汪小蘭有機(jī)化學(xué)課件(第四版)2

1、第二章 飽和烴 A 烷烴 烷烴的通式、結(jié)構(gòu)和命名 烷烴的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì) 自由基取代反響歷程 B 自然界的烷烴-石油和天然氣 烴：碳?xì)浠衔?僅含C、H烴的衍生物：烴分子中氫被其它原子或基團(tuán)所取代。 烴 開鏈烴（脂肪烴）環(huán)狀烴飽和烴(烷烴)不飽和烴脂環(huán)烴芳香烴烯烴炔烴二烯烴環(huán)烷烴環(huán)烯烴單環(huán)芳烴稠環(huán)芳烴烷烴：開鏈的飽和烴。環(huán)烷烴：閉鏈的飽和烴。2-1 烷烴的同系列、通式和同分異構(gòu)現(xiàn)象一、烷烴的同系列、通式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12烷烴的通式 ：CnH2n+2 同系列：通式相同，結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相似，組成上相差一個(gè)或多個(gè) CH2 的一系列化合物。同系列中的化合物互為同系物。

2、系列差 ：CH2CH4 ： CH4C2H6 ： CH3CH3C3H8： CH3CH2CH3二、同分異構(gòu)現(xiàn)象C6H14：碳鏈異構(gòu)C4H10： CH3CH2 CH2 CH3 C5H12：三、烷烴中碳原子和氫原子的類型伯碳原子，第一碳原子：1。 伯氫原子，第一氫原子仲碳原子，第二碳原子：2。 仲氫原子，第二氫原子叔碳原子，第三碳原子：3。 叔氫原子，第三氫原子季碳原子，第四碳原子：4。CH3CH2CHCH3CH3CCH3CH3CH3CH31。1。1。2。3。4。1。2-2 烷烴的命名一.普通命名法（習(xí)慣命名法） 1.根據(jù)烷烴中碳原子的數(shù)目稱為 “某烷”。 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十一

3、烷2.區(qū)分異構(gòu)體。用“正、異、新等”區(qū)別。 例：C5H12 戊烷正戊烷異戊烷新戊烷二、系統(tǒng)命名法IUPAC命名法IUPAC命名法, International Union of Pure and Applied Chemistry1.選取含碳原子最多支鏈數(shù)目最多的碳鏈為主鏈；當(dāng)最長碳鏈有多種時(shí)，選支鏈最多者為主鏈： 2.主鏈碳原子的位次編號：(1).離取代基最近的一端開始編號，最低系列原那么：碳鏈以不同方向編號時(shí)，假設(shè)有多種可能系列，那么需順次逐項(xiàng)比較各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者為最低系列。1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 99 8 7 6 5

4、4 3 2 110 9 8 7 6 5 4 3 2 1插入鏈接幻燈片 34(2).假設(shè)支鏈中又帶支鏈，用帶撇的數(shù)字表示支鏈中支鏈的位置：9 8 7 6 5 4 3 2 11233甲基5(1，2二甲基丙基)壬烷3.寫知名稱：(1).取代基的 名稱寫在烷烴前，用其所連碳原子的編號注明位置；(2).相同取代基合并，用二、三、四說明數(shù)目，其位置須逐個(gè)注明；(3).數(shù)字與漢字間用“隔開，數(shù)字間用“，分開；(3).特別注意：“某基和“某烷之間不能用“隔開。2，2，4-三甲基戊烷2,4,7-三甲基辛烷2，3，5-三甲基-4-丙基庚烷3-甲基-5-乙基庚烷“優(yōu)先基團(tuán)順序：a.把與主鏈碳直接相連的原子按原子序數(shù)

5、大小排列， 原子序數(shù)大的優(yōu)先。 例：-I-Br -Cl -CH3 -Hb.如果直接相連的原子相同，那么比較第二個(gè)原子， 依次類推。 例：-CH(CH3)2 -CH2CH2CH3 -CH2CH3 -CH3次序規(guī)那么：“優(yōu)先基團(tuán)在后-CH=CH2 :-C(CH3)3 :-CH(CH3)2 :優(yōu)先基團(tuán)順序：-C(CH3)3 -CH=CH2 -CH(CH3)2c.雙鍵和叁鍵分別作為兩個(gè)和三個(gè)單鍵處理。例：比較大小:-C(CH3)3 、-CH=CH2 、 -CH(CH3)2通式：CnH2n+1 ， R-。 CH3- 甲基 C2H5- 乙基 CH3CH2CH2- 丙基異丙基CH3CH2CH2CH2- 丁基

6、仲丁基異丁基叔丁基新戊基烷烴中，去掉一個(gè)氫原子后剩余的基團(tuán)。用“-來表示烷基的概念:(1)某基：甲基 CH3- Me- ；乙基 CH3CH2- Et- ； 丙基 CH3CH2CH2- n-Pr- ； 丁基 CH3CH2CH2CH2- n-Bu- (2)異某基: 異丙基 (CH3)2CH- i-Pr- ； 異丁基 (CH3)2CHCH2- i-Bu-3)仲某基: CH3 仲丁基: CH3CH2CH - s-Bu- CH3(4)叔某基: 叔丁基: (CH3)3C- t-Bu- ; 叔戊基: CH3CH2C CH3 CH3 (5)新某基: 新戊基 : CH3CCH2 CH3 2-3 烷烴的結(jié)構(gòu)一、甲

7、烷的構(gòu)型、sp3雜化、鍵構(gòu)型：具有一定結(jié)構(gòu)的分子中各原子在空間的排列情況。 結(jié)構(gòu)構(gòu)造：分子中各原子的連接順序和連接方式。CHHHH甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)甲烷：CH4 正四面體結(jié)構(gòu)C-H 鍵長：109 pm H-C-H 鍵角：109.5C:1S22S22P22p2 s激發(fā)2p2ssp3雜化sp3基態(tài)激發(fā)態(tài)每個(gè)sp3雜化軌道具有1/4s成分和3/4p成分。 雜化：不同類型的軌道相互作用而形成新軌道的過程。C-H 鍵葫蘆形乙烷: CH3-CH3C-C 鍵鍵：價(jià)電子云具有軸對稱的共價(jià)鍵。單鍵是鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)。C-H鍵(SP3-S)-+C-C鍵(SP3-SP3) 球棒模型 比例模型 凱庫勒(Kekl)模型

8、 斯陶特(Stuart)模型分子模型：其它烷烴的結(jié)構(gòu)：成鋸齒型鍵線式二、烷烴的構(gòu)象同一構(gòu)型的化合物，由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生分子中原子在空間不同的排列形式，稱為構(gòu)象。乙烷的構(gòu)象：CH3-CH3楔型式 紐曼 (Newman) 投影式透視式乙烷的典型構(gòu)象有兩種： 交叉式 重疊式 透視式 紐曼投影式重疊式、交叉式構(gòu)象比較：交叉式構(gòu)象因兩個(gè)碳原子上的氫原子距離最大，其排斥力較小，分子內(nèi)能最低，因而較穩(wěn)定，為優(yōu)勢構(gòu)象。乙烷分子的能量曲線交叉式最穩(wěn)定為優(yōu)勢構(gòu)象幾個(gè)概念： 構(gòu)型是固定的，而構(gòu)象一般是瞬間的。構(gòu)型的變化須破壞化學(xué)鍵，而構(gòu)象的變化那么不會(huì)發(fā)生鍵的斷裂。3構(gòu)象conformation：一定構(gòu)型的分子中

9、，由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致原子和基團(tuán)在空間的不同排布。2構(gòu)型configuration：一定構(gòu)造的分子中，原子和基團(tuán)在空間的排布；1構(gòu)造constitution：分子中原子間的連接方式和次序；2-4 烷烴的物理性質(zhì) 有機(jī)化合物的物理性質(zhì)包括：化合物的狀態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度、折光率和溶解度等稱為物理常數(shù)。 烷烴為非極性分子，分子間作用力是色散力，隨分子量的增大而增大，隨分子間距離的增大而迅速減小。 烷烴同系列中，m.p， b.p，d 都隨分子量增加而增加，即隨碳數(shù)增加而增加。一、物質(zhì)狀態(tài)25，一個(gè)大氣壓下C1C4烷烴：氣體 C5C16正烷烴：液體 C17以上：固體二、密度直鏈烷烴的密度隨分子量的增加

10、而增大，最后趨向于最大值0.78。三、溶解度烷烴為非極性化合物，不溶于水，溶于某些有機(jī)溶劑。如苯、 氯仿、四氯化碳、其它烷烴。四、沸點(diǎn) 正烷烴的沸點(diǎn)隨著分子量的增加而增高。 烷烴異構(gòu)體中，支鏈愈多，沸點(diǎn)愈低。b.p( )： 36.1 28 9.5m.p()： -129.7 -159.9 -16.6正 烷 烴 的 沸 點(diǎn) 曲 線 碳 原 子 數(shù) 目 沸點(diǎn)（）思考題不要查表將以下烴類化合物按沸點(diǎn)降低的次序排列。13,3-二甲基戊烷 2正庚烷 32-甲基庚烷 4正戊烷 52-甲基己烷 答: (3)(2)(5)(1)(4)正 烷 烴 的 熔 點(diǎn) 曲 線 碳 原 子 數(shù) 目 熔點(diǎn)（）五、熔點(diǎn) 正烷烴的熔

11、點(diǎn)隨著分子量的增加而增高。 分子結(jié)構(gòu)的對稱性越大，熔點(diǎn)也越高。一、取代反響烷烴分子中的氫原子被其他原子或基團(tuán)所取代的反響。鹵代反響：被鹵素取代的反響。也稱鹵化反響。CH4 : Cl2 = 10 : 1 溫度：400450 主要產(chǎn)物：一氯甲烷CH4 : Cl2 = 0.263 : 1 溫度：400 主要產(chǎn)物：四氯化碳CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl 光CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl 光CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl 光2-5 烷烴的化學(xué)性質(zhì)二、烷烴的鹵代反響歷程： 以CH4 Cl2反響為例C1 + Cl

12、 C12CH3 + CH3 CH3CH3CH3 + C1 CH3C1鏈終止C1 + CH4 CH3 + HC1(決定反應(yīng)速率) CH3 + Cl2 CH3C1 + C1C1 + CH3Cl CH2C1 + HC1CH2C1 + C12 CH2C12 + C1 鏈增長 鏈引發(fā)Cl ：Cl 2Clh(250400圖 Cl + HCH3 CH3Cl + Cl 能量變化甲烷氯代反響過程的能量變化 活化能三、鹵代反響取代的位置與自由基的穩(wěn)定性：仲氫：伯氫=57/2：43/6=4：1叔氫：伯氫=36/1：64/9=5 ：1叔氫：仲氫：伯氫=5：4：1氫的相對活性: 叔氫仲氫伯氫43%57%Cl2光，253

13、6%64%Cl2光，25 用自由基游離基)的穩(wěn)定性來解釋：自由基碳原子連接的取代基越多越穩(wěn)定二、氧化和燃燒1.燃燒完全氧化CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O + 熱量燃 燒2.部分氧化工業(yè)上常用高級烷烴通過氧化反應(yīng)來制備高級脂肪醇和脂肪酸RCH3 RCH2OH + RCHO + RCOOH錳鹽，O2部分氧化MnO2，O2110+氧化、復(fù)原的概念有機(jī)分子中參加氧或脫去氫，氧化。有機(jī)分子中參加氫或脫去氧，復(fù)原。有機(jī)分子中參加N、X等，氧化；反之，復(fù)原。烷烴醇醛酮 羧酸烷烴烯烴， 氧化烷烴鹵代烴， 氧化三. 裂化反響 在高溫4001000及無氧條件下使烷烴分子發(fā)生鍵斷裂的反響叫裂化反響。5

14、0023MPaC16H34 C8H18 + C8H16C8H18 C4H10 + C4H8裂 化脫氫 CH4 + C3H6C4H10 C2H6 + C2H4 C4H8 + H2500 熱裂化：在5MPa，500600進(jìn)行的裂化反響。 催化裂化：在450500、常壓及催化劑存在下進(jìn)行的裂化。 石油工業(yè)利用裂化反響來提高汽油C6C9的產(chǎn)量和質(zhì)量。 (原油分餾只能得到10-20%的汽油,且質(zhì)量不好) 裂解：石油餾分在700以上進(jìn)行的深度裂化。 目的：獲取根本化工原料。如：乙烯、丙烯、丁烯、 丁二烯、乙炔等。2-8 天然氣和石油烷烴的天然來源一、天然氣： 存在于地下巖石儲(chǔ)集層中以烴類為主的混合氣體的統(tǒng)稱。 干氣：甲烷：8699%體積 常溫加壓不易液化。 濕氣：甲烷4060%，乙烷、丙烷、丁烷等及少量H2S、 N2、He等氣體。 常溫加壓可局部液化。二、石油 存在于地下的一種液態(tài)、氣態(tài)或固態(tài)的復(fù)雜烴類化合物，主要是烷烴，也有芳香烴和環(huán)烷烴。 石油是由古地質(zhì)年代有機(jī)物質(zhì)主要是單細(xì)胞植物，如藍(lán)-綠海藻類；單細(xì)胞動(dòng)物，如有孔蟲類沉積后，經(jīng)過長期物理、化學(xué)變化而生成。 原油是一種深褐色或暗綠色液體。 C：8387%；H：1114%；O、S