飽和烴烷烴和環(huán)烷烴ppt課件

1、第二章第二章 飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴 2.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu) 2.1.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式烷烴和環(huán)烷烴的通式 2.1.2 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu) 2.2 烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的命名 2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、 叔氫原子叔氫原子 2.2.2 烷基和環(huán)烷基烷基和環(huán)烷基 2.2.3 烷烴的命名烷烴的命名 1 普通命名法普通命名法 2 衍生命名法衍生命名法 3 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 2.2.4 環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名 2.3 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造

2、 2.3.1 鍵的構(gòu)成及其特性鍵的構(gòu)成及其特性 2.3.2 環(huán)烷烴的構(gòu)造與環(huán)的穩(wěn)定性環(huán)烷烴的構(gòu)造與環(huán)的穩(wěn)定性 2.4 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象 2.4.1 乙烷的構(gòu)乙烷的構(gòu) 2.4.2 丁烷的構(gòu)象丁烷的構(gòu)象 2.4.3 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象 2.4.4 取代環(huán)己烷的構(gòu)象取代環(huán)己烷的構(gòu)象 2.5 烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)略烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)略 2.6 烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 2.6.1 自在基取代反響自在基取代反響 1 鹵化反響鹵化反響 2 鹵化的反響機(jī)理鹵化的反響機(jī)理 3 鹵化反響的取向與自在基的穩(wěn)定性鹵化反響的取向與自在基的穩(wěn)定性 4 反響活性與選擇性

3、反響活性與選擇性 2.6.2 氧化反響氧化反響 2.6.3 異構(gòu)化反響異構(gòu)化反響 2.6.4 裂化反響裂化反響 2.6.5 小環(huán)環(huán)烷烴的加成反響小環(huán)環(huán)烷烴的加成反響 1 加氫加氫 2 加溴加溴 3 加溴化氫加溴化氫 烴烴: 只含有只含有C、H 兩種元素的化合物兩種元素的化合物 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?含有碳碳重鍵的烴類化合物。含有碳碳重鍵的烴類化合物。烯烴、炔烴等。烯烴、炔烴等。 環(huán)丙烷環(huán)丙烷 環(huán)己烷環(huán)己烷 碳原子之間均以碳原子之間均以CC單鍵相單鍵相連，其他的價(jià)鍵均為連，其他的價(jià)鍵均為H原子所原子所飽和。飽和。 烷烴：甲烷、乙烷等；烷烴：甲烷、乙烷等； 環(huán)烷烴環(huán)烷烴:烴烴 飽和烴：飽和烴： 不

4、飽和烴不飽和烴: 烴烴脂肪烴脂肪烴 脂環(huán)烴脂環(huán)烴 碳骨架碳骨架 的類型的類型開開 鏈：鏈： 環(huán)狀：環(huán)狀： 乙烷、丁烷乙烷、丁烷 烷烴的通式烷烴的通式 ： CnH2n+2甲烷甲烷丙烷丙烷丁烷丁烷乙烷乙烷CHHHHCHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHH 2.1.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式烷烴和環(huán)烷烴的通式 2.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu) CH2H2CCH2H2CCH2CH2H2CCH2H2CH2CCH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2CH2環(huán)丙烷環(huán)丙烷 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 環(huán)戊環(huán)戊 烷烷 環(huán)己烷環(huán)己烷 環(huán)烷烴的通式：環(huán)烷烴的通式： CnH2n

5、 2.1.2 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu) C4H10：正丁烷正丁烷 異丁烷異丁烷 CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3 同分異構(gòu)體：同分異構(gòu)體： 分子式一樣，原子的陳列方式不同的化合物分子式一樣，原子的陳列方式不同的化合物 構(gòu)造異構(gòu)體：構(gòu)造異構(gòu)體： 分子式一樣，分子構(gòu)造不同的化合物分子式一樣，分子構(gòu)造不同的化合物 碳骨架碳骨架 異構(gòu)異構(gòu) 直鏈烷烴直鏈烷烴 支鏈烷烴支鏈烷烴 C5H12:正戊烷正戊烷 異戊異戊 烷烷 新戊烷新戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3 2.2 烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的命名 2.2.

6、1 伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、 叔氫原子叔氫原子 伯、仲、叔、季碳原子伯、仲、叔、季碳原子 C CHHHHHCCH3HCCH3CH3CH31 1碳碳原原子子2 2碳碳原原子子3 3碳碳原原子子4 4碳碳原原子子 伯、仲、叔氫原子伯、仲、叔氫原子 CCCHHH3CHCH3CH31 1氫氫原原子子3 3氫氫原原子子2 2氫氫原原子子 2.2.2 烷基和環(huán)烷基烷基和環(huán)烷基 烷基烷基從烷烴中去掉一個(gè)從烷烴中去掉一個(gè)H原子原子,剩余的結(jié)剩余的結(jié) 構(gòu)部分。構(gòu)部分。 RHR名稱 縮寫CH3HCH3甲基 MeCH3CH2HCH3CH2乙基 Et(methyl)(ethyl)C

7、H3CH2CH2HCH3CH2CH2正丙基(propyl)Pr 表表2.1 一些烷基的稱號與表示一些烷基的稱號與表示 CH3CHCH3異丙基異丙基(iso-propyl)i-PrCH3CH2CH2CH2H CH3CH2CH2CH2正丁基(butyl)BuCH3CH2CHCH3仲丁基(sec-butyl)s-BuCCH3CH3CH3叔丁基(tert-butyl)t-BuCH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3異丁基(iso-butyl)i-BuRHR稱號稱號 縮寫縮寫 2.2.3 烷烴的命名烷烴的命名 (1) 普通命名法普通命名法 分別用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、分別用甲、乙、丙、丁、戊、

8、己、庚、 辛、壬、癸表示碳骨架上碳原子的數(shù)目；辛、壬、癸表示碳骨架上碳原子的數(shù)目； 碳原子數(shù)大于碳原子數(shù)大于10的用十一、十二等數(shù)的用十一、十二等數(shù) 字表示碳骨架上碳原子的數(shù)目。字表示碳骨架上碳原子的數(shù)目。 用用“正、正、“異、異、“新分別表示直鏈、一新分別表示直鏈、一端端 具有異丙基或叔丁基的構(gòu)造異構(gòu)體。具有異丙基或叔丁基的構(gòu)造異構(gòu)體。正戊烷正戊烷 異戊烷異戊烷 新戊烷新戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3 2 衍生命名法衍生命名法 以甲烷為母體，把其它的烷烴都看作是以甲烷為母體，把其它的烷烴都看作是 甲烷的烷基衍生物。甲烷的烷基衍生物。

9、 選擇銜接烷基最多的碳原子作為母體甲烷選擇銜接烷基最多的碳原子作為母體甲烷 命名時(shí)按照次序規(guī)那么，將命名時(shí)按照次序規(guī)那么，將 “優(yōu)先的基團(tuán)優(yōu)先的基團(tuán)后后 列出。列出。CH3CH CH2CH3CH3二甲基乙基甲烷二甲基乙基甲烷 二甲基乙基異丙基甲烷二甲基乙基異丙基甲烷 CH2CCH3CHCH3CH3CH3CH3母體母體 取代基的取代基的位次與稱號位次與稱號 化合物的化合物的稱號稱號 碳原子的個(gè)數(shù)碳原子的個(gè)數(shù) 直鏈烷烴的命名與普通命名法一樣。直鏈烷烴的命名與普通命名法一樣。 (3) 系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 系統(tǒng)命名是由三部分構(gòu)成：系統(tǒng)命名是由三部分構(gòu)成： International Union of

10、 Pure and AppliedChemistry，縮寫作，縮寫作IUPAC 選取含支鏈最多的最長的碳鏈作為主鏈。選取含支鏈最多的最長的碳鏈作為主鏈。 根據(jù)主鏈的碳原子數(shù)，稱根據(jù)主鏈的碳原子數(shù)，稱“某烷。某烷。 a 選擇主鏈，確定母體選擇主鏈，確定母體 支鏈烷烴的命名，按以下步驟進(jìn)展：支鏈烷烴的命名，按以下步驟進(jìn)展： CHCH CH CH2CH2CH3CH3CH3CH3CH CH3CH2CH3庚烷庚烷 2,3,5-三甲基三甲基-4-丙基庚烷丙基庚烷 b 為主鏈上的碳原子編號為主鏈上的碳原子編號 從接近支鏈一端依次用阿拉伯?dāng)?shù)字編號。從接近支鏈一端依次用阿拉伯?dāng)?shù)字編號。 當(dāng)編號有幾種能夠時(shí)，要使

11、支鏈的位次當(dāng)編號有幾種能夠時(shí)，要使支鏈的位次 號較小符合號較小符合“最低系列規(guī)那么。最低系列規(guī)那么。CHCH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3987654321CHCH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3219876543 I II (c) 確定化合物的稱號確定化合物的稱號 將取代基的稱號寫在母體稱號的前面，在將取代基的稱號寫在母體稱號的前面，在 取代基稱號的前面加上它的位次號，并用取代基稱號的前面加上它的位次號，并用 半個(gè)漢字長的橫線半個(gè)漢字長的橫線“將兩者銜接。將兩者銜接。 當(dāng)含有幾個(gè)不同的取代基時(shí)，按照當(dāng)含有幾個(gè)不同的取代基時(shí)

12、，按照“次序次序 規(guī)那么，將規(guī)那么，將“優(yōu)先的基團(tuán)列在后面，各取優(yōu)先的基團(tuán)列在后面，各取 代基代基 之間用半個(gè)漢字長的橫線之間用半個(gè)漢字長的橫線“銜接。銜接。 當(dāng)含有幾個(gè)一樣的取代基時(shí)，用當(dāng)含有幾個(gè)一樣的取代基時(shí)，用“二、三、二、三、 四四表示其個(gè)數(shù)合寫一同，逐個(gè)標(biāo)明表示其個(gè)數(shù)合寫一同，逐個(gè)標(biāo)明 其位次號其位次號 ，各位次號用逗號分開。，各位次號用逗號分開。CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH31234567893,7二甲基二甲基4乙基壬烷乙基壬烷 5丙基丙基4異丙基壬烷異丙基壬烷 CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3

13、CH2CH3756891 2 3 42 甲基 5二甲基丙基 癸烷，（ ）1 11 12 甲基5二甲基丙基癸烷，CH3CH2CH2CH2CH2CHCH2CH2CHCH3CH3 C CH2CH3CH312341235967810CH3IUPAC nomenclature of alkanes : 直鏈烷烴直鏈烷烴unbranched alkanes CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3CH3(CH2)4CH3CH3(CH2)5CH3CH3(CH2)6CH3CH3(CH2)7CH3CH3(CH2)8CH3methaneethanepropanebuta

14、nepentanehexaneheptaneoctanenonanedecane12345678910CH3(CH2)9CH3CH3(CH2)10CH3CH3(CH2)11CH3CH3(CH2)12CH3undecanedodecanetridecanetetradecane111213145丙基丙基4 異丙基壬烷異丙基壬烷 CH3CH2CH2CH CH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH31234756894-isopropyl-5-propylnonane支鏈烷烴英文命名與中文命名不同的是：支鏈烷烴英文命名與中文命名不同的是： 英文命名英文命名 取代基的位次按取代基英

15、文第一取代基的位次按取代基英文第一 個(gè)字母在字母表中的順序陳列：個(gè)字母在字母表中的順序陳列： 當(dāng)兩個(gè)或更多的一樣取代基呈現(xiàn)時(shí)，運(yùn)用當(dāng)兩個(gè)或更多的一樣取代基呈現(xiàn)時(shí)，運(yùn)用 前綴前綴di-, tri-, tetra-等：等：CCH2CHCH3CH3CH3CH3CH32,2,4-trimethylpentane(2,2,4三甲基戊烷三甲基戊烷) CH3CH2CHCHCHCH2CH2CH3CH3CH3CH2CH33,5-dimethyl-4-ethyloctane3,5二甲基二甲基4乙基辛烷乙基辛烷 2.2.4 環(huán)烷烴脂環(huán)烴的命名環(huán)烷烴脂環(huán)烴的命名 環(huán)烷烴命名與烷烴類似，但環(huán)烷烴母名前環(huán)烷烴命名與烷烴類

16、似，但環(huán)烷烴母名前加加 上上“環(huán)字，稱環(huán)字，稱“環(huán)某烷。環(huán)上有支鏈時(shí)，環(huán)某烷。環(huán)上有支鏈時(shí)，支支 鏈作為取代基。鏈作為取代基。 當(dāng)環(huán)上有多個(gè)取代基時(shí)，將成環(huán)碳原子編當(dāng)環(huán)上有多個(gè)取代基時(shí)，將成環(huán)碳原子編號。號。 編號時(shí)，按編號時(shí)，按“次序規(guī)那么，次序規(guī)那么， “優(yōu)先的基優(yōu)先的基團(tuán)具有團(tuán)具有 較大的位次號，一切取代基位置之和盡能較大的位次號，一切取代基位置之和盡能夠小。夠小。CH3CH2CH31234562CH3CH3CH(CH3)214531甲基甲基3乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷 1,1二甲基二甲基3異丙基異丙基 環(huán)戊烷環(huán)戊烷 1、單環(huán)烴命名：、單環(huán)烴命名： 甲基乙基環(huán)己烷13123456CH3CH2C

17、H3CH2CH3CH3CH3CH2CH3CH311 3二甲基乙基環(huán)己烷，214甲基乙基環(huán)己烯，3 7 74 1 0，三甲基二環(huán) 庚烷. . 2 83 2 1，二甲基 乙基二環(huán) 辛烷. .15 7 72 2 1, ,. .三甲基二環(huán) 庚烯22、二環(huán)脂環(huán)烴的命名：、二環(huán)脂環(huán)烴的命名： 橋環(huán)烴命名：橋環(huán)烴命名：1234567CH3CH3CH312345678CH3CH3CH2CH31234567 螺環(huán)烴命名：螺環(huán)烴命名： OH1234567853 4羥基螺 辛烷.HOCH393 512345678.甲基 羥基螺 壬烯2572573 5甲基螺 壬烯 醇. sp3雜化軌道雜化軌道: 基態(tài)基態(tài) 2p2s1

18、s 電子電子 躍遷躍遷激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 2p2s1ssp3 雜化態(tài)雜化態(tài) 雜化雜化 1ssp3圖圖 2.1 sp3 雜化軌道構(gòu)成過程表示圖雜化軌道構(gòu)成過程表示圖 2.3 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造 2.3.1 鍵的構(gòu)成及其特性鍵的構(gòu)成及其特性 碳原子在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型：碳原子在基態(tài)時(shí)的電子構(gòu)型： C : 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0 在甲烷分子中，在甲烷分子中，C 原子是原子是sp3雜化。雜化。s 軌道成分：軌道成分：1/4； p 軌道成分：軌道成分：3/4。圖圖 2.2 sp3雜化軌道雜化軌道圖圖 2.3 sp3雜化的碳原子雜化的碳原子幾何構(gòu)型：四面體幾何構(gòu)型：四面體s

19、p3 1s 鍵鍵4個(gè)個(gè)CH 鍵鍵 圖圖 2.4 甲烷的構(gòu)造甲烷的構(gòu)造 CHHHH圖圖 2.5 甲烷的球棍模型甲烷的球棍模型圖圖 2.6 甲烷的比例模型甲烷的比例模型鍵的特性：鍵的特性： 鍵呈圓柱形對稱，鍵能較大，可沿鍵軸鍵呈圓柱形對稱，鍵能較大，可沿鍵軸 自在旋轉(zhuǎn)。自在旋轉(zhuǎn)。乙烷的構(gòu)造乙烷的構(gòu)造 如：乙烷分子的構(gòu)造如：乙烷分子的構(gòu)造 鍵是由一樣或不同軌道沿成鍵軌道方向鍵是由一樣或不同軌道沿成鍵軌道方向 交蓋而成；交蓋而成；CCC的鍵角堅(jiān)持接近的鍵角堅(jiān)持接近 109.5。1個(gè)個(gè)C鍵鍵 6個(gè)個(gè)CH鍵鍵 sp3 sp3 鍵鍵 sp3 1s 鍵鍵 圖圖 2.7 乙烷的球棒模型乙烷的球棒模型 圖圖 2.

20、8 乙烷的比例模型乙烷的比例模型2.3.2 環(huán)烷烴的構(gòu)造與穩(wěn)定性環(huán)烷烴的構(gòu)造與穩(wěn)定性 環(huán)烷烴隨著環(huán)的大小不同，其穩(wěn)定性不環(huán)烷烴隨著環(huán)的大小不同，其穩(wěn)定性不 盡一樣。盡一樣。圖圖2.10 正丁烷的球棒模型正丁烷的球棒模型圖圖2.11 正丁烷的比例模型正丁烷的比例模型正十五烷正十五烷曲折形曲折形+ 2O2CO2 + 2H2O + 燃燃燒燒熱熱CH4熄滅熱：熄滅熱：1 mol 化合物化合物 完全熄滅完全熄滅 生成生成CO2 + H2O 放出的熱量放出的熱量 表表 2.2 一些環(huán)烷烴的熄滅熱一些環(huán)烷烴的熄滅熱分子熄滅熱分子熄滅熱 /(kJmol-1)-CH2-的的平均熄滅熱平均熄滅熱 / (kJmol

21、-1)環(huán)丙烷環(huán)丙烷 3 2091 697環(huán)丁烷環(huán)丁烷 4 2744 686環(huán)戊烷環(huán)戊烷 5 3320 664環(huán)己烷環(huán)己烷 6 3951 659環(huán)庚烷環(huán)庚烷 7 4637 662環(huán)辛烷環(huán)辛烷 8 5310 664環(huán)壬烷環(huán)壬烷 9 5981 665環(huán)癸烷環(huán)癸烷 10 6636 664環(huán)十五烷環(huán)十五烷 15 9885 660開鏈烷烴開鏈烷烴 659 稱號稱號環(huán)大小環(huán)大小與開鏈烷烴與開鏈烷烴熄滅熱的差熄滅熱的差 /(kJmol-1)38275035651環(huán)烷烴的穩(wěn)定性：環(huán)烷烴的穩(wěn)定性： 環(huán)己烷環(huán)己烷 環(huán)戊烷環(huán)戊烷 環(huán)丁烷環(huán)丁烷 環(huán)丙烷環(huán)丙烷 環(huán)的張力越小，相應(yīng)的環(huán)烷烴越穩(wěn)定。環(huán)的張力越小，相應(yīng)的環(huán)烷烴

22、越穩(wěn)定。 環(huán)丙烷的構(gòu)造：環(huán)丙烷的構(gòu)造： 圖圖2.12 丙烷及環(huán)丙烷分子中碳碳鍵丙烷及環(huán)丙烷分子中碳碳鍵 原子軌道交蓋情況原子軌道交蓋情況CCCHHHHHH60114105.5CH2CH3CH3109.5 由于由于C單鍵可以發(fā)生旋轉(zhuǎn)，由此而導(dǎo)單鍵可以發(fā)生旋轉(zhuǎn)，由此而導(dǎo) 致的分子中的其它原子或基團(tuán)在空間的排布致的分子中的其它原子或基團(tuán)在空間的排布 方式不同，分子的這種立體外形方式不同，分子的這種立體外形構(gòu)象。構(gòu)象。 2.4 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象 2.4.1 乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 由此產(chǎn)生的異構(gòu)體由此產(chǎn)生的異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體 環(huán)丙烷不穩(wěn)定的緣由：環(huán)丙烷不穩(wěn)定的緣由： 環(huán)丙烷兩

23、個(gè)相鄰的環(huán)丙烷兩個(gè)相鄰的C原子以原子以sp3雜化軌道雜化軌道形形 成成CC 鍵時(shí)，以彎曲的方式交蓋，從鍵時(shí)，以彎曲的方式交蓋，從 而未能最大程度的交蓋。因此不穩(wěn)定。而未能最大程度的交蓋。因此不穩(wěn)定。 存在較大的環(huán)張力，使分子能量添加。存在較大的環(huán)張力，使分子能量添加。 存在存在CC鍵的改動(dòng)張力，也使分子能量鍵的改動(dòng)張力，也使分子能量增增 加。加。重疊式重疊式HHHHHHHHHHHH乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 紐紐曼曼投投影影式式透透視視式式交叉式交叉式HHHHHHHHHHHH 由此產(chǎn)生的異構(gòu)體由此產(chǎn)生的異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體構(gòu)象異構(gòu)體 紐曼紐曼Newman投影式：投影式：HHHHHHHHHHHHHHHHH

24、H能量能量 / (kJmol-1)060120旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)角度 12.6交叉式與交叉式與重疊式是重疊式是乙烷分子乙烷分子的極限構(gòu)象的極限構(gòu)象HHCH3HCH3HCH3HHCH3HHHHCH3HCH3HCH3HHH3CHH對位交叉對位交叉 部分重疊部分重疊 鄰位交叉鄰位交叉 全重疊全重疊 由由C2C3 鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的極限構(gòu)象：鍵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的極限構(gòu)象： 圖圖 2.13 正丁烷構(gòu)象的模型正丁烷構(gòu)象的模型 2.4.2 丁烷的構(gòu)象丁烷的構(gòu)象 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：對位交叉對位交叉 鄰位交叉鄰位交叉 部分重疊部分重疊 全重疊全重疊 2.4.3 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象 環(huán)己烷的碳骨架不是平面構(gòu)造，經(jīng)過環(huán)己烷的碳骨架

25、不是平面構(gòu)造，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)鍵和鍵角的改動(dòng)，可以得到兩種構(gòu)鍵和鍵角的改動(dòng)，可以得到兩種構(gòu)象：象：椅型椅型 船型船型 圖圖 2.14 環(huán)己烷的椅式和船式構(gòu)象環(huán)己烷的椅式和船式構(gòu)象 環(huán)己烷椅型構(gòu)象環(huán)己烷椅型構(gòu)象 環(huán)己烷船型構(gòu)象環(huán)己烷船型構(gòu)象 圖圖 2.15 環(huán)己烷椅型和船型構(gòu)象的模型環(huán)己烷椅型和船型構(gòu)象的模型 椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象可以相互轉(zhuǎn)變，椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象可以相互轉(zhuǎn)變，但椅型構(gòu)象比船型構(gòu)象穩(wěn)定：但椅型構(gòu)象比船型構(gòu)象穩(wěn)定：0.25 nm1234560.18 nm1234563HHHHHHHHHHHH12456CH2CH2HHHHHHHH145362椅型構(gòu)象穩(wěn)定的緣由：椅型構(gòu)象穩(wěn)定的緣由： 一切的鍵

26、處于交叉式一切的鍵處于交叉式 CH2CH2HHHHHHHH415632 在船型構(gòu)象中，一切的在船型構(gòu)象中，一切的CH鍵處于重疊式。鍵處于重疊式。 在椅型構(gòu)象中，在椅型構(gòu)象中，CH 鍵分為兩類：鍵分為兩類： 6個(gè)個(gè)CH 鍵處于直立鍵鍵處于直立鍵a鍵鍵 6個(gè)個(gè)CH 鍵處于平伏鍵鍵處于平伏鍵e鍵鍵e124563aeaeaeeaaaeeeeeeeaaaaaa123456HHHHHHHHHHHH 環(huán)己烷可以由一種椅型構(gòu)象翻轉(zhuǎn)成另一環(huán)己烷可以由一種椅型構(gòu)象翻轉(zhuǎn)成另一種椅型構(gòu)象，原來的種椅型構(gòu)象，原來的a鍵變?yōu)殒I變?yōu)閑鍵，原來的鍵，原來的e鍵鍵 變?yōu)樽優(yōu)閍鍵：鍵：翻翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 2.4.4 取代環(huán)己烷的構(gòu)象取代環(huán)

27、己烷的構(gòu)象 在一取代的環(huán)己烷，取代基可以處在在一取代的環(huán)己烷，取代基可以處在a鍵鍵 上，也可以處在上，也可以處在e 鍵上：鍵上：13CH3HHHCH3H1322445566 當(dāng)取代基處在當(dāng)取代基處在a 鍵時(shí)，它與鍵時(shí)，它與3, 5位的位的H原子原子 存在著非鍵張力，使得構(gòu)象不穩(wěn)定而翻轉(zhuǎn)。存在著非鍵張力，使得構(gòu)象不穩(wěn)定而翻轉(zhuǎn)。 再從相應(yīng)的紐曼式看：再從相應(yīng)的紐曼式看： 1CH32HHH1CH32HHHCH3CH2CH2HHH12CH3CH2CH2HHH12 取代基處在取代基處在e 鍵上穩(wěn)定。鍵上穩(wěn)定。 多取代構(gòu)象中以多取代構(gòu)象中以e鍵取代較多的構(gòu)象最穩(wěn)定。鍵取代較多的構(gòu)象最穩(wěn)定。取代基越大，它處

28、于取代基越大，它處于e 鍵的構(gòu)象越穩(wěn)定：鍵的構(gòu)象越穩(wěn)定： CHHHC(CH3)3H0.01%99.9%CH3CH3H3CCH3HHHCH3H5%95% 2.5 烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)略烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)略 2.6 烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì) 2.6.1 自在基取代反響自在基取代反響 飽和烴分子中的氫被其它原子或基團(tuán)所取飽和烴分子中的氫被其它原子或基團(tuán)所取 代的反響代的反響取代反響。取代反響。 RH +XRX + HXX 1 鹵化反響鹵化反響 自在基型取代反響：自在基型取代反響： 烷烴與鹵素發(fā)生自在基型鹵代反響普通在烷烴與鹵素發(fā)生自在基型鹵代反響普通在 紫外光、高溫或有機(jī)過

29、氧物作用下進(jìn)展。紫外光、高溫或有機(jī)過氧物作用下進(jìn)展。R H + X2h或RX + HXCCHHHHHH + ClCl420 CCCHHHHHCl+ HCl氯乙烷氯乙烷(78%) H+ ClClhCl+ HCl 氯代環(huán)戊烷氯代環(huán)戊烷(93%) 工業(yè)上洗滌劑原料的合成：工業(yè)上洗滌劑原料的合成： C12H26 + Cl2120 CC12H25Cl + HCl十二烷十二烷 氯代十二烷氯代十二烷 (2) 鹵化的反響機(jī)理鹵化的反響機(jī)理 反響機(jī)理是化學(xué)反響所閱歷的途徑或過程。反響機(jī)理是化學(xué)反響所閱歷的途徑或過程。 鏈的引發(fā)階段：鏈的引發(fā)階段： 在在hv.的作用下的作用下Cl2分子發(fā)生均裂，分解分子發(fā)生均裂，

30、分解為兩個(gè)為兩個(gè) 氯自在基。氯自在基。 鏈的引發(fā)是慢步驟，是決議鏈的引發(fā)是慢步驟，是決議反響反響 速率快慢的一步。速率快慢的一步。鏈的增長階段：鏈的增長階段： 自在基一經(jīng)引發(fā)，就會(huì)很快延續(xù)不時(shí)地自在基一經(jīng)引發(fā)，就會(huì)很快延續(xù)不時(shí)地與反響與反響 物分物分 子以及產(chǎn)物分子反響下去。子以及產(chǎn)物分子反響下去。 鏈的終止階段鏈的終止階段: 最終反響物被耗費(fèi)盡而自在基濃度加大最終反響物被耗費(fèi)盡而自在基濃度加大,自在基自在基 間碰撞構(gòu)成分子間碰撞構(gòu)成分子,自在基被耗盡使反響終自在基被耗盡使反響終止。止。自在基型鏈反響按上述三個(gè)階段進(jìn)展。自在基型鏈反響按上述三個(gè)階段進(jìn)展。 Cl2ClCl.hv.1甲烷的氯化甲烷

31、的氯化 反響機(jī)理反響過程的詳細(xì)描畫反響機(jī)理反響過程的詳細(xì)描畫 鏈增長鏈增長 鏈引發(fā)鏈引發(fā) 鏈終止鏈終止.ClClCl2.CH3CH3CH3CH3.ClCH3CH3ClCH4hv.Cl2CH3ClHCl H= -112. 9 KJ/mol Ea=8. 3 KJ/mol.CH3Cl2CH3ClCl放熱反響放熱反響CH4Cl.CH3HCl H= 7. 5KJ/mol Ea=16.7 KJ/mol吸熱反響吸熱反響3 鹵化反響的取向與自在基的穩(wěn)定性鹵化反響的取向與自在基的穩(wěn)定性 當(dāng)鹵分子同含有不同種類當(dāng)鹵分子同含有不同種類H原子的烷烴反響原子的烷烴反響 時(shí)，取代的位置不同。時(shí)，取代的位置不同。CH3CH

32、2CH3 + Cl2hCH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3Cl 1氯丙烷氯丙烷(45%) 2氯丙烷氯丙烷(55%) CH3CHCH3CH3h25/Cl2CH3CHCH2ClCH3+ CH3CCH3CH3Cl 異丁烷異丁烷 異丁基氯異丁基氯(64%) 叔丁基氯叔丁基氯(36%) 仲氫與伯氫被仲氫與伯氫被 取代的活性比：取代的活性比：仲氫仲氫 伯氫伯氫 =45 % / 655 % / 214 H原子被取代的次序：叔氫原子被取代的次序：叔氫 仲氫仲氫 伯氫伯氫 反反 應(yīng)應(yīng) 活活 性性 比比 5.0 3.7 1.0叔氫、仲氫較伯氫活潑的緣由：叔氫、仲氫較伯氫活潑的緣由： 反響的取向與自在基的穩(wěn)

33、定性相關(guān)。反響的取向與自在基的穩(wěn)定性相關(guān)。 自在基穩(wěn)定性依次增大自在基穩(wěn)定性依次增大 RCRCRC.RRHHHRCH3CH2CH2 HCH3CH HCH3C HCH3CH3CH3鍵離解能(kj/mol) 形成的自由基穩(wěn)定性CH3CH2CH2 CH3CH CH3C.CH3CH3CH3405.8 393.3 376.6活化能 叔氫、仲氫較伯氫活潑的緣由：叔氫、仲氫較伯氫活潑的緣由： CH3CHCH2CH2CH3 + Br2h60CH3CH3CCH2CH2CH3 + HBrCH3Br 2甲基戊烷甲基戊烷 2甲基甲基2溴戊烷溴戊烷(76%) 鹵原子的反響活性越低，選擇性就越高。鹵原子的反響活性越低，選擇性就越高。 4 反響活性與選擇性反響活性與選擇性 鹵素的反響活性次序：鹵素的反響活性次序：F2 Cl2 Br2 I2 2.6.3 異構(gòu)化反響異構(gòu)化反響 RCH2CH2R + O2MnO2110RCOOH + RCOOH + 其其它它羧羧酸酸 2.6.2 氧化反響略氧化反響略 CH3CH2CH2CH3AlCl3/HCl150CH3CHCH3CH3。C/Pa12M . 2.6.4 裂化反響裂化反響 +CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH3CH4+CH2=CH2CH3CH3CH3CH=CHCH3 500750H2 催化裂化催化裂化