第2章链烃优秀课件.ppt
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1、第2章链烃第1页,本讲稿共141页烃的分类:烃的分类:烃烃链烃链烃环烃环烃饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃烯烃烯烃炔烃炔烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃苯型芳香烃苯型芳香烃非苯型芳香烃非苯型芳香烃第2页,本讲稿共141页一、链烃结构特征和分子通式一、链烃结构特征和分子通式二、饱和碳原子的类型二、饱和碳原子的类型三、链烃的命名法三、链烃的命名法四、链烃的同分异构现象四、链烃的同分异构现象五、电子效应五、电子效应六、链烃的化学性质六、链烃的化学性质第3页,本讲稿共141页一、链烃结构特征和分子通式一、链烃结构特征和分子通式n n(一一)、烷烃的结构特点和分子通式、烷烃的结构特点和分子通式烷烃是指分子中的碳原
2、子以单键相连,其余的价键都与氢完全结合而成的化合物。第4页,本讲稿共141页如甲烷(CH4)n n其碳原子采取SPSP3 3杂化,四个C-HC-H键均由碳原子的SPSP3 3杂化道与氢的1S轨道“头碰头头碰头”重叠形成 键。甲烷分子呈四面体构型,键角10928。C CH键长为键长为110pm。第5页,本讲稿共141页乙烷(H3CCH3)分子中的两碳原子各以一个SP3杂化轨道重叠而成的CC键,键长154pm,各碳余下的SP3杂化轨道与氢的1S轨道相重叠形成CH键。第6页,本讲稿共141页键的性质特点:成键原子可沿键轴“自由”转动;键的稳定性高。键的极化度小。第7页,本讲稿共141页甲烷的分子为正
3、四面体的构型,随着碳链的增长,高级烷烃是呈锯齿状。如:戊烷第8页,本讲稿共141页n n烷烃的分子通式:CnH2n+2。n n凡是具有同一分子通式和相同结构特征的一系列化合物称为同系列.n n同系列中的化合物互称同系物。n n相邻两同系物之间的组成差别称同系差。n n同系物具有相似的化学性质,物理性质也随着碳链的增长而表现出有规律的变化。第9页,本讲稿共141页(二)、烯烃的结构特点(二)、烯烃的结构特点n n 含有碳碳双键的烃类称烯烃。单烯烃与含同数碳原子的烷烃相比,分子少二个氢,所以烯烃称为不饱和烃。单烯烃的分子通式为:CnH2n。第10页,本讲稿共141页乙烯的结构有三个特性n、分子的平
4、面性、分子的平面性 n、双键的不等性、双键的不等性n、不可旋转性、不可旋转性 第11页,本讲稿共141页、分子的平面性、分子的平面性n n 双键中的两个键是不相同的,一个是由两个碳的sp2杂化轨道形成的键,另一个是由末杂化的轨道相互平行所组成的键。不等性表现在键能上就是键的键能比键的键能低。第12页,本讲稿共141页、双键的不等性、双键的不等性n n 双键中的两个键是不相同的,一个是由两个碳的sp2杂化轨道形成的键,另一个是由末杂化的轨道相互平行所组成的键。不等性表现在键能上就是键的键能比键的键能低。第13页,本讲稿共141页、不可旋转性、不可旋转性n n 键是两个轨道相互平行重叠所形成的,一
5、旦成键碳原子绕键轴作相对旋转,就必然使轨道离开平行状态,所以键的形成就限制了键的旋转,具有不可旋转性。第14页,本讲稿共141页n n双键之所以能成为功能团,实质就是键和键有差别,健具有它自身的特殊性质。性质比较看表21,其中最主要的一点就是键键能小,极化度大,双键的性质就发生在的断裂上。第15页,本讲稿共141页键和键和主要特点键键存在可以单独存在,存在于任何共价键中。不能单独存在,只能与键同时存在。形成成键轨道沿键轴重叠,重叠程度较大。成键P轨道平行重叠,重叠程度较小。性质1、键能大,较稳定。2、电子云受核约束大,不易被极化。3、成键的两个原子可沿键轴自由旋转。1、键能较小,不稳定。2、电
6、子云受核约束小,易被极化。3、成键的两个原子不可沿键轴自由旋转。第16页,本讲稿共141页(三)、乙炔结构特点(三)、乙炔结构特点n n烃是含有碳碳三键的不饱和烃,单炔烃的分子通式为:CnH2n2 n n两个P轨道形成两个相互垂的键呈园筒形,对称地分布在键四周。n n四个原子排列在一条直线上,形成线型分子。n n由于炔是sp杂化,其S成份多,核对电子吸引力大,所以乙炔中的键结合得较紧密,其亲电加成比烯烃难。第17页,本讲稿共141页第18页,本讲稿共141页二、饱和碳原子的类型n n碳链中碳原子按照它们直接相连的其它碳原子的数目的不同而分为四种类型。10203040第19页,本讲稿共141页碳
7、原子类型:n n伯碳(10):只与1个其它碳原子直接相连n n仲碳(20):只与2个其它碳原子直接相连n n叔碳(30):只与3个其它碳原子直接相连n n季碳(40):只与4个其它碳原子直接相连 第20页,本讲稿共141页氢原子类型:n n伯氢(10):伯碳上的氢原子n n仲氢(20):仲碳上的氢原子n n叔氢(30):叔碳上的氢原子 第21页,本讲稿共141页 三、链烃的命名法三、链烃的命名法普通命名系统命名法第22页,本讲稿共141页(一)、普通命名法n普通命名法仅适合简单的烃。第23页,本讲稿共141页普通命名方法:n1-10以内的碳原子数用天干字甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸表
8、示。从十一个碳原子开始用中文数字表示。称为正某烷,“正”(n-)字一般略去。CHCH3 3CHCH2 2CHCH3 3 丙烷丙烷CHCH3 3(CH(CH2 2)1010CHCH3 3 十二烷十二烷 第24页,本讲稿共141页n n如带有支链时,两种情况可用“异”(iso-)、“新”(neo-)字表示。含有 端基,而别无其它支链的烷烃,则称异某烷,异丁烷异戊烷第25页,本讲稿共141页含有端基,而别无其它支链的烷烃,则称新某烷,新戊烷新己烷第26页,本讲稿共141页(二)烃基的命名(二)烃基的命名n n烃基:烃烃分分子子中中去去掉掉一一个个氢氢原原子子所所剩剩下下的的原原子子团称为烃基。团称为
9、烃基。n n脂肪烃去掉一个氢原子所剩下的部分叫脂肪烃基,通常用,通常用“R-R-”表示。n n芳香烃去掉一个氢原子后所剩下的基团叫芳香烃基,用,用Ar-表示。n n烷基:烷烷烃烃去去掉掉一一个个氢氢所所剩剩下下的的原原子子团团称称为为烷烷基。如:基。如:第27页,本讲稿共141页烷基:烷烃去掉一个氢所剩下的原子团称为烷基。如甲基(Me)乙基(Et)丙基(n-Pr)异丙基(iso-Pr)第28页,本讲稿共141页丁基丁基(n-Bu)仲丁基仲丁基异丁基异丁基第29页,本讲稿共141页叔丁基(tert-Bu)第30页,本讲稿共141页n n烷烃同一碳原子上去掉二个氢原子或三个氢原子后,分别称为亚基、
10、次基,如:次乙基亚甲基亚乙基次甲基异亚丙基异亚丙基第31页,本讲稿共141页烯基:烯烃分子中去掉一个氢原子所剩下的原子团称为烯基CH2=CH-乙烯基(vinyl)CH3CH=CH-丙烯基CH2=CHCH2-烯丙基(allyl)异丙烯基第32页,本讲稿共141页(三)、系统命名法n n系统命法是根据国际纯粹和应用化学联合会命名原则,并结合我国的文字特点而制定的。第33页,本讲稿共141页1、烷烃烷烃系统命名法的要点系统命名法的要点n n直链烷烃的系统名法与普通命名法相似。支链烷烃命名要点是确定主链和处理取代基的位置问题,而概括起来就是三个字,即“长”、“多”、“低”。即选择最长的碳链作为主链,使
11、主链上有尽可能多的取代基,取代基的位次最低,即最低系列原则。第34页,本讲稿共141页2,4-二甲基已烷命名书写中常见错误:2-二甲基已烷2,4-甲基已烷2,4-2甲基已烷2,4二甲基已烷第35页,本讲稿共141页在等距离处遇到取代基,则比较第二个取代基的位置2,3,5-三甲基已烷第36页,本讲稿共141页n n 有不同取代基时,按“顺序规则”将取代基先后列出,较优基团应后列出。主要烷基的优先次序是:叔丁基异丙基异丁基丁基丙基乙基甲基 2-甲基-乙基已烷第37页,本讲稿共141页 原子或基团的优先性由原子或基团的优先性由“顺序规则顺序规则”决定。决定。顺序规则的主要原则是比顺序规则的主要原则是
12、比较原子序数大小。较原子序数大小。原子序数较大的原子较优原子序数较大的原子较优先先。第38页,本讲稿共141页n n与双键碳直接相连的原子不同时,原子序与双键碳直接相连的原子不同时,原子序数大者为优先。对同位素,原子量大者为优数大者为优先。对同位素,原子量大者为优先。先。-I-Br-Cl-SH-OH-NH2-CH3-D-Hn n若取代基中与双键碳直接相连的原子相同若取代基中与双键碳直接相连的原子相同时,则比较与该原子后面直接相连的原子,时,则比较与该原子后面直接相连的原子,直到比出大小为止。直到比出大小为止。第39页,本讲稿共141页若第一个原子以双键或三键与其它原子若第一个原子以双键或三键与
13、其它原子相连时,则把它看作与两个或三个其它原相连时,则把它看作与两个或三个其它原子以单键相连子以单键相连.邻位交叉式部分重叠式全重叠式第57页,本讲稿共141页(四)、烯烃的顺反异构现象(四)、烯烃的顺反异构现象顺反异构顺反异构由于双键或环上两个碳原子各连由于双键或环上两个碳原子各连接的原子或原子团不同,使原子或原子团在空间接的原子或原子团不同,使原子或原子团在空间的排列不同而产生的异构现象。的排列不同而产生的异构现象。1、顺反异构形成的条件顺反异构形成的条件(1)、分子中存在着限制碳原子自由旋转的因素,、分子中存在着限制碳原子自由旋转的因素,如双键或环(如脂环)的结构;如双键或环(如脂环)的
14、结构;(2)、不能自由旋转的碳原子连接的原子或原子团、不能自由旋转的碳原子连接的原子或原子团必须是不相同的。必须是不相同的。第58页,本讲稿共141页并不是所有带双键的化合物都有顺反异构现并不是所有带双键的化合物都有顺反异构现象。在下面几种结构类型中,象。在下面几种结构类型中,和和就不存就不存在顺反异构,而在顺反异构,而和和就可形成顺异构。就可形成顺异构。第59页,本讲稿共141页n n含有含有 C=N C=N 双键化合物的异构体如肟类化合物、双键化合物的异构体如肟类化合物、含有含有N=NN=N双键的化合物主要是偶氮类化合物也可双键的化合物主要是偶氮类化合物也可以存在顺反异构现象。以存在顺反异
15、构现象。syn(顺)anti(反)顺式反式第60页,本讲稿共141页2、顺反异构的命名方法顺反异构的命名方法(1)、顺、顺/反法:反法:凡是相同的原子或原子团在双键的同一侧叫做顺式;反之为反式。若分子中含有一个以上的双键且存在顺反异构,命名时每个双键部位的构型均须标明,并从主链编号较小的一端起依次列出,其间用逗号隔开,放在名称前;第61页,本讲稿共141页顺-1,2-二溴乙烯 反-1,2-二溴乙烯 顺-1-氯丙烯 反-1-氯丙烯 第62页,本讲稿共141页顺,顺顺,顺-2,4-庚二烯庚二烯反,反反,反-2,4-庚二烯庚二烯顺,反顺,反-2,4-庚二烯庚二烯 反,顺反,顺-2,4-庚二烯庚二烯
16、第63页,本讲稿共141页 在含有多个双键的化合物中,主链的编在含有多个双键的化合物中,主链的编号有选择时,则应从顺型双键的一端开始。号有选择时,则应从顺型双键的一端开始。第64页,本讲稿共141页(2)(2)、Z/EZ/E法:当双键碳原子上所连的原子或法:当双键碳原子上所连的原子或原子团都不相同时,顺原子团都不相同时,顺/反法就不适用,而反法就不适用,而Z/EZ/E法就不存在这种限制。法就不存在这种限制。命名步骤:根据命名步骤:根据“次序规则次序规则”确定每个双确定每个双键碳原子所连基团的优先顺序,优先基团在碳键碳原子所连基团的优先顺序,优先基团在碳原子同侧的为原子同侧的为“Z-Z-型型”,
17、反之为,反之为“E-E-型型”。第65页,本讲稿共141页Z/E命名实例命名实例(E)-1-氯-2-溴丙烯(Z)-1,2-二氯-1-溴丙烯或 反-1,2-二氯-1-溴丙烯(2E,4Z)-5-甲基-2,4-庚二烯第66页,本讲稿共141页3、顺反异构的性质差别n n顺反异构体的物理性质一般来说,反式有较顺反异构体的物理性质一般来说,反式有较高的熔沸点,较低的溶解度。这是由于反式高的熔沸点,较低的溶解度。这是由于反式异构体的分子比顺式来说具有较高的对称性,异构体的分子比顺式来说具有较高的对称性,使分子间作用力增大所至。在生理活性方面,使分子间作用力增大所至。在生理活性方面,顺反异构体的生理活性是不
18、同的,有些是顺顺反异构体的生理活性是不同的,有些是顺式强,有些是反式强。式强,有些是反式强。第67页,本讲稿共141页五、电子效应五、电子效应分子内原子间的相互影响电子效应立体效应诱导效应共轭效应第68页,本讲稿共141页(一)、诱导效应(一)、诱导效应n n1、概念:由于分子中成键原子的电负性不同使其电子云密度分布发生一定程度的改变导致整个分子中的电子云沿着碳链向某一个方向转移的现象。常用表示。+-第69页,本讲稿共141页2、特点:n n(1)由于分子中成键原子的电负性不同而产生。n n(2)沿碳链(键)传递,主要影响电子云的移动。n n(3)诱导效应是短程的。随碳链的增长而迅速减弱,经过
19、3个碳原子后,忽略不计。第70页,本讲稿共141页3 3、诱导效应的方向:诱导效应的方向:n n以C-H键中的H作为比较标准。当原子或基团取代氢后,它的电负性比氢大,那么电子云偏向取代的原子或基团,则产生吸电子诱导效应(-I),其中电负性大于氢的原子或基团称为吸电子基团;当原子或原子团取代氢后,它的电负性比氢小,那么电子云向碳原子转移,则产生斥电子诱导效应(+I),其中电负性小于氢的原子或基团称为斥电子基团。第71页,本讲稿共141页-I效应 比较标准 +I效应第72页,本讲稿共141页常见原子或基团的电负性顺序n n-F -Cl -Br-I -OCH3 -NHCOCH3 -C6H5 -CH=
20、CH2 H -CH3 -C2H5 -CH(CH3)2 -C(CH3)3第73页,本讲稿共141页(二)、共轭体系和共轭效应(二)、共轭体系和共轭效应n n共共轭轭效效应应(conjugative(conjugative effect effect):在在共共轭轭体体系系中中,分分子子内内原原子子之之间间的的相相互互影影响响而而引引起起电电子子云云密密度度平平均均化化的的现现象象叫共轭效应。叫共轭效应。n n (电电子子效效应应,指指电电子子云云的的分分布布状状态态,分分布布状状态态不不外外两两种种情情况况,一一种种分分布布不不均均,一一种种分分布布均均匀匀,电电子子云云分分布布不不均匀的情况用
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