天津大学有机化学二章饱和烃烷烃和环烷烃ppt课件.ppt
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1、天津大学有机化学二章饱和烃烷烃和环烷烃ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2.3烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构2.4烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象2.4.1乙烷的构象乙烷的构象2.4.2丁烷的构象丁烷的构象2.4.3环己烷的构象环己烷的构象2.4.4取代环己烷的构象取代环己烷的构象2.5烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的物理性质沸点、熔点、密度、溶解度、折射率沸点、熔点、密度、溶解度、折射率2.6烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷
2、烃的化学性质2.6.1自由基取代反应自由基取代反应(1)卤化反应及机理卤化反应及机理(2)(2)卤化反应的取向与自由基的稳定性卤化反应的取向与自由基的稳定性(3)(3)反应活性与选择性反应活性与选择性(4)2.6.2氧化反应氧化反应(5)2.6.3异构化反应异构化反应(6)2.6.4裂化反应裂化反应2.6.5小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应加氢、加溴、加氢、加溴、加溴化氢加溴化氢(1)2.7烷烃和环烷烃的来源和制法烷烃和环烷烃的来源和制法烃烃(hydrocarbons):只含有只含有C、H两种元素的化合物两种元素的化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢烃含有碳碳双键或叁键的碳氢化合物。含有碳碳
3、双键或叁键的碳氢化合物。烯烃烯烃、炔烃炔烃等。等。分子中分子中C原子原子的结合方式的结合方式烃烃饱和烃:饱和烃:不饱和烃不饱和烃:(unsaturatedhydrocarbons)(saturatedhydrocarbons)环丙烷环丙烷环己烷环己烷仅含有仅含有CC单键的碳氢化合物。单键的碳氢化合物。烷烃烷烃(alkanes):甲烷、乙烷:甲烷、乙烷环烷烃环烷烃(cycloalkanes):烃烃脂肪烃脂肪烃脂环烃脂环烃碳骨架碳骨架的的类型类型开开链:链:环状:环状:丙烯、丁烷丙烯、丁烷烷烃的通式烷烃的通式:(CH2)n+2=CnH2n+2甲烷甲烷methane丙烷丙烷propane丁烷丁烷bu
4、tane乙烷乙烷ethane2.1.1烷烃和环烷烃的通式烷烃和环烷烃的通式2.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3环丙烷环丙烷环丁烷环丁烷环戊环戊烷烷环己烷环己烷环烷烃的通式:环烷烃的通式:(CH2)n=CnH2n2.1.2烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构C4H10:正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷同分异构体同分异构体(isomers):分子式相同,结构不同的化合物分子式相同,结构不同的化合物构造异构体构造异构体(constitutionalisomers):碳骨架碳骨架异构异构直链烷烃直链烷烃支链烷烃支链烷
5、烃正戊烷正戊烷异戊异戊烷烷新戊烷新戊烷分子式相同,分子中原子键合次序不同的化合物分子式相同,分子中原子键合次序不同的化合物2.2烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名(nomenclatureofalkanesandcycloalkanes)2.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子2o碳原子碳原子1o碳原子碳原子3o碳原子碳原子4o碳原子碳原子2o氢原子氢原子1o氢原子氢原子3o氢原子氢原子2.2.2烷基和环烷基烷基和环烷基烷基烷基(alkylgroups):烷烃中去掉一个烷烃中去掉一个H原子剩余的部分原子剩余的部分表表2.1一些烷基的名称与表示一些
6、烷基的名称与表示异丙基异丙基(iso-propyl)i-Pr名称名称缩写缩写2.2.3烷烃的命名烷烃的命名(1)普通命名法普通命名法分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳原子数在表示碳原子数在10个以下的碳的数目;个以下的碳的数目;C原子数原子数大大于于10的用十一、十二等数字表示。的用十一、十二等数字表示。用用“正正”、“异异”、“新新”分别表示分别表示直链直链、一、一端端具有具有异丙基异丙基或或叔丁基叔丁基的构造异构体。的构造异构体。正戊烷正戊烷(pentane)异戊烷异戊烷(isopentane)新戊烷新戊烷(neopentane)
7、直链烷烃直链烷烃的命名与普通命名法相似,去掉的命名与普通命名法相似,去掉“正正”。(2)系统命名法系统命名法InternationalUnionofPureandAppliedChemistry,缩写作,缩写作IUPAC支链烷烃支链烷烃的命名分三步:的命名分三步:选主链、定编号、正名称。选主链、定编号、正名称。遵循:遵循:从简就低大让小从简就低大让小名构对应别出格名构对应别出格选取最长的碳链作为主链。选取最长的碳链作为主链。有多条碳链可选,选取含支链最多的。有多条碳链可选,选取含支链最多的。根据主链的碳原子数,称根据主链的碳原子数,称“某某”烷。烷。(a)选择主链,确定母体选择主链,确定母体支
8、链烷烃的命名,按以下步骤进行:支链烷烃的命名,按以下步骤进行:庚烷庚烷(b)为主链上的碳原子编号为主链上的碳原子编号从最靠近支链一端依次用阿拉伯数字编号。从最靠近支链一端依次用阿拉伯数字编号。当编号有几种可能时,要使支链的位次当编号有几种可能时,要使支链的位次号较小号较小(符合符合“最低系列最低系列”规则规则)。(I)(II)(c)确定化合物的名称确定化合物的名称将取代基的位次号和名称写在烷烃名称的前面。将取代基的位次号和名称写在烷烃名称的前面。当含有不同的取代基时,按照当含有不同的取代基时,按照“次序次序规则规则”,将将“优先优先”的基团列在后面。的基团列在后面。当含有几个相同的取代基时,用
9、当含有几个相同的取代基时,用“一、二、一、二、三三”表示其个数,逐个标明其位次号表示其个数,逐个标明其位次号。所有表明位次号的阿拉伯数字之间用逗号分开,所有表明位次号的阿拉伯数字之间用逗号分开,数字与汉字之间半字线数字与汉字之间半字线“”隔开。隔开。1234567893,7-二甲基二甲基-4-乙基壬烷乙基壬烷2,2,5-三甲基己烷、三甲基己烷、4,4-二甲基二甲基-1-环戊基戊烷环戊基戊烷8-甲基甲基-7-乙基乙基-2-甲氧基甲氧基-3-氯氯-4-溴壬烷溴壬烷2,2,8-三甲基三甲基-7,7-二乙基二乙基-3-异丙基壬烷异丙基壬烷IUPACnomenclatureofalkanes:直链烷烃直
10、链烷烃(unbranchedalkanes)methaneethanepropanebutanepentanehexaneheptaneoctanenonanedecane12345678910undecanedodecanetridecanetetradecane1112131415Penta19Nonaeicosane5-丙基丙基-4-异丙基壬烷异丙基壬烷4-(1-methylethyl)-5-propylnonane支链烷烃支链烷烃(branchedchainalkanes)取代基的位次按照取代基第一个字母排列:取代基的位次按照取代基第一个字母排列:与中文命名不同的是:与中文命名不同的是
11、:5-丙基丙基-4-(1-甲基乙基甲基乙基)壬烷壬烷当多个的相同取代基出现时,使用当多个的相同取代基出现时,使用前缀前缀di-,tri-,tetra-等:等:2,2,4-trimethylpentane(2,2,4三甲基戊烷三甲基戊烷)isooctane(异辛烷异辛烷)2.2.4环烷烃的命名环烷烃的命名环烷烃的命名与烷烃相似,称环烷烃的命名与烷烃相似,称“环某烷环某烷”。环上的支链作为取代基。当有多个取代基时,使所环上的支链作为取代基。当有多个取代基时,使所有的取代基位号尽可能小。有的取代基位号尽可能小。123456124531甲基甲基3乙基环己烷乙基环己烷1,1二甲基二甲基3异丙基异丙基环戊
12、烷环戊烷两个环共用一个原子为螺环,共用一个以上原子为两个环共用一个原子为螺环,共用一个以上原子为桥环。桥环。螺环编号螺环编号:从靠近螺原子开始,先小后大。:从靠近螺原子开始,先小后大。桥环编号桥环编号:从桥头碳原子开始,先长后短。:从桥头碳原子开始,先长后短。1,6-二甲基螺二甲基螺4.5癸烷癸烷1-甲基螺甲基螺3.5-5-壬烯壬烯10-甲基甲基-2-氯二环氯二环3.3.2癸烷癸烷2,6-二甲基二甲基-2-溴二环溴二环2.2.1庚烷庚烷二环二环4.1.0庚烷庚烷 1,8-二甲基二甲基-2-乙基乙基-6-氯氯二环二环3.2.1辛烷辛烷 三环三环3.3.1.13,7癸烷(金癸烷(金刚烷)刚烷)Po
13、lycyclicHydrocarbonsNameStructurePrismane(棱烷)(棱烷)Cubane(立方烷)(立方烷)Housane(房烷)(房烷)Basketane(篮烷(篮烷)Adamentane(金刚烷)(金刚烷)mp.314Dodecahedrane(十二面烷)(十二面烷)mp.450四环2.2.0.02,6.03,5己烷五环4.2.0.02,5.03,8.04,7辛烷六环6.2.0.02,7.03,6.04,100.5,9癸烷十一环9.9.0.02,9.03,7.04,20.05,18.06,16.08,15.010,14.012.19.013,17二十烷2.3烷烃和环烷
14、烃的结构烷烃和环烷烃的结构2.3.1键的形成及其特性键的形成及其特性碳原子采取碳原子采取sp3杂化杂化s 轨道成分:轨道成分:1/4;p轨道成分:轨道成分:3/4。图图2.2sp3杂化轨道杂化轨道图图2.3 sp3杂化的碳原子杂化的碳原子几何构型:四面体几何构型:四面体sp31s 键键4个个CH键键图图2.4甲烷的结构甲烷的结构图图2.5甲烷的球棍模型甲烷的球棍模型图图2.6甲烷的比例模型甲烷的比例模型键的特性:键的特性:键呈圆柱形对称,键能较大,可极化性小,键呈圆柱形对称,键能较大,可极化性小,可沿键轴自由旋转。可沿键轴自由旋转。乙烷的结构乙烷的结构由两个以上碳原子组成的烷烃,具有由两个以上
15、碳原子组成的烷烃,具有CH键和键和CC键。键。后者是由两个碳原子的后者是由两个碳原子的sp3杂化轨道沿对称轴方向交盖而成的。杂化轨道沿对称轴方向交盖而成的。如:乙烷分子的结构如:乙烷分子的结构由于由于键是沿成键轨道方向交盖而成,键是沿成键轨道方向交盖而成,CCC的键的键角保持接近角保持接近109.5。因此直链烷烃的形状是曲折形,。因此直链烷烃的形状是曲折形,而不是直线形。而不是直线形。sp3sp3 键键sp31s 键键1个个C键键6个个CH键键图图2.7乙烷的球棒模型乙烷的球棒模型图图2.8乙烷的比例模型乙烷的比例模型图图2.9乙烷的棍棒模型乙烷的棍棒模型2.3.2环烷烃的结构与稳定性环烷烃的
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