有机化学【烷烃】学习教案.pptx
《有机化学【烷烃】学习教案.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《有机化学【烷烃】学习教案.pptx(98页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、会计学1有机化学有机化学(yu j hu xu)【烷烃】【烷烃】第一页,共98页。分子中只含有碳(carbon)和氢(hydrogen)两种元素的有机化合物叫做碳氢化合物,简称烃。其它有机化合物可以看作(kn zu)是烃的衍生物,所以烃是有机化合物的“母体”。烃(hydrocarbon)的定义(dngy):第1页/共98页第二页,共98页。烃开链烃(脂肪烃)饱和烃(烷烃)如CH3CH3不饱和烃烯烃如CH2CH2炔烃如CHCH闭链烃(环烃)脂环烃如芳(香)烃如二烯烃如CH2CHCHCH2第2页/共98页第三页,共98页。开链烃亦称脂肪烃。如果其分子中的碳原子之间都以单键(dnjin)(CC)相连
2、,其余的价键都为氢原子所饱和,则称为烷烃,也称为饱和烃或石蜡烃。烷烃的定义(dngy):第3页/共98页第四页,共98页。一、烷烃的通式、同系列(xli)和构造异构第4页/共98页第五页,共98页。名称 分子式 构造式的简写式 甲烷(ji wn)CH4 CH4 乙烷 C2H6 CH3CH3 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 丁烷 C4H10 CH3(CH2)2CH3 戊烷 C5H12 CH3(CH2)3CH3烷烃的分子式和构造(guzo)简式:第5页/共98页第六页,共98页。烷烃的分子式都符合通式:CnH2n+2,两个烷烃分子式之间总是相差一个或几个(j)CH2。在组成上相差一个或多个CH
3、2,且结构和性质相似的一系列化合物称为同系列。同系列中的各化合物互称为同系物。同系列中,相邻的两个分子式的差值CH2称为系差。烷烃的通式(tngsh)与同系列:第6页/共98页第七页,共98页。含有四个或四个以上碳原子的烷烃不止一种构造。例如:CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3正丁烷(dnwn)异丁烷(dnwn)(沸点:0.5)(沸点:11.7)CH3第7页/共98页第八页,共98页。正丁烷和异丁烷属于同分异构体。正丁烷和异丁烷这种同分异构体,是由于分子内原子间互相连接的顺序不同(b tn)造成的(即不同(b tn)构造(constitution)引起的),称为构造异构体(constit
4、utional isomers)。构造(guzo)异构、碳架异构:构造(guzo)异构:因分子中原子的连结次序不同或 者键合性质不同而引起的异构。第8页/共98页第九页,共98页。正丁烷和异丁烷的这种构造异构是由于碳骨架不同引起(ynq)的,故又称碳架异构。烷烃的构造异构均属于碳架异构。例如,C7H16有9个构造异构体,C8H18有18个构造异构体。第9页/共98页第十页,共98页。问题(wnt):C6H14有多少个构造异构体?写出其结构(jigu)简式和键线式。第10页/共98页第十一页,共98页。二、烷烃的命名(mng mng)第11页/共98页第十二页,共98页。|HH|H C C C
5、C CH2CH3H|CH3|CH3|H|H|CH3 1 1 2 3 4 21 1 11碳原子与氢原子的类型(lixng):第12页/共98页第十三页,共98页。连有一个(y)碳原子的称为伯碳原子或第一碳原子(用“1”表示);连有两个碳原子的称为仲碳原子或第二碳原子(用“2”表示);连有三个碳原子的称为叔碳原子或第三碳原子(用“3”表示);连有四个碳原子的称为季碳原子或第四碳原子(用“4”表示)。与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子,分别称为伯、仲、叔氢原子。伯、仲、叔碳原子的定义(dngy):第13页/共98页第十四页,共98页。烷基(wn j)常用R表示,其通式为CnH2n+1 CH3 CH3CH
6、2 CH3CH2CH2 甲基 乙基 (正)丙基 CH3CHCH3 CH3CH2CH2CH2 CH3CHCH2CH3|异丙基 (正)丁基 仲丁基(CH3)2CHCH2 (CH3)3C (CH3)3CCH2 异丁基 叔丁基 新戊基2烷基(wn j)的名称:第14页/共98页第十五页,共98页。3烷烃的命名(mng mng):例:(1)普通(ptng)命名法:(异戊烷)(正戊烷)(新戊烷)第15页/共98页第十六页,共98页。普通命名法亦称习惯命名法。碳原子数在十以内,分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳原子的数目,十个碳原子以上则以十一、十二数目字表示。以“正”、“异”、“新”等前缀
7、区别(qbi)不同的构造异构体。“正”代表直链烷烃;“异”指仅在一末端具有(CH3)2CH构造而无其它支链的烷烃;“新”专指具有(CH3)3C构造的含五、六个碳原子的烷烃。普通(ptng)命名法基本原则:第16页/共98页第十七页,共98页。例:(正己烷)(异己烷)(新己烷)CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3第17页/共98页第十八页,共98页。我国现在使用的有机化合物系统命名法是参考国际纯粹和应用化学联合会(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry简称IUPAC)制定的命名原则,
8、并结合(jih)我国的文字特点于1960年制定,1980年由中国化学会加以增减修订的有机化学命名原则。(2)系统(xtng)命名法:第18页/共98页第十九页,共98页。2 1 CH2CH3|CH3CHCH2CHCH2CH3 3-甲基-5-乙基辛烷 3 4 5|CH2CH2CH3 6 7 8例:第19页/共98页第二十页,共98页。系统命名(mngmng)法命名(mngmng)直链烷烃时,与习惯命名(mngmng)法基本相同,但无须“正”字。例:戊烷系统(xtng)命名正戊烷习惯(xgun)命名第20页/共98页第二十一页,共98页。(A)从烷烃的构造式中选取最长的连续碳链作为主链,支链作为取
9、代基。当含有不止(bzh)一个相等的最长碳链可供选择时,一般选取包含支链最多的最长碳链作为主链。根据主链所含碳原子数称为“某”烷。系统命名的基本(jbn)原则:(支链烷烃)第21页/共98页第二十二页,共98页。正确(zhngqu)的选择是2,不是1。例:第22页/共98页第二十三页,共98页。问:下列(xili)化合物应选择哪条主链?2,3,5-三甲基-4-丙基辛烷第23页/共98页第二十四页,共98页。(B)将主链上的碳原子从靠近(kojn)支链的一端开始依次用阿拉伯数字编号;当主链编号的有几种可能时,应选定支链具有“最低系列”的编号。“最低系列”是指碳链以不同方向编号时,若有不止一种可能
10、的系列,则需顺次逐项比较各系列的不同位次,最先遇到的位次最小者定为最低系列。第24页/共98页第二十五页,共98页。例:2,3,7,7,8,10-六甲基十一(ShY)烷(而不是2,4,5,5,9,10-六甲基十一(ShY)烷)第25页/共98页第二十六页,共98页。(C)将取代基的名称写在主链名称之前,取代基的位次用主链上碳原子的编号表示,写在取代基名称之前,两者之间用半字线“-”相连。当含有几个不同的取代基时,取代基排列的顺序,按“次序规则”所规定的“较优”基团后列出(简单的基团在前,复杂的基团在后)。当含有几个相同的取代基时,相同基团合并,用二、三、四表示其数目(shm),并逐个标明其所在
11、位次,位次号之间用逗号“,”分开。第26页/共98页第二十七页,共98页。如果(rgu)含有几个不同取代基时,取代基排列的顺序,是将“次序规则”所规定的“较优”基团列在后面。几种烃基的优先(yuxin)次序为:(CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2CH2 CH3CH2 CH3 第27页/共98页第二十八页,共98页。2-甲基-4-乙基己烷例:6-丙基-4-异丙基癸烷第28页/共98页第二十九页,共98页。命名(mng mng)练习:第29页/共98页第三十页,共98页。3-乙基-5-(1-乙基丙基)壬烷第30页/共98页第三十一页,共98页。英文命名(mng mng)简介:正丁基 异丁
12、基 仲丁基 叔丁基methyl(Me)ethyl(Et)propyl(Pr)butyl(Bu)甲烷乙烷(y wn)丙烷丁烷methaneethanepropanebutane 甲基乙基丙基丁基正丁烷(dn wn)n-propane异丁烷 i-propanen-butyli-butylsec-butyltert-butyl第31页/共98页第三十二页,共98页。三、烷烃的结构(jigu)第32页/共98页第三十三页,共98页。甲烷(ji wn)的四面体结构 第33页/共98页第三十四页,共98页。碳原子轨道(gudo)的sp3杂化 109.5第34页/共98页第三十五页,共98页。键的定义(dn
13、gy)(1)电子云可以达到最大程度的重叠,所以比较牢固(log)。(2)键旋转时不会破坏电子云的重叠,所以键可以自由旋转。在化学中,将两个轨道沿着轨道对称轴方向重叠(chngdi)形成的键叫键。键的特点 烷烃分子中的碳都是sp3杂化。烷烃中的碳氢键和碳碳键都是键。第35页/共98页第三十六页,共98页。甲烷(ji wn)分子中的四个CH键四个碳氢键键长均为0.110nm所有(suyu)HCH的键角都是109.5CH键的键能为414.2KJmol1-bond 轨道(gudo)对称轴第36页/共98页第三十七页,共98页。甲烷(ji wn)的球棒模型(a)和比例模型(b)第37页/共98页第三十八
14、页,共98页。CC键长为0.154nmCH键长为0.110nm键角(jinjio)也接近109.5键能为347.3KJmol1乙烷分子(fnz)中CC键(CH键用直线表示)第38页/共98页第三十九页,共98页。乙烷的球棒模型(mxng)(a)和比例模型(mxng)(b)(a)(b)第39页/共98页第四十页,共98页。碳的价键分布呈四面体型,而且碳碳单键可以自由旋转,所以三个碳以上烷烃分子中的碳链不是(b shi)像构造式那样表示的直线型,而是以如下锯齿形或其它可能的形式存在。第40页/共98页第四十一页,共98页。四、烷烃的构象(u xin)第41页/共98页第四十二页,共98页。构象(u
15、 xin)(conformation)定义:一个已知构型的分子,仅由于单键的旋转而引起分子中的原子或基团在空间的特定排列形式称为(chn wi)构象。单键(dn jin)旋转时会产生无数个构象,这些构象互为构象异构体(conformational isomers)。构象异构体:第42页/共98页第四十三页,共98页。1乙烷(y wn)的构象HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH重叠式构象 交叉式构象 重叠式构象 交叉式构象 (最不稳定的 (最稳定的 乙烷构象)乙烷构象)用透视(tush)式表示乙烷的构象 乙烷分子的纽曼投影式 锯架式(jish)Newman极限构象第43页/共98页第
16、四十四页,共98页。乙烷(ywn)交叉式构象与重叠式构象的能量分析C-H键长C-C键长键角两面角两氢相距(xingj)0.110nm0.154nm109.5o60o0.250nm0.110nm0.154nm109.5o0o0.229nm每个C-H、C-H重叠(chngdi)的能量约为4KJmol-1HHHH第44页/共98页第四十五页,共98页。0.250nm0.240nm0.229nmE重叠(chngdi)E交叉E=12.6KJmol-1当二个氢原子的间距少于0.240nm(即二个氢原子的半径和)时,氢原子之间会产生(chnshng)排斥力,从而使分子内能增高,所以重叠式比交叉式内能高。两氢
17、离距相比(xin b):能量差别:第45页/共98页第四十六页,共98页。乙烷不同(btn)构象的能量变化曲线优势构象(能量(nngling)最低的稳定构象称为优势构象)第46页/共98页第四十七页,共98页。(1)在常温下能否(nnfu)将重叠式与交叉式构象分离?为什么?(2)试画出丙烷的极限构象。问题(wnt):第47页/共98页第四十八页,共98页。2丁烷(dn wn)的构象 对位交叉式部分(bfen)重叠式邻位交叉式全重叠式(优势构象)试分析丁烷不同(b tn)构象的稳定性。第48页/共98页第四十九页,共98页。五、烷烃的物理性质(wlxngzh)第49页/共98页第五十页,共98页
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 烷烃 有机化学 学习 教案
限制150内