《烷烃和环烷烃》PPT课件

合集下载

有机化学课件第-二-章烷烃和环烷烃_图文

熔点高低取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度。
烷烃熔点的特点（1）随相对分子质量增大
而增大。（2）偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值大（如右图）。（3）相对分子质量相同的烷烃，叉链增多，熔点下降。
偶数碳奇数碳
（二）沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低。（非极性，只有色散力）
H2O2 + Fe2+
RCOO-
-e-
电解
HO• + HO- + Fe3+ RCOO •
自由基的稳定性
均裂 H=359.8kJ/mol (88kcal/mol) 共价键均裂时所需的能量称为键解离能。键解离能越小，形成的自由基越稳定。
苯甲基自由基
稀丙基自由基三级丁基自由基异丙基自由基
乙基自由基甲基自由基苯基自由基
Hammond假设：过渡态总是与能量相近的分子的结构相近似。
甲烷氯代反应势能图
甲烷氯代反应势能图的分析
1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似，所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。
甲烷氯代反应的适用范围
1、该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。
（2）甲烷卤代反应活性的比较

《烷烃和环烷烃》课件

第二章烷烃和环烷烃
8
例1 CH3-CH2 5
32 1
CH2-CH-CH2 -CH-CH2-CH3
CH2
CH3
CH3
3-甲基-5-乙基辛烷
取读代作基：位位次
连基母
字名体
符
名
例2 CH3-CH2-CH—CH-CH2-CH3 CH3-CH CH-CH3 CH3 CH3
2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷 2,5-甲基-3,4二乙基己烷 2,5-2甲基 3,4-2乙基己烷
8 7 65 43 2 1
CH3
2024/8/14
22
第二章烷烃和环烷烃
2、确定取代基小结
（给主链编号）
（1）近取代基端编号；
CH3
CH2CH3
（2）若两个不同取代基位于相同位次时，按次序规则使小取代
CH3CH2CHCH 2CHCHCH 2CH2CH3 CH2CH2CH3
CH3 CH3
基编号较小（不考虑下一个取代基）；
12
456
例3 6CH3-5CCHH-3CH2—3CCHH—2CCHH—3 1CH3
CH3 CH3
2,5-二甲基-3-异丙基己烷 2,5-二甲基-4-异丙基己烷
上页下页首页
第二章烷烃和环烷烃
①
CH3 CH3
C7 H3C6 H25CH4CH3CHC2 HC1H 3 CH2 CH3
③
CH2 CH3
正戊烷
(CH3)2CHCH2CH3 (CH3)2C(CH3)2
异戊烷新戊烷
第二章烷烃和环烷烃
碳链异构的特点：
随着分子中碳原子数目增加，异构体数目急剧增加。
例： C6H14 异构体数目 5个

第一章烷烃、环烷烃和构象ppt课件

以卤代芳烃为原料，通过 Ullmann反应，可以制得联苯类化合物。

卤代芳烃可以生成Grignard试剂，但常需较高的反应温度（必须时用四氢呋喃作溶剂）。

卤代烃可以用下述方法制备： 1.烃的卤代。

2.从醇制备。

3.不饱和烃和HX或X2的加成。

4.卤化物的互换。
卤代烃的主要化学性质总结如下 1.亲核取代。
间位定位基的吸电子作用使苯环上电子云密度降低，结果使苯环钝化。这类基团与苯环所联结的原子上有单位正电荷（+NR3),或者有部分正电荷（），或者有强的吸电子基（）。当间位定位基直接连在带δ+的碳上时，使中间体σ络合物更不稳定，但它连在间位时，使σ络合物不稳定的影响就小些，故E主要进入间位。

2.消除反应。
3.与金属反应。

4.与二烷基铜鋰偶联（Corey—House反应）。
5.还原。

卤代烷烃含有好的离去基（X-)并且容易被亲核试剂Nu-进攻，反应是通过Sn1,Sn2,E1 和E2四种可能途径中的一种或一种以上的途径发生的。一个Sn1或E1反应是通过正碳离子中间体进行的：

一个正碳离子中间体往往导致产物是混合物：取代产物，消除产物和常常伴随着的重排产物。如果中间体正碳离子通过H,Ar或 R的1，2-迁移能够形成更稳定的正碳离子，则产生重排产物。如果RX是手性的，在Sn1 反应中则发生外消旋化。

Sn1或E1反应是一级反应：反应速率只决定于RX的浓度，速率控制步骤是R+ 的形成。 R+的稳定性决定该步骤中过度态的能量，这是因为过度态具有正碳离子的特性。正碳离子的稳定性是3°>2°>1°>CH3+,因此RX发生Sn1或E1反应的倾向是 3°>2°>1°>CH3+。烯丙基和苄基卤代物容易发生Sn1反应，由于形成的正碳离子中间体通过共轭而取得稳定化。

烷烃和环烷烃.ppt

当C－H键的轨道与单电子的p轨道处于相邻位置时，即发生 p共轭(超共轭)。
自由基的结构和稳定性
p超共轭结构使自由基的未配对电子不再被局限在一个原子上，体系在一定程度上趋于稳定。
能够参加p共轭的相邻的C－H 轨道越多， p电子离域程度越大，自由基就越稳定。其稳定性为：
苯等。烷烃作为溶剂时，它只能溶解非极性或弱极性的物质。
烷烃的化学性质
烷烃结构：
键：
烷烃在常温下很不活泼，化学性质稳定。与大多数试剂，如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂都不反应。常作溶剂。烷烃的稳定性是相对的，适当的试剂和反应条件下，烷烃也可发生若干化学反应。
取代反应
氯代反应的反应热
甲烷氯化的反应热如下所示：
步(1) 242.7 kJ mol1
H = +242.7 kJ mol1
步(2) 步(3)
+
439.3 kJ mol1
+
431.8 kJ mol1
H = (431.8 kJ mol1) (439.3 kJ mol1) = +7.5 kJ mol1
H
HC H
H
H C C.
>
H
HCH
H
HH
H C C. >
H
HCH
H
HH
H
H C C. > H C.
HH
H
键离解能的比较
H
H CH
H
HH
HC CH
HH
H
H C.
H
+ H.
HH
H C C. + H.
HH
H1 = 439.3kJ/mol H2 = 410kJ/mol

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

结论：三、四元环为张力环(strained rings) ，五元环为无张力环，六元环及其更大的环也是张力环。
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 1
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(二、结构与稳定性)
(二) 现代理论解释
环烷烃分子中的碳原子采取sp3杂化；除了环丙烷以外，其它环烷烃的碳原子都不在同一平面上。
第二节环烷烃(三、化学性质)
CH 3CH 2CH 2Br CH 3CH 2CH 2Br
+ HI
+ HI
CH3
CH
H2C
C CH3 + HBr
CH3
CH 3CH 2CH 2CH 2I CH 3CH 2CH 2CH 2I
CH3 CH3
CH2CH C CH3
H
Br
环丙烷的烷基取代物与HX开环加成, 环的开裂总是在含最多H和最少H的碳原子间进行, 氢加到含氢多的碳原子上。
第二章烷烃和环烷烃
二、环烷烃的结构与稳定性
(一) 张力学说
第二节环烷烃(二、结构与稳定性)
1885年, Baeyer 假定, 环烷烃具有平面正多边形的结构：
Bond
angle
60°
90°
108°
120°
128.6
135°
环上C－C之间的键角偏离正常键角109°28′, 就会产生角张力(angle strain), 偏差角越大张力越大, 分子越不稳定。
e
e
a
a
ae
ea a
e e
a→e
动画模拟：椅式环己烷的翻环作用
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 17
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
(二) 加成反应：
第二节环烷烃(三、化学性质)
1. 催化加氢
CH2 H2C CH2
+ H2
Ni 80℃
CH3—CH2—CH3
H2 C—CH2 H2 C—CH2 + H2
Ni 200℃
CH3—CH2—CH2—CH3
+ H2 Ni/300℃ CH3—CH2—CH2—CH2— CH3
催化加氢易到难：环丙烷>环丁烷>环戊烷。≥6环烷烃更难。
几乎垂直于对称轴的C－H键,叫平伏键(e键)
邓健制作张静夏审校
上页下页
首页 16
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
翻环作用：通过碳碳单键的转动,环己烷一种椅式构象可以转变成另一种椅式构象。
转环前后，a键变e键，e键变a键。
a
a
a
a
e e
ea ae
a
e e
45.2kJ/mol 106 /s
人民卫生电子音像出版社
boat form
H H
5 H 3
上页
H H1H
6
HH
2
H下页首页 13第二章烷烃和环烷烃第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
(二) 构象异构的能量分析
船式(模型)
空间张力
H 重叠式的H
183pm
H
H
H H4
H 1 H HH
5
HH
6
HH
2 3
HH
1 6
H4
5
HH
3
2
H
H
HH
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 8
第二章烷烃和环烷烃
2. 加卤素
第二节环烷烃(三、化学性质)
CH2 H2C CH2
+
Br2
室温
CCl4
CH2—CH2—CH2
Br
Br
+ Br2
Br
Br
邓健制作张静夏审校
上页下页首页 9
第二章烷烃和环烷烃
3. 加卤化氢
+ HBr + HBr
20℃
HH
透视式
Newman 投影式
重叠式 (扭转张力)
邓健制作张静夏审校
上页下页首页 14
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
椅式(模型)
H
H
5
6
3 4
1,3-二竖键的相互作用力
H
1
1
6
5
2
4
交叉式
交叉式的 H
H H
2 3
椅式构象 99.9%
船式构象 0.1%
人民卫生电子音像出版社
第二节环烷烃(二、结构与稳定性)
大环烷烃的结构
环庚烷 C7H14
环辛烷 C8H16
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 4
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(二、结构与稳定性)
由于几何形状上的限制，环丙烷分子虽是平面结构，但成键的电子云并不沿轴向重叠, 而是形成一种弯曲键。键角与轨道的正常夹角有偏差, 造成重叠程度小, 键能下降,产生角张力。
上页下页首页 15
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
(三) 椅式构象中的直立键和平伏键
axis
equator
5
3 4
1 6
2
5
3 4
1 6
2
C1C3C5的键竖直向上 C2C4C6的键垂直向下
C1C3C5的键下翘 C2C4C6的键上翘
与对称轴平行的C－H键, 叫直立键(a键)，
第二章烷烃和环烷烃
三、环烷烃的性质
第二节环烷烃(三、化学性质)
脂环烃的物理性质和化学性质与相应的脂肪烃相似。环烷烃性质似烷烃。
但小环的环烷烃不稳定, 容易发生开环加成反应。
(一) 自由基取代反应：
300℃
+ Br2 ——>
Br + H—Br
邓健制作张静夏审校
上页下页首页 7
第二章烷烃和环烷烃
环丁烷
环戊烷
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 2
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(二、结构与稳定性)
环己烷（椅式构象）
分子中碳碳之间的键角能够保持或尽可能接近109°28′。因此除了三、四元环为张力环以外，环戊烷及其以上的环烷烃都是稳定的。
邓健制作张静夏审校
上页下页首页 3
第二章烷烃和环烷烃
椅式
半椅式
扭船式
椅式
半椅式
船式
动画模拟：船式构象与椅式构象的相互转化
邓健制作张静夏审校
上页下页首页 12
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
棒球模型4
5 6
1 3
2
5 4
3
6 1
2
chair form
H
5
透视式
H H
4
H
3
H
H
H
6H 1 H
HH
2
H
H4 H
H
香蕉键
环丙烷分子中轨道部分重叠
开链或较大脂环化合物中轨道可达到最大重叠
邓健制作张静夏审校
上页下页首页 5
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(二、结构与稳定性)
脂环烃的稳定性顺序(由小到大)：
三元环 < 四元环 < 五元环～六元环及以上的脂环烃
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 6
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 10
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
四、环己烷的构象异构
(一) 两种典型构象 —— 船式和椅式
船式构象
椅式构象
人民卫生电子音像出版社
上页下页首页 11
第二章烷烃和环烷烃
第二节环烷烃(四、环烷烃的构象)
环己烷的椅式构象和船式构象可以通过分子中C—C 键的扭转互相转化。