第五章饱和烃.ppt
第五章第五章 饱和烃饱和烃5-1 5-1 写出符合下列条件的写出符合下列条件的C C7 7H H1616的构造式，并各以系统命名法命名。的构造式，并各以系统命名法命名。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-2 5-2 写出下列烷基的名称及常用缩写符号写出下列烷基的名称及常用缩写符号。(1(1）甲基（）甲基（MeMe）；）；（2 2）乙基（）乙基（EtEt）；（）；（3 3）正丙基（）正丙基（n n-Pr-Pr）；）；（4 4）异丙基（）异丙基（i i-Pr-Pr）；（）；（5 5）正丁基（）正丁基（n n-Bu-Bu）；）；（6 6）异丁基（）异丁基（i i-Bu-Bu）；）；（7 7）仲丁基（）仲丁基（s s-Bu-Bu）；（）；（8 8）叔丁基（）叔丁基（t t-Bu-Bu）。）。5-3 5-3 比较下列化合物沸点的高低，并说明原因。比较下列化合物沸点的高低，并说明原因。(1)CH3(CH2)4CH3 (2)(CH3)2CH(CH2)2CH3(3)CH3CH2C(CH3)3 (4)CH3CH2CH(CH3)CH2CH3(1)(4)(2)(3)(1)(4)(2)(3)同碳数的烷烃异构体，含支链越多，分子间作用力越弱，同碳数的烷烃异构体，含支链越多，分子间作用力越弱，沸点越低；支链数目相同者，分子对称性越好，沸点越高。沸点越低；支链数目相同者，分子对称性越好，沸点越高。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-4 5-4 完成下列反应式：完成下列反应式：第五章第五章 饱和烃饱和烃第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-5 5-5 比较下列化合物构象的稳定性大小。比较下列化合物构象的稳定性大小。1,4-1,4-二甲基环已烷的构象稳定性（二甲基环已烷的构象稳定性（1 1）（）（2 2）。原因是）。原因是（1 1）中的二个甲基均处于）中的二个甲基均处于a a键上，而键上，而 （2 2）中的二个甲基）中的二个甲基则皆处于则皆处于e e键上，后者构象能量较低，较稳定。键上，后者构象能量较低，较稳定。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-6 5-6 下列异构体中哪个最稳定？下列异构体中哪个最稳定？题目所示二甲基环已酮三个异构体对应的构象式如下，从中可看出（题目所示二甲基环已酮三个异构体对应的构象式如下，从中可看出（3 3）最稳定，因为其两个甲基均处于最稳定，因为其两个甲基均处于e e键上，体系能量较低。键上，体系能量较低。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-7 5-7 环丙烷内能高是由哪些因素造成的？环丙烷内能高是由哪些因素造成的？环丙烷分子中碳原子为不等性环丙烷分子中碳原子为不等性spsp3 3杂化，轨道重叠比开链烷烃的小，杂化，轨道重叠比开链烷烃的小，形成的碳碳共价键键能小，容易断裂，不如开链烷烃牢固；其次是形成的碳碳共价键键能小，容易断裂，不如开链烷烃牢固；其次是环丙烷的三个碳原子共平面，相邻两个碳原子上的环丙烷的三个碳原子共平面，相邻两个碳原子上的CHCH键是重叠式构象，键是重叠式构象，存在扭转张力。基于上述原因，导致环丙烷的内能较高。存在扭转张力。基于上述原因，导致环丙烷的内能较高。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-8 5-8 用费歇尔投影式表示下列化合物的构型，并用用费歇尔投影式表示下列化合物的构型，并用R R/S S标记标记手性碳的构型。手性碳的构型。三个化合物费歇尔投影式如下三个化合物费歇尔投影式如下第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-9 5-9 下列四个纽曼投影式表示的化合物，哪些是对映下列四个纽曼投影式表示的化合物，哪些是对映体？哪些是非对映体？哪些是同一化合物的不同构象体？哪些是非对映体？哪些是同一化合物的不同构象？（1 1）(2(2S S,3,3R R)-2-)-2-氯氯-3-3-溴戊烷；溴戊烷；（2 2）(2(2R R,3,3R R)-2-)-2-氯氯-3-3-溴戊烷；溴戊烷；（3 3）(2(2S S,3,3R R)-2-)-2-氯氯-3-3-溴戊烷；溴戊烷；（4 4）(2(2S S,3,3S S)-2-)-2-氯氯-3-3-溴戊烷。溴戊烷。（2 2）和（）和（4 4）是对映体；）是对映体；（1 1）和（）和（3 3）是同一化合物的不同构象。）是同一化合物的不同构象。（2 2）和（）和（1 1）或（）或（3 3）、（）、（4 4）和（）和（1 1）或）或(3)(3)是非对映体；是非对映体；第五章第五章 饱和烃饱和烃第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-10 5-10 写出环戊烷生成氯代烷的反应机理并画出链增长写出环戊烷生成氯代烷的反应机理并画出链增长阶段的反应势能变化草图。在图上标明反应物、中间阶段的反应势能变化草图。在图上标明反应物、中间体、过渡态和生成物的结构。并指出哪一步是反应的体、过渡态和生成物的结构。并指出哪一步是反应的控制步骤。控制步骤。反应机理如下三式所示：反应机理如下三式所示：第五章第五章 饱和烃饱和烃n反应势能变化草图：反应势能变化草图：从反应势能草图中可看出，反应机理（从反应势能草图中可看出，反应机理（2 2）中第一步即环戊基自由基生成）中第一步即环戊基自由基生成步的活化能较大，所以是整个反应的速率控制步骤。步的活化能较大，所以是整个反应的速率控制步骤。C5H10+ClC5H9Cl+ClC5H9+HCl中间体（自由基）中间体（自由基）过渡态过渡态1过渡态过渡态2反应进程反应进程能能量量第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-11 2,2,4-5-11 2,2,4-三甲基戊烷可以生成哪些碳自由基？按稳三甲基戊烷可以生成哪些碳自由基？按稳定性由大到小的顺序排列这些自由基。定性由大到小的顺序排列这些自由基。可生成下列可生成下列4 4种自由基。其稳定性为（种自由基。其稳定性为（3 3）（）（2 2）（）（1 1）（4 4）。）。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-12 5-12 下列反应下列反应 t t-BuOCl-BuOCl+RH +RH RClRCl+t t-BuOH-BuOH 如如果链引发反应为：果链引发反应为：nt t-BuOCl-BuOCl t t-BuO-BuO+ClCl ，写出链增长反应。，写出链增长反应。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-135-13甲烷在用光照进行氯代反应时，可以观察到如下甲烷在用光照进行氯代反应时，可以观察到如下现象，试用烷烃的氯代反应机理解释这些现象。现象，试用烷烃的氯代反应机理解释这些现象。(1)(1)将氯先经用光照，然后立即在黑暗中与甲烷混合，可以获得氯代产物。将氯先经用光照，然后立即在黑暗中与甲烷混合，可以获得氯代产物。(2)(2)将氯气先经光照，将氯气先经光照，,然后在黑暗中放置一段时间再与甲烷混合，则不发生然后在黑暗中放置一段时间再与甲烷混合，则不发生氯代反应。氯代反应。(3)将甲烷先经光照，将甲烷先经光照，,然后在黑暗中与氯气混合，也不发生氯代反应。然后在黑暗中与氯气混合，也不发生氯代反应。(1)(1)ClCl2 2先用光照，产生氯自由基先用光照，产生氯自由基ClCl，迅速在黑暗中与，迅速在黑暗中与CHCH4 4混合，混合，ClCl来不及相互结合，可与甲烷产生连锁反应得到氯化产物。来不及相互结合，可与甲烷产生连锁反应得到氯化产物。(2)ClCl2 2通过光照射虽产生自由基通过光照射虽产生自由基Cl.Cl.，但在黑暗中经过一段时间后，但在黑暗中经过一段时间后，又重新结合成又重新结合成ClCl2 2，ClCl2 2再与甲烷混合时，由于无自由基存在，也无产生再与甲烷混合时，由于无自由基存在，也无产生自由基条件，故不发生反应。自由基条件，故不发生反应。(3)(3)甲烷解离能较大，光照不足以产生自由基，黑暗中甲烷解离能较大，光照不足以产生自由基，黑暗中ClCl2 2也不产生自由基，也不产生自由基，故不发生反应。故不发生反应。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-14 5-14 回答下列问题。（回答下列问题。（1 1）为什么烷烃不活泼？（）为什么烷烃不活泼？（2 2）为）为什么在烷烃高温热解过程中，断裂的主要是什么在烷烃高温热解过程中，断裂的主要是CCCC键而不是键而不是CHCH键？（键？（3 3）烷烃的燃烧是一个强烈的放热反应，但该）烷烃的燃烧是一个强烈的放热反应，但该反应并不在室温下发生。反应并不在室温下发生。（1 1）烷烃分子中只有）烷烃分子中只有CCCC键和键和CHCH键两种非极性键两种非极性键，键，键键能较大，键键能较大，化学性质稳定化学性质稳定。（2 2）经查表知）经查表知CCCC键能键能347.3kJmol-1347.3kJmol-1，而，而CHCH键能键能414.2kJmol-1414.2kJmol-1，即前者键能较小，即前者键能较小，所以断裂的主要是所以断裂的主要是CCCC键而不是键而不是CHCH键。键。（3 3）由于其反应的活化能非常高，所以在室温下不易反应）由于其反应的活化能非常高，所以在室温下不易反应。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-15 5-15 下列哪些化合物物可以用烷烃的卤代反应制备？下列哪些化合物物可以用烷烃的卤代反应制备？哪些不适合？请说明理由。哪些不适合？请说明理由。n（2 2）、（）、（4 4）、（）、（5 5）和（）和（6 6）可用烷烃的卤代反应制备，而（）可用烷烃的卤代反应制备，而（1 1）和（和（3 3）不适合用烷烃的卤代反应制备。原因是（）不适合用烷烃的卤代反应制备。原因是（2 2）、（）、（5 5）和）和（6 6）对应的烷烃各只有一种）对应的烷烃各只有一种H H，它们发生卤代反应时，仅生成一，它们发生卤代反应时，仅生成一种一卤代产物；（种一卤代产物；（4 4）中氢虽然有两种）中氢虽然有两种H H，但其叔，但其叔H H和伯和伯H H被溴取代被溴取代的活性相差的活性相差16001600倍，所以，它发生溴代时仍然可得到高产率的目倍，所以，它发生溴代时仍然可得到高产率的目标产物。而（标产物。而（1 1）对应的烷烃有）对应的烷烃有5 5种种H H，（，（3 3）对应的烷烃有）对应的烷烃有1111种种H H，也即（也即（1 1）和（）和（3 3）对应的烷烃发生卤代反应会生成多种一卤代产）对应的烷烃发生卤代反应会生成多种一卤代产物。物。第五章第五章 饱和烃饱和烃n5-16 5-16 下列反应可以得到几种一溴代物（包括立体异构下列反应可以得到几种一溴代物（包括立体异构体）？如果伯氢和仲氢的反应速率比为体）？如果伯氢和仲氢的反应速率比为1 1：8282，请估，请估算各种产物的相对含量。算各种产物的相对含量。戊烷发生一溴代反应可得到戊烷发生一溴代反应可得到3 3种构造异构产物。种构造异构产物。其中（其中（2 2）有一个手性碳，存在对映异构体。所以共有）有一个手性碳，存在对映异构体。所以共有4 4种一溴代物。种一溴代物。第五章第五章 饱和烃饱和烃2-2-溴戊烷中溴戊烷中R R型和型和S S型是等量的型是等量的(消旋化消旋化)，即各为，即各为32.9%32.9%。
