有机化学:02-第二章 烷烃
有机化学 第二章 烷烃

分子式相同(即分子组成相同),而结构不同的化合物 在同分异构体中如果它们的结构不同是由于分子中各原子 连结的次序和方式不同引起的,叫“构造异构”。
同分异构现象: 产生于同分异构体的现象 构造异构:
三种戊烷的同分异构体的相互比较 化学式 键线式 b.p (°) C 31.6
正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3
CH4
CH3CH3 CH3CH2CH3
不存在构造异构体 m.P -138.3 0C m.P -159.4 0C
从丁烷 丁烷开始,碳链出现了不同的连接方式 丁烷 CH3CH2CH2CH3 b.P 0.5 0C 正丁烷 CH3CHCH3 b.P -11.7 0C 异丁烷 CH3 ∴正丁烷和异丁烷是两种不同的化合物 同分异构体:
构象用投影式或透视式表示,Ex.乙烷的构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
重叠式构象
交叉式构象
在交叉式构象 交叉式构象中,两个C上H原子互相距离最远,相互间排斥 交叉式构象 重叠式构象中, 力最小,分子的内能最低,是最稳定的构象;在重叠式构象 重叠式构象 两个C上H原子相距最近,互相排斥力最大,内能最高,这种分子 内存在一种张力,也就是要趋于最稳定的交叉式构象而产生的键 的扭转张力,所以重叠式构象最不稳定。
五. 烷烃的性质 物理性质: 常T常P下: C1
的直链烷烃是气体 C5 C17 的直链烷烃是液体 C18 以上的直链烷烃是固体 b.p: 随着分子量增加,分子的体积增大,范德华引 力增大,b.p相应升高。分子量相同,支链越多,b.p 越低,因为支链多,分子间接近难, 引力减小。 m.p:随着分子量增加,m.p升高,含偶数碳原子比 含奇数碳原子的m.p高,因前者结构上更对称。 d:随着分子量增加,分子间作用力增大,距离减小, 比重升高。 溶解度:根据“相似相溶原理” 溶解度:根据“相似相溶原理”,烷烃一般不溶于水, 而易溶于非极性溶剂。
有机化学课件-第二章-烷烃

CH3 CH CH CH CH2 CH3 CH2 CH3 CH3
CH3
主链
2,4-= 甲基-3-乙基己烷
次序规则
①将单原子取代基按原子序数大小排列,原子序 数大的顺序大,原子序数小的顺序小,有机化合 物中常见的元素其顺序由大到小排列如下:
I>Br>Cl>S>P>O>N>C>D>H
②如果多原子基团的第一个原子相同,则比较与他相连的 其它原子,比较时,按原子序数排列,先比较最大的,仍 相同,在顺序比较居中的、最小的。如果有些基团仍相同, 则沿取代链逐次比较。
烷烃分子之中碳原子为正四面体构型 。甲烷分子 之中,碳
原子位于正四面体构的中心,四个氢原子在四面体的四个顶
点上,四个C-H键长都为0.109nm,所有键角 ∠ H-C-H都是
109.5º
H
CH
H
H
109.5o H
H 0.109nm
H H
甲烷的球棒模型
甲烷的正四面体构型
sp3杂化轨道
杂化就是由若干个不同类型的原子轨道混合起来,重新组 合成数目相等的.能量相同的新轨道的过程。 C的电子构型:1S22S22P2
H-(-CH2-)n-H
或: CnH2n+2
同分异构体——由于分子式相同,但它们的构 造不同(分子中各原子相连的方式和次序不同). 又叫构造异构体。
戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基-CH3 取代的产物: (正戊烷,异戊烷,新戊烷)......
烷烃分子中,随着碳原子数的增加,烷烃的构造异 构体的数目也越多. 写出C7H16的同分异构体?
6C
C 2 1 编号错误
(2) 若第一个支链的位置相同,则依次比较第二 、第三个支链的位置,以取代基的系列编号最小( 最低系列原则)为原则。
02第2章_烷烃

第二章烷烃Chapter TwoAlkanes1.掌握碳正四面体的概念、sp 3杂化和σ键;2.掌握烷烃的命名法、常见烷基的名称;3.掌握烷烃的化学性质(稳定性、取代反应、各种氢的相对活性);4.掌握烷烃光卤代反应历程;5.掌握过渡态理论;6.掌握烷烃的构象及锯架式、楔形式和纽曼式的写法;7.掌握烷烃的物理性质;8.掌握同系列、同分异构、构造异构、反应机理等概念;9.掌握游离基的稳定性次序,计算ΔH ;10.掌握反应进程-位能曲线意义;11.了解烷烃的制备及其来源与应用。
学习要求“烃(hydrocarbon)”及其分类烃开链烃碳环烃饱和烃不饱和烃烷烃烯烃炔烃二烯烃脂环烃芳香烃饱和脂环烃不饱和脂环烃单环芳烃多环芳烃非苯芳烃CH 3CH 3CH 2CH 2CH CH CH 2CHCHCH 2烃类的用途§2-1 烷烃的同系列及同分异构现象系列差:相邻的同系物在组成上的差(例如烷烃的系列差为CH 2)同系列(homologous series):具有一个通式,结构、化学性质相似、物理性质随碳原子的增加而有规律的变化。
同系列是有机化合物中的普遍现象。
通式:烷烃C n H 2n+2。
如甲烷CH 4, 乙烷C 2H 6, 丙烷C 3H 8…同系物(homologs): CH 4, C 2H 6, C 3H 8, C 4H 10, 等互称为同系物烷烃的同系列烷烃的同分异构现象同分异构现象:分子式相同,而结构不同同分异构体(isomer):分子式相同,结构不同的化合物互称同分异构体烷烃的同分异构体主要是构造异构体(constructional isomerism),即碳干异构。
CH 3CH 2CH 2CH 3CH 3CH CH 3CH 3正丁烷b.p=-0.5℃异丁烷b.p=-10.2℃同分异构体结构不同,性质也不同(物、化)同分异构体的书写—缩短碳链法最长碳链减一碳取代……剔除相同者1 CH3—2 CH—1 C H—减二碳取代减三碳取代……C C C C C(1)C C C CCHC C C CCH(2)(3)C C C CCH(4)C C CCH3H3C C C CCH3CH3(4)(5)(6)C C CCH3CH3C C C CH2CH3(7)1=4=5=7, 2=3=4, 6. 共三种伯(1o)、仲(2o)、叔(3o)、季(4o)碳原子伯(1o)、仲(2o)、叔(3o)氢原子C H3C H2C HC H3CC H3C H3C H3§2-2 烷烃的命名认识烷基CH3甲基(methyl, Me)CH3CH2乙基(ethyl,Et)CH3CH2CH2正丙基(n-propyl, n-Pr)CH3CHCH3异丙基(iso-propyl, i-Pr)CH2CH CH2 CH3正丁基(n-butyl,n-Bu)CH3CH CH2CH3异丁基(iso-butyl,i-Bu)CH2CHCH3CH3仲(另)丁基(sec-butyl, s-Bu)CH3CCH3CH3叔丁基(tert-butyl, t-Bu)烷烃的命名普通命名法—简单烷烃的命名方法CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷CH3CH CH2CH3CH3异戊烷CCH3CH3CH3H3C新戊烷CH3CH CH2CH3C CH3CH3CH3异辛烷衍生物命名法—以甲烷的衍生物命名CH2二苯甲烷CH三苯甲烷CH CH2CH3CH3H3C二甲基乙基甲烷CH2CCCH3CH3CH3H3CCH3CH3二叔丁基甲烷系统命名法—IUPAC命名法1947年国际纯粹与应用化学联合会IUPAC (I nternational U nionof P ure and A pplied C hemistry)在日内瓦命名法的基础上加以修订形成了IUPAC命名法。
2-第二章饱和烃:烷烃和环烷烃

稳定
下 降
17 稳定
2、结构与环的稳定性 、
⑴ 环丙烷的结构与稳定性 成键分析: 成键分析: 环丙烷分子中的碳为SP3杂化 环丙烷分子中的碳为 但其键角却为105.50,偏离了正常键角109.50;其成键电子云也不在 但其键角却为 偏离了正常键角 碳碳连线上,所形成的键为香蕉键或叫弯曲键;该键的特点是:轨 碳碳连线上,所形成的键为香蕉键或叫弯曲键;该键的特点是: 道交叠少,能量高,键弱。 道交叠少,能量高,键弱。 不稳定的原因: 不稳定的原因: ①角张力:键角偏离正常键角而引起的张力。 角张力:键角偏离正常键角而引起的张力。 ②扭转张力:由于构象是重叠式而引起的张力。 扭转张力:由于构象是重叠式而引起的张力。 总张力能:环烷烃比相同碳数的开链烷烃高出的能量。 总张力能:环烷烃比相同碳数的开链烷烃高出的能量。总张力能 来源 于角张力和扭转张力等。总张力能越大,环烷烃 于角张力和扭转张力等。总张力能越大, 越不稳定,越易开环。 越不稳定,越易开环。
烷烃的通式: 环烷烃的通式: 烷烃的通式 CnH2n+2,环烷烃的通式 CnH2n。 具有同一通式,组成上相差CH2及其整倍数的一系列化合物, 具有同一通式,组成上相差 及其整倍数的一系列化合物, 称为同系列。同系列中的各个化合物互为同系物。 称为系差 系差。 称为同系列。同系列中的各个化合物互为同系物。 CH2称为系差。 同系列 同系物 同系物具有类似的化学性质。 同系物具有类似的化学性质。
CH 3 CH 3 CHCH 3
(b)从靠近支链的一端(或按“最低系列”规则)编号 从靠近支链的一端(或按“最低系列”规则) 从靠近支链的一端
1 2 3 4 5 6 7
1
2
3
4
5
6
有机化学课件第-二-章烷烃和环烷烃_图文

烷烃熔点的特点 (1) 随相对分子质量增大
而增大。 (2) 偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值 大 (如右图)。 (3)相对分子质量相同的烷 烃,叉链增多,熔点 下降。
偶数碳 奇数碳
(二) 沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
(1)沸点一般很低。 (非极性,只有色散力)
H2O2 + Fe2+
RCOO-
-e-
电解
HO• + HO- + Fe3+ RCOO •
自由基的稳定性
均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。 键解离能越小,形成的自由基越稳定。
苯甲基自由基
稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基
乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基
Hammond假设:过渡态总是与能量相近 的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
甲烷氯代反应势能图的分析
1、第一步反应的活化能比较大,是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热,反应 2 放热,总反应放热,所以反应 只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体(中间体是自由基)相似, 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论:3oH最易被取代,2oH次之,1oH最难被取代。
甲烷氯代反应的适用范围
1、 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳,不适 宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法 制备,C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。
(2) 甲烷卤代反应活性的比较
有机化学第二章

KMnO4
RCOOH + R'COOH
3 异构化反应-提高汽油的质量
AlBr3/HBr 27oC
4 裂化反应
400~700oC or heat, cat.
CnH2n+2
H2 + C mH2m+2 + C n-mH2(n-m)
2.6 烷烃的天然来源
► 烷烃的天然来源
(P:38)
C5-C6 C7-C9 C11-C16 C16-C18
说明:烷烃的溴代反应常用于叔氢原子的选择性卤代。
理论解释
烷烃的结构 键能 KJ/mol
-1
不同卤原子的比较 Cl2 Br2
伯氢
仲氢 叔氢
RCH2-H
R2CH-H R3C-H
405.8
393.3 376.6 活性增大 易形成自由基
1
4 5
1
82 1600
自由基的稳定性: R3C>R2HC>RH2C>CH3
► 结构简式
CH3CH3
► 键线式
CH2 CH2
CH3CH2OH
CH3 O CH3
2.1.2
戊烷(pentane)的异构体
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3 CH3
CH3 H3C C CH3 CH3
练习:写出分子式为C6H14的同分异构体
随碳原子数的增多,同分异构体数目剧增,这是有机 化合物分子多样性的原因之一。
溴的选择性比氯好 F2易爆炸,I2难反应
过渡态理论
► 始态(反应物) ►A
过渡态
终(产物)
+ B-C
►A
+ B-C
A-B +C (Transition state) [A B C ] A-B +C
有机化学--第二章烷烃

重叠式构象 扭转张力大
重叠式和交叉式 构象之间的能量差 约为12.6 kJ·mol-1, 此能量差称为能垒。 其它构象的能量介 于此二者之间。
有机化学--第二章烷烃
2.3.4丁烷的构象
正丁烷可以看作是乙烷分子中每个碳原子上各有一 个氢原子被甲基取代的化合物,其构象更为复杂,我们 主要讨论沿C2和C3之间的σ键键轴旋转所形成的四种典型 构象:
仲氢 伯氢
叔氢 有机化学--第二章烷烃
2. 烷基 (alkyl group)
烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后余下的基团称为烷
基,其通式为CnH2n+l,通常用R— 表示。最常见的烷基有:
烷基名称
烷基
中文名 英文名 缩写
烷基
中文名 英文名 缩写
CH3 CH3CH2
甲基 methyl 乙基 ethyl
Me-
仲丁基 sec-butyl s-Bu-
CH3CH2CHCH3
(s-butyl)
Et-
异丁基 isobutyl i-Bu
(C H 3 )2 C H 2 C H 2
C H 3C H 2C H 2 CH3CHCH3
正丙基 Propyl
Pr-
异丙基 isopropyl i-Pr-
(CH3)3C (C H 3)3C C H 2
6-tert-butyl-5-ethyl-2-methyldecane
有机化学--第二章烷烃
(4)如果烷烃比较复杂,在支链上还连有取代基时,可用带撇 的数字标明取代基在支链中的位次或把带有取代基的支链的 全名放在括号中。例如:
12
3
有机化学--第二章烷烃
2.3 烷烃的结构
碳原子基态时的 电子层结构为:
有机化学课件-第二章烷烃

第 二 章 烷 烃
1.烷烃的概念和分类
烷烃的分类:按照碳链骨架可分为链烷烃和环烷烃; 链状烷烃的结构通式:
H H C H H H
H C H H C H H H
H C H H C H H C H
H H
H
H
C
H
甲烷 CH4
• •
乙烷 C2H5
丙烷 C3H8
n
CnH2n+2
含有n个碳原子的直链烷烃
卤代反应的机理: 链引发: 自由基锁链反应
Cl
H
Cl
Cl
hv
2Cl
CH3
CH3
H
Cl
链增长:
CH3
Cl Cl H3C Cl
Cl
Cl
CH3
H3C
Cl
链终止:
CH3 Cl
CH3 Cl
CH3CH3 Cl2
练习题 2.14(1)
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质
反应过程中能量的变化: 反应物 过渡态
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质
热裂解反应 烷烃在隔绝空气和高温条件下反应,分子中碳碳键断裂,生 成小分子的烷烃,也可转变为烯烃和氢气等复杂混合物。
600℃
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
H2C C CH3 H H2C CH2
CH3CH2CH2CH3
丁烷加热至600℃反应,得甲烷、乙烷、乙烯、丙烯等
第 二 章 烷 烃
6.烷烃的化学性质
烷基自由基的相对稳定性:
H3C H3C CH H3C CH2 H3C CH H3C C CH3 CH3
CH3
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
丁烷(同一个分子式)有两种不同结构,称 之为同分异构现象。
2、碳链异构:
因为碳链不同所致,故为碳链异构。
3、碳数更多的烷烃,有更多的异构体。
四、碳原子的分类(P13)
存在碳链异构的戊烷:
其中,碳原子的区别:
a类碳:与1个C相连——1o碳原子 b类碳:与2个C相连——2o碳原子 c类碳:与3个C相连——3o碳原子 d类碳:与4个C相连——4o碳原子
3、排序命名: a、中文命名中,较优基团后列出,(英文命
名按字母序排列)。(P15) b、排列较优基团方法(次序规则)(P16)
二、命名实例
eg1:(注意步骤:选主链——定编号——排序命名)
二、命名实例
eg2:(氢伸出型:压缩简化)
二、命名实例
eg3:(氢伸出型:压缩简化)
二、命名实例
一、氯代
2、游离基的稳定性
——为什么产率比与原子个数比不相同?(P25)
eg1.
CH3CH2CH3 hv
Cl2
CH3CHCH3 + CH3CH2CH2Cl
Cl
产物比: 1 : 1
原 料 中 可 被 取 代 的 H个 数 比 2 : 6
两 成速种率游不离同基[,C约H3为C3HC:H13(,2°因)、为C2H3°CH碳2游CH离2基(1比°)1]的°生 碳游离基稳定。
isobutyl
CH3CH2CH(CH3)- sec-butyl
(CH3)3C-
tert-butyl
(特别重要的要记住!)
通常符号 Me Et n-Pr n-Bu i-Pr i-Bu s-Bu t-Bu
一、命名原则与步骤
2、定编号:
(1)选定主链后,对主链碳原子进行编号并用阿拉伯数 字标示。 (2)当具有相同长度的碳链可做主链时,应选择含支链 最多的碳链做主链。 (3)当主链长度和支链数目都相同时,应遵循最低序列 原则。所谓最低序列原则是逐个比较两种编号法中表示 取代基位置的数字,最先遇到取代基位置较小者,定为 最低系列。
eg4:(基团收缩型:伸展放大)
(3,3-二乙基戊烷)
二、命名实例
eg5:(注意解题技巧:不同类型的方法)
二、命名实例
eg6:(另一种形式的基团收缩,当心陷 阱!!!)
二、命名实例
eg7:
二、命名实例
eg8:
二、命名实例
eg9:
二、命名实例
eg10:(先展开,选支链较多者为主链)
即:
类似地,有稳定性顺序:
、氧化和燃烧(P26-27)
1、烷烃都可完全氧化(即燃烧),生成CO2、H2O 2、汽油燃烧、瓦斯(CH4)爆炸的原理
第五节 自然界的烷烃
b、支链命名:“某基”,基的实例(P14)
烷基名称 甲基 乙基 丙基 丁基 异丙基 异丁基 仲丁基 叔丁基
结构
英文名称
CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2(CH3)2CH-
methyl ethyl n-propyl n-butyl isopropyl
(CH3)2CHCH2-
二、命名实例
eg13:(P28的T4作业题之一)
二、命名实例
eg14:(方法——逆流而上,伊人在水一方!)
第三节 烷烃的物理性质
(P21-22)
一、状态:
C1-C4为气态;C5-C17为液态;C18以上为固态。
二、熔、沸点、密度:
一般来说 Mw(分子量)↑,m.p. 、b.p.↑,密度↑且小于1 。 在同分异构体中,分支程度越高的,沸点越低。
2、依据碳骨架(有无环),烃分为开链烃(脂 肪烃)和环烃。
3、依据碳原子间结合方式(是否饱和),烃分 为饱和烃和不饱和烃。
4、开链的饱和烃,即烷烃——完美、饱和到达 极限。
二、同系列(P12)
甲烷: CH4 乙烷: C2H6 丙烷: C3H8 通式: CnH2n+2
相差n个CH2 (n=1,2,3……),即为同系列
自由基( free radicals, FRs) 是指带不成 对电子的原子、分子、 离子或原子团。
自由基的种类很多,研究较多的以氧( O)、 碳( C)、氮( N)为中心的活性基团,其中 对活性氧( reactive oxygen species, ROS)及其产物的研究最为活跃, 其占机 体内总自由基研究的95%。
三、溶解性:
不溶于水及其它强极性溶剂,易溶于弱极性或非极性溶 剂,如氯仿、乙醚、四氯化碳、苯等。
第四节 烷烃的化学性质
一、氯代 二、氧化和燃烧
一、氯代
1、自由基反应机理(P23) :
CH4 + Cl2 hv CH3Cl + HCl
一氯甲烷继续反应,可以得到二氯 甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷 (四氯化碳)(P23)
第二章 饱和脂肪烃(烷烃)
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
烷烃的含义 烷烃的命名 烷烃的物理性质 烷烃的化学性质 自然界的烷烃
[本章作业] P27: 2、3、4、16
第一节 烷烃的含义
一、定义 二、同系列 三、同分异构 四、不同的碳原子
一、烷烃定义(P12)
1、由碳和氢两种组成的有机物,叫烃(碳氢化 合物)。
伯碳 仲碳 叔碳 季碳
用中文字:
伯、仲、叔、季
己烷(C6H14)的碳链异构:
(正己烷) (?)
(?) 不系统研究烷烃 的命名不行啦!
第二节 烷烃的命名
一、命名原则与步骤
1、选主链: 择最长的碳链为主链,其它为支链,支链全部作为
取代基。
a、主链命名:“某烷”——甲、乙、丙、 丁、戊、己、庚、辛、壬、癸(十个以下), 十一、十二、十三……(十个以上)。 (P14)
甲烷结构式:
原则:1个C,有4个价健,即以单键连接4个原子,
一个都不能多!
乙烷结构式: 结构式书写步骤:先 C 后 H ,一个都不能少!
丙烷结构式:
丁烷结构式(P13)
(后一个C有不同的排列,加上H后也符合C4H10,也是 丁烷,但性质不同,为区别,称呼为异丁烷)
三、同分异构体(P13)
2、游离基的稳定性
Cl
eg2.
CH3CHCH3 CH3
hv
Cl2
CH3CCH3
CH3
产物比: 1
原 料 中 可 被 取 代 的 H个 数 比 1
+ CH3CHCH2Cl CH3
:2 :9
[
(3o)]的生成速率为[
(1o)]的4.5倍,
即前者比后者稳定;且越易生成,稳定性越高。
2、游离基的稳定性
结论:一般 3o>2o>1o> CH3