化学第二章PPT

60°
60°
全重叠式
顺交叉式
CH 3 H
CH 3 CH 3 H H H H
CH 3 H H H H CH 3
② 正 丁 烷 能 量 曲 线
H3C H
H H
18.8kJ.mol
-1 -1
15.9kJ.mol
E
3.7kJ.mol-1
CH 3 H
优势构象 H H
CH 3
00
H H3C
H
CH 3 H H H
⑷ 取代环己烷的构象
两种可能构象：取代基处于a键 ① 一元取代环己烷的构象 取代基处于e键 优 势 构 象:取代基处于e键
取代基处于e键为
优势构象的原因：
a键上的取代基和环同一边相邻
的两个a键氢原子距离较近，且 与相邻碳所连的碳骨架碳架处于 邻位交叉式位置，存在较大的斥 力；而e键上的取代基和环同一 边相邻的两个a键氢原子距离较
重叠式
交叉式
乙
烷
的 构 象
球棍模型
优
H H
势 H
H
投影式
构
H 象
H H
H H
透视式
H H
H
⑵ 正丁烷的构象 ①正丁烷的 典型构象
优 3 CH H 势 H 旋转 构 H H 60° 象 3 CH
CH3 H H H H CH3
反交叉式
CH3 CH3 H H H H
部分重叠式
CH3
旋转
CH3 H
旋转
H H H
CH3 CH3
}
无顺反异构
⑵ 环烷烃的顺反异构现象
环烷烃分子中，由于碳环上的C—C σ键不能自由旋 转，所以当两个成环碳原子各自连有两个不同的原子或 基团时，就会产生顺、反异构体现象。如：
CH3 H CH3 H H CH3
CH3 CH3 H CH3 H
CH3 H
顺-1，2-二 甲基环丙烷
CH3 CH3
反-1，2-二甲基环丙烷
CH3
H 顺-1,4-二甲基环己烷 cis-1,4-dimethylcyclohexane
H
反-1,4-二甲基环己烷 trans-1,4-dimethylcyclohexane
四、脂肪烃的命名
杂化轨道类型
烷烃中所有碳原子皆采取sp3杂化，4个sp3杂化轨道在空间呈正四 面体分布。
分子链形状
由于4个sp3杂化轨道在空间呈正四面体分布，烷烃中键角为 109.5°，故长链烷烃的分子链不是直线，而是折线。
（2）烯烃的结构
2px 2py 2pz
2s
激发
2s
2px 2py 2pz
激发态
基态
杂化
sp2
C3
三 左
三 右
椅式构象中C-H键的顺反关系
H H H H H H H H H H H H
相邻碳上的a键和e键为顺式
两个相邻的a键（或e键）为反式
转环作用:一个椅式构象的环己烷，可以通过碳碳单键
的旋转变成另一种椅式构象，叫做转环作用。
X
X
由一种椅式构象变为另一种椅式构象，在互相转变中，原 来的a键变成了e键，而原来的e键变成了a键。但上、下关 系没变。 当六个碳原子上连的都是氢时，两种构象是同一构象。 连有不同基团时，则构象不同。
④ 依次类推写出减少三个碳原子的碳链作为主链， 分别用三个-CH3，或一个-CH3和一个-CH2CH3， 或一个—CH2CH2CH3，或一个异丙基—CH2（CH3）2 作为取代基：
CH 3 CH3C CHCH 3
CH 3 CH 3
随着碳原子数的增加，异构体的数目增加很快：
C 原子数 异构体数 6 5 7 …… 9 …… 10 75 …… …… 13 802 …… …… 25 3679 万多个 …… ……
共轭体系：
共轭体系的结构特点： ①构成共轭体系的原子必须在同一平面内，p轨 道的对称轴垂直与该平面。 ②键长趋于平均化 ③体系的能量降低，提高了体系的稳定性。
1,3-丁二烯分子就是典型的共轭体系，其π电子是离域 的。由π电子离域所体现的共轭效应，称为π,π-共轭效应。
H
超共轭:
C H H C H C
2pz
sp2的特点 ① sp2杂化轨道的形状与sp3类似， 呈葫芦型 ②能量介于s和p轨道之间； ③方向性：三个sp2杂化轨道以C原 子为中心，分别指向正三角形的三 个顶点。 ④剩余的未参与杂化的p轨道，垂直 于三个sp2杂化轨道所在的平面。 ⑤电负性：sp2 >sp3
乙烯的形成
象这种以“肩并肩”的形式在侧面相互交盖而形成 键，叫做π键。π键的成键电子称为π电子。 π键的特点： ① π键的电子云分布在平面的上下方； ② π键不能作相对旋转， ③ π键键能较小，易断裂； ④π电子云易流动，易极化。
a C b
H C C CH3
a C b
如：2-丁烯有两个：
CH3 C H C H CH3
有顺反异构
CH3
H
顺-2-丁烯
反-2-丁烯
若与双键相连的两个碳原子中有一个带有两个相 同的原子或原子团，则这种分子就没有顺、反异构体。 如：
a C C a
CH3
a
无顺反异构
b
H
C C H
H
}
无顺反异构
CH3CH2 C C H
离域键: 电子云不是局限在C1—C2和C3—C4之间，而是扩展 或离域到所有碳原子周围，形成一个整体键，称大键或 共轭键。例： 1,3﹣丁二烯分子; 定域键: 电子云局限在两个碳原子之间的键。例：乙烯分子。
共轭分子: 有单、双键交替排列的分子称共轭分子。 三个或三个以上δ键直接相连的原子共平面， 每个原子上还有一个p轨道相互平行重叠而成的大π键。
③ 写出减少二个碳原子的碳链作为主链，并将减少下来 的那两个碳原子作支链（即两个-CH3,或一个-CH2CH3） 连接到主链上，依次变换支链位置：
CH3CH CHCH2CH3 CH3CHCH2CHCH3 CH3CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH3CCH2CH2CH3 CH3CH2CCH2CH3 C2H5 CH3 CH3
小 结：

环己烷有两种极限构象（椅式和船式），椅式为优势 构象。 环己烷一取代物以取代基处于e-键上的最稳定。


含相同的多个取代基的环己烷，最稳定的构象是e-取 代基最多的构象。
环上有不同取代基时，大的取代基在e-键上的最稳定。

三、脂肪烃的同分异构现象
碳链异构
构造异构
Байду номын сангаас
位置异构 官能团异构
同 分 异 构
船式
椅式
环己烷的椅式构象最稳定
椅式构象较稳定的原因：
①船式构象中相邻碳上的碳氢键全部为重叠式构象，存在
扭转张力，而椅式构象中相邻碳上的碳氢键全部为交叉式
构象，没有扭转张力。
3 2 1 4 5 6 3 2 4 5 6 1
1 2 3 4 5 6
4
H
5 3 6 2
H
1
②船式构象中船头碳原子C1和C4上的氢原子距离较近，斥力较 大。而椅式构象中C1和C4上的氢原子距离较远，斥力较小。
分子中原子或官 能团的连接顺序 或排列方式不同
互变异构 顺反异构 构型异构 对映（旋光）异构 构象异构
立体异构
分子中原子或官能团的连接 顺序或方式相同，但在空间 的排列方式不同。
⒈构造异构现象
同分异构体：是指分子式相同，构造不同的化合物。 这种现象称为构造异构现象。
⑴ 烷烃的碳链异构
由于分子中碳架不同而引起的同分异构现象称为 碳架异构或叫碳链异构。
0.233nm
H H
H H
H C H
0.255nm
远，且与相邻碳所连的碳骨架碳 如：R=-CH3时，e键构象占95﹪； 架处于邻位交叉式位置，无斥力。 R=-C(CH3)3时，e键构象占99.9﹪。
两条规律：
① 环己烷多元取代物最稳定的构象是e键上取代 基最多的构象；
② 环己烷的环上有不同取代基时，大的取代基
电子离域：
.
.
CH CH2
三个以上相连共平面原子的P轨道相邻侧面交盖， P轨道上的电子(π电子)并不定域在某两个碳原子之 间，而是扩展到整个大π键的几个碳上，这种电子的 扩散称为电子的离域。 即：共轭体系中，成键原子的电子云运动范围扩大 的现象。 电子离域亦称为键的离域。电子离域使共轭体系能 量降低。
碳链异构
⑵ 不饱和烃的构造异构
位置异构
官能团异构
碳链异构
(CH3)2C = CH2
C4H8
CH3CH2CH = CH2
位置异构
CH3CH = CHCH3
官能团异构
⒉顺反异构现象
⑴ 烯烃的顺反异构现象
连接双键的两个碳原子分别连有两个不同的原子或 原子团时，就会出现顺、反两种异构体。
a C b C d c a≠ b c≠ d
或基团形成σ键即炔烃。
⒉ 1,3–丁二烯的结构和共轭体系
⑴ 1,3–丁二烯的结构
H H H
122.4
0.108nm
H H
。
C nm C .
0 137
0.147nm
C C
119.8
。
H
1,3–丁二烯的结构示意图
4个 C 原子都是 sp2 杂 化，所有的原子 (4个C原子和6个H原子10 个原子) 共平面。 键角：120°。
H
C
C
H
C
C
H H
C1－C2π键 C3－C4π键
2p–2p 交盖
H
H
C2－C3: 2p–2p 部分交盖
1,3–丁二烯的π键构成