环己烷环己烷658.600环庚烷662.33.725.9环辛烷663.65.040.0环壬烷664.45.852.2环癸烷663

14、.65.040.0环十二烷659.40.89.6环十五烷658.600环十六烷659.00.46.4烷 烃658.6表表2-4 环烷烃的燃烧热（环烷烃的燃烧热（kJmol-1）第34页，本讲稿共46页.环烷烃的结构与构象环烷烃的结构与构象环丙烷的结构环丙烷的结构角张力：分子中也就存在着一种向正常键角扩张的力量，这种角张力：分子中也就存在着一种向正常键角扩张的力量，这种力量称角张力。力量称角张力。图图212 环丙烷的结构环丙烷的结构 扭转张力：由于构象是重叠式而产生趋向达到交叉式稳定构扭转张力：由于构象是重叠式而产生趋向达到交叉式稳定构象的力叫扭转张力象的力叫扭转张力 第35页，本讲稿共46页环

15、己烷的构象环己烷的构象图图2-13 环己烷的构象环己烷的构象图图214 环己烷构象变化势能图环己烷构象变化势能图第36页，本讲稿共46页锯架式锯架式纽曼式纽曼式椅式船式第37页，本讲稿共46页为什么椅型构象最稳定?环上CC键间的夹角均保持109.5.所有相邻CH键都处于较稳定的交叉式构象.环内氢原子之间相距较远,不产生斥力.翻环作用:两种椅型构象的互相转变.环己烷实际上是以两 种椅型构象互相转化达到动态平衡的形式存在的.H CH3 H (较稳定,约占95)CH3 第38页，本讲稿共46页（1）一取代环己烷的构象一取代环己烷的构象（95%)(5%)第39页，本讲稿共46页(2)二取代环己烷的构象

16、二取代环己烷的构象1,2-二取代环己烷的平面表示法二取代环己烷的平面表示法1.1,2-二取代环己烷二取代环己烷第40页，本讲稿共46页第41页，本讲稿共46页对对 环环 四个四个1,3-二直立键二直立键 0两个甲基两个甲基 对交叉对交叉(0)一个邻交叉一个邻交叉 E=4 3.8=15.2 KJmol-1 E=3.8KJmol-1 E=(15.2+0)-(0+3.8)=11.4 KJmol-1反反1,2-二甲基环己烷构象二甲基环己烷构象的能差计算的能差计算既要考虑每个取代既要考虑每个取代基对环的能量影响，基对环的能量影响，也要考虑二个取代也要考虑二个取代基之间有无能量关基之间有无能量关系。系。第

17、42页，本讲稿共46页第43页，本讲稿共46页第44页，本讲稿共46页Hassel规则规则 带有带有相同基团相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末在两个在两个构象异构体构象异构体之间，总是有之间，总是有较多取代基取较多取代基取e键向位键向位的构象为优的构象为优势构象势构象。Barton规则规则带有带有不同基团不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末其优势构象总是趋向于使其优势构象总是趋向于使较大的基团尽可能多较大的基团尽可能多地取地取e键的向位。键的向位。两个规则两个规则第45页，本讲稿共46页3 十氢萘的构象十氢萘的构象顺顺-十氢萘与反十氢萘与反-十氢萘的构象十氢萘的构象 第46页，本讲稿共46页