有机化学-烷烃(PPT)

—
CH3 CH3CH CH3 i-Pr 异丙基 CH3CH2CH CH3 s-Bu 仲丁基 CH3 C CH3 t-Bu 叔丁基
2. 命名
1）习惯命名法（适用于简单化合物） 1~10个碳的烷烃，词头用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、 辛、壬、癸；10个碳以上，用数字十一、十二等表示。 • 碳架异构体用正、异、新等词头区分。
第二章 烷 烃（Alkanes）
• 学习要求： • 1．掌握碳正四面体的概念、sp3杂化和σ键。 2．掌握烷烃的命名法、常见基的名称。 3．掌握烷烃的化学性质（稳定性、裂解、氧化及取代反应、各种 氢的相对活泼性）。 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．理解烷烃的物理性质。 8．理解同系列、同分异构、构造异构 反应机理等概念。 9．理解游离基的稳定性次序，计算：ΔH。 10．理解反应进程-位能曲线意义。 11 .理解烷烃的制备。 12．了解甲烷的来源及其化工利用。 • 13. 了解煤的液化。
由于分子主要以交叉式构象的形式存在， 所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。
4. 乙烷衍生物的构象分布
1，2-二氯乙烷（对位交叉70%）
1，2-二溴乙烷（对位交叉84%-91%）
1，2-二苯乙烷（对位交叉>90%)
O H H H H O H H
Cl H H H
H O H
乙二醇 2-氯乙醇 大多数分子主要以交叉式构象的形式存在； 在乙二醇和2-氯乙醇分子中，由于可以形成分子内氢键， 主要是以邻交叉构象形式存在。
+ 顺时针转动 - 逆时针转动
S 顺（旋转角〈 ± 90 o） a 反（旋转角 〉± 90o ）
P 重叠 C错
± SP (顺叠) ± SC (顺错) ± aC (反错) ± aP (反叠)
（2）正丁烷的构象势能关系图
沿C2-C3键轴 旋转的转动能 垒 22.6 kJ· mol-1
能 量
CH3 H H CH3 H H 1
旋转角
（3） 正丁烷的构象分布和能量计算
分子总是倾 向于以稳定 的构象形式 存在
CH3 CH3 H H H H
H H CH3 CH3 H H
CH3 H H H CH3 H
15 %
70 %
15 %
构象分布 在达到平衡状态时， 各种构象在整个构 象中所占的比例称 为构象分布。
能 量 计 算
C-H， C-H 重叠， 4 kJ / mol C-CH3， C-CH3邻交叉，3.8 kJ / mol C-CH3， C-CH3重叠， 22.6 - 8 = 14.6 kJ / mol C-CH3， C-H 重叠， (14.6-4)/2 = 5.3 kJ / mol
（2）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法
H
H HH
H HH
H H
H H
H
重叠式构象
H
H
HH
H H
H H
H
H HH
H H H
H
H H H
H
H H H
交叉式构象
H
伞式
锯架式
纽曼式
伞式，锯架式与纽曼式的画法也适合于其它有机化合物
（3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析
每个C-H、C-H 重叠的能量约 为4 KJ mol-1 C-H 键长 C-C 键长 110.7 pm 154 pm 110.7 pm 154 pm
2、烷烃的同分异构－构造异构现象： 在绪论一章讲过，有机化合物之所以数量众 多，其主要原因是存在异构现象。构造异构 是众多异构的一种。
构造异构是指分子式相同，分子中的原子的 成键顺序或连接顺序不同。对于烷烃的构造 异构，实质上是碳架异构，即分子式相同， 碳架不同。 三个碳原子以下烷烃没有构造异构，四个碳及 四个以上碳原子的烷烃就有构造异构：
3.
4.
5.
CH 3 CH 3 C CH 3 CH 2CH 3
1、先写直链的 2 、拿掉一个碳原子作为甲基，其余 五个碳原子做主链，放在不同位置上 得到2，3 3、再拿掉一个碳变成两个甲基，放 在主链不同位置上，得到4，5。 4、支链长度必须小于主链的一半， 支链只能为甲基。
要掌握给出分子式的化合物的全部构造异 构的办法，七个碳原子有九个，八个碳原 子有十八个，九个碳原子有七十五个异构 体。实际上最多写七个碳原子。
下面写出C5H12的所有构造异构体：
CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3 CH2 CH3
CH3 CH3 C CH3 CH3
写出C6H14的所有构造异构体：
1. 2.
CH 3CH 2CH 2CH 2CH 2CH 3 CH 3CHCH 2CH 2CH 3 CH 3 CH 3CH 2CHCH 2CH 3 CH 3 CH 3CHCHCH 3 CH 3CH 3
3. 丙烷的构象
CH3 H H H H H
H3CH
H H
H H
交叉式
重叠式
ΔE=4+4+5.3=13.3KJ· mol-1 丙烷只有二种极限构象，一种是重叠式构象，另 一种是交叉式构象。二种构象的能差13.3kJ· mol-1。
高级烷烃的碳链呈锯齿形
H H H H H H H H H H H H
CH3CH2CHCH3 CH2CH3
3
CC C-C-C-C-C-C-C C-C-C C
1 2
主链
b. 近取代基端开始编号，并遵守“最低系列编号规则”
CH3 CH3 CH CH CH2 CH3 CH CH3 CH3
取代基位号 取代基位号
2，3，5 2，4，5
c. 取代基距链两端位号相同时，编号从顺序小的基团端开始。
选择含取代最多取代基的碳原子为母体（甲烷）， 并且要求取代基最简单。
其余部分为取代基，书写时由大到小排列。结尾是 甲烷。 相同取代基合并，写出个数，用中文字表示个数。
例如
CH3 CH3 CH3 CHቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ CH C CH3 CH3
三甲基仲丁基甲烷
3）系统命名法（IUPAC命名法）
a. 选最长碳链作主链，支链作取代基。遇多个等长碳链，则 取代基多的为主链。
2-甲基 -5-（1，1-二甲基丙基）癸烷 e. 名称的排列顺序 中文名称按基团顺序规则，较小的基团列在前；英文名称 按基团首字母的字顺先后列出。
5-丙基-4-异丙基壬烷 4-isopropyl-5-propylnonane
以板书表示
[注意]
1）相同取代基数目用汉文数字二、三 ...表示； 2）取代基位号用阿拉伯数字表示； 3）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线分开； 4）阿拉伯数字之间必须用逗号分开。
H3CCH3
H3CH
H H
4
H H CH3
H3CH
H H 2
H CH3
H
6
H H
4 全重叠 2，6 部分重叠 3，5 邻位交叉 1=7 对位交叉 2, 4, 6 是不稳定构象，
CH3 H H H 3 CH3 CH3 H H
CH3 H H H 5 H H 7 CH3 CH3 H H
1, 3, 5, 7 是稳定构象。 1=7 是优势构象（能 量最低的稳定构象称 为优势构象）
2.2.命名 1. 烷基的概念 1）伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子
o ( 叔 ) 3 (季) 4o
(仲 ) 2o
(伯) 1oC
H3C CH3 C
CH3 H C H C H
H C H 1o H
CH3CH2CH2 n-Pr 正丙基
H
H3C
3o 2o
2）烷基 RCH3
—
Me 甲基
CH3CH2
—
Et 乙基
C-C-C
1 2 3 4 5 6
C-C-C
7 8 9 10
C-C-C-C-C-C-C-C-C-C-C 11
• 顺序规则
顺序： -C-C-C < -C-C C
① 单原子取代基,按原子序数大小排列。原子序数大,顺序大；
原子次序小,顺序小；同位素中质量高的,顺序大。
I > Br > Cl > F > O > N > C > D > H
作业39 1，2，4，6，8，10，13
2.1
通式：CnH2n+2
烷烃的通式、同系列和同分异构
一. 同系列和同分异构 组成上相差CH2及其整数倍。同系列中的各化合物互为 同系物。
C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3 CH3CHCH3 C5H12
同分异构体：具有相同分子式的不同化合物。 构造异构体：具有相同分子式，分子中原子或基团因连接顺 序不同而产生的异构体。 由碳架不同引起的异构，称碳架异构。(属构造异构)
键 角
两面角 两氢相距
109.3o
0o 229 pm
109.3o
60o 250 pm
250 pm > 240 pm > 229 pm
E重叠 > E交叉 E=12.1KJmol-1
当二个氢原子的间距少于240pm（即二个氢原子的半径和）时，氢原子之 间会产生排斥力，从而使分子内能增高，所以重叠式比交叉式内能高。

>
C(CH3)3 CH3 C CH3 CH3
>
CH CH2 (C) (C) C C H H H
顺序大的基团称较优基团。
d. 支链上连有取代基，则从和主链相连的碳原子开始将支链 碳原子依次编号，并将取代基位号、名称连同支链名写在 括号内。
1 2 3 4 5
1'
6
2'
7
3'
8
9
10
CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH3 H3C C CH2 CH3 CH3