链烷烃 环烷烃 构象
《烷烃环烷烃和构象》课件
未来，烷烃、环烷烃和构象的研究将更加注重人才培养和创新，为学科的长远发展提供有力支撑。
01
02
03
THANKS
感谢您的观看。
合成塑料和橡胶
许多农药和医药的原料都来自于烷烃和环烷烃，通过对其进行适当的化学改性，可以得到具有特定功能的化合物。
生产农药和医药
生物燃料
生物燃料如生物柴油和生物乙醇，可以通过植物或微生物的代谢产物获得，这些代谢产物通常为烷烃或环烷烃。
油污处理
烷烃和环烷烃在石油工业中应用广泛，当发生油泄漏事故时，需要采取措施来清除油污，以减少对环境和生态系统的危害。
随着人工智能和大数据技术的应用，烷烃、环烷烃和构象的研究将更加依赖于计算机模拟和理论计算。
未来，烷烃、环烷烃和构象的研究将更加注重跨学科的合作，涉及到物理学、生物学等多个领域。
随着绿色化学和可持续发展的理念逐渐深入人心，烷烃、环烷烃和构象的研究将更加注重环保和可持续发展。
随着技术的不断进步，烷烃、环烷烃和构象的研究将更加深入，有望发现更多新的结构和性质。
03
环烷烃在燃烧时会产生二氧化碳和水蒸气，且燃烧热较高。
03
CHAPTER
构象
分子在平衡态时的构象，也称为能量最低构象。
静态构象
分子在热运动过程中不断变化的构象。
动态构象
反应过程中的中间构象，是反应机制研究的重要内容。
过渡态构象
温度
温度升高会使分子热运动加剧，导致动态构象增多。
压力
压力改变会影响分子间的相互作用，从而影响静态构象的稳定性。
《烷烃环烷烃和构象》ppt课件
目录
烷烃环烷烃构象烷烃、环烷烃和构象的应用烷烃、环烷烃和构象的发展趋势和展望
烷烃空间结构
烷烃空间结构
烷烃是一类重要的有机化合物,它们是由碳和氢原子组成的饱和化合物。
烷烃分子的空间结构决定了它们的物理和化学性质。
1. 直链烷烃
直链烷烃是指碳原子通过单键按直线排列而成的烷烃。
它们的空间结构相对简单,呈现直线状。
例如:甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)等。
2. 支链烷烃
支链烷烃是指在主碳链上有一个或多个碳原子上连有较短的碳原子支链。
支链的存在使得分子的空间结构更加复杂。
例如:异丁烷(C4H10)、新戊烷(C5H12)等。
3. 环烷烃
环烷烃是指碳原子通过单键形成环状结构的烷烃。
根据环的大小,环烷烃可分为小环和大环。
小环如环丙烷(C3H6)、环丁烷(C4H8)等,大环如环己烷(C6H12)等。
环烷烃的空间结构受到环张力的影响。
小环由于环张力较大,呈平面构型;大环由于环张力较小,呈椅式构型。
烷烃分子的空间结构对其物理和化学性质有重要影响。
直链烷烃具有较高的对称性,较为稳定;支链烷烃和环烷烃的空间位阻较大,反应活性相对较高。
了解烷烃空间结构有助于深入理解有机化学。
2_烷烃和构象
氯化： V1°H : V2°H : V3°H = 1 : 4 : 5.3
★氯化反应和溴化反应都有选择性，但溴化反应的选择性 比氯化反应高得多。
The Experimental & The Logic
试验事实和现象 反应方程式
反应机理
启 収 和 讨 论
试验数据
反应势能图 指导实验
练习5
（3）氧化反应
2.4 环烷烃的化学性质
大环，中环化合物的化学性质不链烷烃相似。
小环和普通环化合物的性质丌同：
（1）开环反应
+
H2
Ni 80oC Ni 120oC Pt 300 C
o
CH3CH2CH3
氢 解
+
H2
CH3CH2CH2CH3
+
H2
CH3CH2CH2CH2CH3
FeCl3
+
Br 2
CH 2CH 2CH 2
邻位交叉式 全重叠式
正丁烷的构象势能关系图
高级烷烃的构象
交叉构象锯齿状
分子内氢键对构象的影响
大多数有机分子以对位交叉为主要的存在构象 但存在分子内氢键时，主要以邻位交叉构象存在
什么是氢键？
如何判断分子内是否存在氢键？
练习2 试用纽曼式画出2-氯乙醇优势构象
1.2 烷烃的物理性质
外观
“结构决定了物质的 一切性质”
1 该反应只适宜工业生产而丌适宜实验室制备。 2 该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，丌适宜 制备二氯甲烷和三氯甲烷。
练习4
写出新戊烷在光的作用下溴化产生一溴代新 戊烷的反应机理（链引収、链传递、链终止 三个阶段）。
甲烷卤化反应的比较
X
环烷烃(环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷)的构象
环烷烃的构象链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ键旋转产生的；而环状化合物的构象至少涉及到两个C—Cσ键和其键角的转动和变化，有时还涉及到键长和键角的变化，比较复杂，常称环的翻转。
一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环，只能是平面构象，即它的构型。
尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为：１、所有C-H键都是重叠构象，扭转张力大。
２、C原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力”存在。
二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象：动画演示：平面式构象：象环丙烷一样，不稳定，存在扭转张力和“角张力”。
蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。
通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。
蝶式是优势构象。
也有扭转能力和角张力存在。
三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。
两者处于平衡。
因为平面构象能量较大，一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。
E相对=19kJ/mol 信封式半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。
Baeyer 1885年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型Sachse 1889年质疑张力学说只适合小环，提出环已烷有船式、椅式两种构象。
Hassel 1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象，∠CCC=109.5°，气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。
Barton 1950年发展了构象理论，以甾族化合物为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机化学中。
Hassel 和Barton获1969年Nobel化学奖１、椅式和船式构象环已烷保持碳原子的109．5°键角，提出了椅式和船式构象.1）椅式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C6和C3分别在平面的下面和平面的上面，很象椅脚和椅背，故称“椅式”。
2）船式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6在平面上面。
形状象只船，C3和C6相当船头和船尾，故称“船式”。
环烷烃(环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷)的构象
环烷烃的构象链状化合物的构象是由基团绕C—Cσ键旋转产生的；而环状化合物的构象至少涉及到两个C—Cσ键和其键角的转动和变化，有时还涉及到键长和键角的变化，比较复杂，常称环的翻转。
一、环丙烷的构象环丙烷是三个碳的环，只能是平面构象，即它的构型。
尽管只有一种构象，但这个环极不稳定，主要因为：１、所有C-H键都是重叠构象，扭转张力大。
２、C原子是不等性杂化或弯曲键，有“角张力”存在。
二、环丁烷的构象环丁烷有两种极限构象：动画演示：平面式构象：象环丙烷一样，不稳定，存在扭转张力和“角张力”。
蝶式构象：能缓解扭转张力和角张力，呈蝶式构象。
通过平面式构象，由一种蝶式翻转成为另一种蝶式构象，处于动态平衡。
蝶式是优势构象。
也有扭转能力和角张力存在。
三、环戊烷的构象环戊烷的构象主要是信封式和半椅式构象。
两者处于平衡。
因为平面构象能量较大，一般认为环戊烷采取这种构象可能性很少。
E相对=19kJ/mol 信封式半椅式四、环己烷的构象环己烷的构象经过近百年的努力才建立起来。
Baeyer 1885年提出张力学说，认为环状化合物是平面构型Sachse 1889年质疑张力学说只适合小环，提出环已烷有船式、椅式两种构象。
Hassel 1930年利用偶极矩测定法和电子衍射法研究环已烷构象，∠CCC=109.5°，气相、液相中环已烷几乎全是椅式构象。
Barton 1950年发展了构象理论，以甾族化合物为对象提出构象分析，把构象分析明确地引入有机化学中。
Hassel 和Barton获1969年Nobel化学奖１、椅式和船式构象环已烷保持碳原子的109．5°键角，提出了椅式和船式构象.1）椅式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C6和C3分别在平面的下面和平面的上面，很象椅脚和椅背，故称“椅式”。
2）船式构象：C1、C2、C4、C5在一个平面上，C3和C6在平面上面。
形状象只船，C3和C6相当船头和船尾，故称“船式”。
链烷烃环烷烃构象课件
目 录
• 链烷烃的构象 • 环烷烃的构象 • 链烷烃与环烷烃构象的比较 • 链烷烃环烷烃的应用 • 链烷烃环烷烃的未来发展
01
链烷烃的构象
直链烷烃的构象
01
02
03
锯齿形构象
直链烷烃在三维空间中的 一种常见排列方式，碳原 子呈锯齿形排列。
螺旋形构象
在长链烷烃中，碳原子呈 螺旋形排列，这种构象较 为稳定。
成本。
燃料油
链烷烃和环烷烃可以作为燃料油的 主要成分，为发动机提供能量。
润滑油
链烷烃和环烷烃也可以用于制造润 滑油，起到润滑、冷却和清洁的作 用。
化学工业中的应用
合成材料
01
链烷烃和环烷烃可以作为合成材料的基础，用于生产塑料、合
成橡胶等。
溶剂
02
链烷烃和环烷烃可以作为溶剂，用于溶解其他物质。
农药和医药中间体
全反式构象
所有碳原子之间的键都指 向相反的方向，能量最低 ，最稳定。
支链烷烃的构象
椅式构象
支链烷烃的一种常见构象 ，碳原子呈椅子的形状排 列。
船式构象
支链烷烃的另一种常见构 象，碳原子呈船的形状排 列。
扭船式构象
在船式构象的基础上，部 分碳原子之间的键发生扭 转。
构象对物理性质的影响
1 2
沸点
不同构象的烷烃具有不同的沸点，因为它们在气 化时所需的能量不同。
构象对化学性质的影响
反应活性
不同构象的环烷烃在化学反应中的活性不同，例如在加成反应中，椅式构象的环烷烃更容易发生反应 。
取代基的影响
取代基的性质和位置也会影响环烷烃的反应活性，例如取代基的电子效应和立体效应等。
03
《链烷烃环烷烃构象》课件
目录
Contents
• 链烷烃构象 • 环烷烃构象 • 链烷烃与环烷烃构象比较 • 链烷烃环烷烃构象影响因素 • 链烷烃环烷烃构象的应用
01 链烷烃构象
乙烷构象
总结词
乙烷的两种典型构象
详细描述
乙烷有两种典型的构象，一种是交叉式构象，两个甲基处于对角位置，另一种 是重叠式构象，两个甲基处于同一直线上。在低温下，乙烷主要呈交叉式构象 ，而在较高温度下则更倾向于重叠式构象。
详细描述
正丁烷有三种典型的构象，分别是交叉式、邻位交叉式和重叠式。在交叉式构象中，两个甲基分别位 于对面位置；在邻位交叉式构象中，两个甲基相邻；在重叠式构象中，两个甲基位于同一直线上。不 同温度和压力条件下，正丁烷的构象会有所变化。
异丁烷构象
总结词
异丁烷的两种典型构象
详细描述
异丁烷有两种典型的构象，一种是交叉式构象，四个甲基呈四面体排列，另一种 是重叠式构象，两个甲基处于同一直线上。在低温下，异丁烷主要呈交叉式构象 ，而在较高温度下则更倾向于重叠式构象。
在药物设计中的应用
烷烃构象对药物活性的影响
药物中的烷烃部分构象的不同可以影响药物的生物活 性。例如，某些药物的构象可以使其更容易与靶点结 合，从而提高药物的疗效。
环烷烃构象在药物设计中的重要性
环烷烃的特定构象可以作为药物设计中的关键因素。 例如，某些药物的环烷烃部分需要特定的构象才能与 靶点结合，从而发挥治疗作用。因此，了解环烷烃的 构象对于药物设计和开发具有重要意义。
05 链烷烃环烷烃构象的应用
在化学反应中的应用
烷烃的构象影响其化学反 应活性
由于烷烃的构象不同，其化学反应活性也会 有所差异。例如，在烷烃的取代反应中，直 立构象的烷烃比平伏构象的烷烃更容易发生 取代反应。
3-2构象异构现象
（又称：最稳定构象）
反交叉式构象稳定的原因(即构象分析）：
在对位反交叉式构象中，扭转张力最小，两个 大基团（CH3）相距最远，非键张力（范德华排 斥力）最小，能量最低，是优势构象；其次是部分 交叉构象，能量较低；再次是部分重叠构象，能量 较高；能量最高的是全重叠式构象，其σ键电子对 扭转张力最大，两个大基团相距最近，非键张力也 最大，是最不稳定构象。
这些构象能量差 18.8 kJ.mol-1，室温下仍可以绕 C2-C3 σ键自由转动，相互转化，呈动态平衡。
丁烷分子也可以绕 C1—C2 和 C3—C4 σ键旋转产生 类似的构象。
相邻的两碳上的 C—H 键都处于反位交叉式，碳链 呈锯齿状排列：
4.正构烷烃的构象
高碳数链烷烃的优势构象：相邻的碳 原子的构象都是反位交叉式，碳链呈 锯齿状排列 。
2.乙烷的构象
乙烷分子绕C—C σ 键旋转
，产生无数个
构象异构体，其中有两个典型构象异构体，称为极限构象异
构体——重叠式（顺叠式）构象、交叉式（反叠式）构象。
重叠式构象
交叉式构象
构象异构体的表示：三维结构；锯架结构和纽曼投 影式
H
H
H H
H H
三维结构
H
HH H
H
H
H HH HH H
锯架式结构
HH H
①处于e键的取代基越多越稳定。
②当有两个不同的取代基时，大的取代基处于e键稳定。
② 1,3-二取代环己烷
顺式：
5 CH3 6 4H3
C H3
1
H
2
a、a 键
反式：
5 H6
4
3
C H3
C H3