天津大学有机化学饱和烃烷烃和环烷烃市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、第二章第二章饱和烃:烷烃和环烷烃饱和烃:烷烃和环烷烃2.1烷烃和环烷烃通式和结构异构烷烃和环烷烃通式和结构异构2.2烷烃和环烷烃命名烷烃和环烷烃命名2.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子叔氢原子2.2.2烷基和环烷基烷基和环烷基2.2.3烷烃命名烷烃命名(1)普通命名法普通命名法(2)衍生命名法衍生命名法(3)系统命名法系统命名法2.2.4环烷烃命名环烷烃命名第1页2.3烷烃和环烷烃结构烷烃和环烷烃结构2.4烷烃和环烷烃构象烷烃和环烷烃构象2.4.1乙烷构象乙烷构象2.4.2丁烷构象丁烷构象2.4.3环己烷构象环己烷构象2.4.4取代环己烷构象取代环己烷
2、构象2.5烷烃和环烷烃物理性质烷烃和环烷烃物理性质沸点、熔点、密度、溶解度、折射率沸点、熔点、密度、溶解度、折射率第2页2.6烷烃和环烷烃化学性质烷烃和环烷烃化学性质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)卤化反应取向与自由基稳定性卤化反应取向与自由基稳定性(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小环环烷烃加成反应小环环烷烃加成反应加氢、加溴、加氢、加溴、加溴化氢加溴化氢(1)2.7烷烃和环烷烃起源和制法烷烃和环烷烃起源和制法第3页烃烃(
3、hydrocarbons):只含有只含有C、H两种元素化合物两种元素化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢烃第4页含有碳碳双键或叁键碳氢化合物。含有碳碳双键或叁键碳氢化合物。烯烃烯烃、炔烃炔烃等。等。分子中分子中C原子原子结合方式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单键碳氢化合物。单键碳氢化合物。烷烃烷烃(alkanes):甲烷、乙烷:甲烷、乙烷环烷烃环烷烃(cycloalkanes):第5页烃烃脂肪烃脂肪烃脂环烃脂环烃碳骨架碳骨架类型类型开开链:链:环状:
4、环状:丙烯、丁烷丙烯、丁烷第6页烷烃通式烷烃通式:(CH2)n+2=CnH2n+2甲烷甲烷methane丙烷丙烷propane丁烷丁烷butane乙烷乙烷ethane2.1.1烷烃和环烷烃通式烷烃和环烷烃通式2.1烷烃和环烷烃通式和结构异构烷烃和环烷烃通式和结构异构CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3第7页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通式:环烷烃通式:(CH2)n=CnH2n2.1.2烷烃和环烷烃结构异构烷烃和环烷烃结构异构C4H10:正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷第8页同分异构体同分异构体(isomers):分子式相同,结构不一样化合物分子式相同,
5、结构不一样化合物结构异构体结构异构体(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一样化合物分子式相同,分子中原子键合次序不一样化合物第9页2.2烷烃和环烷烃命名烷烃和环烷烃命名(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碳原子碳原子第10页2o氢原子氢原子1o氢原子氢原子3o氢原子氢原子第11页2.2.2
6、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原子剩下部分原子剩下部分表表2.1一些烷基名称与表示一些烷基名称与表示异丙基异丙基(iso-propyl)i-Pr第12页名称名称缩写缩写第13页2.2.3烷烃命名烷烃命名(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个以下碳数目;个以下碳数目;C原子数原子数大于大于10用十一、十二等数字表示。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、一端端含有含有异丙基异丙基或
7、或叔丁基叔丁基结构异构体。结构异构体。正戊烷正戊烷(pentane)异戊烷异戊烷(isopentane)新戊烷新戊烷(neopentane)第14页直链烷烃直链烷烃命名与普通命名法相同,去掉命名与普通命名法相同,去掉“正正”。(2)系统命名法系统命名法InternationalUnionofPureandAppliedChemistry,缩写作,缩写作IUPAC支链烷烃支链烷烃命名分三步:命名分三步:选主链、定编号、正名称。选主链、定编号、正名称。遵照:遵照: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第15页选取最长碳链作为主链。选取最长碳链作为主链。有多条碳链可选,选取含支链最
8、多。有多条碳链可选,选取含支链最多。依据主链碳原子数,称依据主链碳原子数,称“某某”烷。烷。(a)选择主链,确定母体选择主链,确定母体支链烷烃命名,按以下步骤进行:支链烷烃命名,按以下步骤进行:庚烷庚烷第16页(b)为主链上碳原子编号为主链上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。当编号有几个可能时,要使支链位次当编号有几个可能时,要使支链位次号较小号较小(符合符合“最低系列最低系列”规则规则)。(I)(II)第17页(c)确定化合物名称确定化合物名称将取代基位次号和名称写在烷烃名称前面。将取代基位次号和名称写在烷烃名称前面。当含有不一样取代基时,
9、按照当含有不一样取代基时,按照“次序次序规则规则”,将将“优先优先”基团列在后面。基团列在后面。当含有几个相同取代基时,用当含有几个相同取代基时,用“一、二、一、二、三三”表示其个数,逐一标明其位次号表示其个数,逐一标明其位次号。全部表明位次号阿拉伯数字之间用逗号分开,全部表明位次号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。第18页1234567893,7-二甲基二甲基-4-乙基壬烷乙基壬烷第19页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,
10、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第20页IUPACnomenclatureofalkanes:直链烷烃直链烷烃(unbranchedalkanes)methaneethanepropanebutanepentanehexaneheptaneoctanenonanedecane12345678910undecanedodecanetridecanetetradecane1112131415Penta19Nonaeicosane第21页5-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(bran
11、chedchainalkanes)取代基位次按照取代基第一个字母排列:取代基位次按照取代基第一个字母排列:与汉字命名不一样是:与汉字命名不一样是:5-丙基丙基-4-(1-甲基乙基甲基乙基)壬烷壬烷第22页当多个相同取代基出现时,使用当多个相同取代基出现时,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)第23页2.2.4环烷烃命名环烷烃命名环烷烃命名与烷烃相同,称环烷烃命名与烷烃相同,称“环某烷环某烷”。环上支链作为取代基。当有多个取代基时,使全部环上支链作为取代基。当有多个取代基
12、时,使全部取代基位号尽可能小。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异丙基异丙基环戊烷环戊烷第24页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。第25页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-壬烯壬烯第26页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
13、庚烷第27页二环二环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)第28页PolycyclicHydrocarbonsNameStructurePrismane(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6.2.0.02,7.0
14、3,6.04,100.5,9癸烷第29页十一环9.9.0.02,9.03,7.04,20.05,18.06,16.08,15.010,14.012.19.013,17二十烷第30页2.3烷烃和环烷烃结构烷烃和环烷烃结构2.3.1键形成及其特征键形成及其特征碳原子采取碳原子采取sp3杂化杂化s 轨道成份:轨道成份:1/4;p轨道成份:轨道成份:3/4。图图2.2sp3杂化轨道杂化轨道第31页图图2.3 sp3杂化碳原子杂化碳原子几何构型:四面体几何构型:四面体第32页sp31s 键键4个个CH键键图图2.4甲烷结构甲烷结构第33页图图2.5甲烷球棍模型甲烷球棍模型图图2.6甲烷百分比模型甲烷百分
15、比模型第34页键特征:键特征: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。乙烷结构乙烷结构由两个以上碳原子组成烷烃,含有由两个以上碳原子组成烷烃,含有CH键和键和CC键。键。后者是由两个碳原子后者是由两个碳原子sp3杂化轨道沿对称轴方向交盖而成。杂化轨道沿对称轴方向交盖而成。如:乙烷分子结构如:乙烷分子结构因为因为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键角键角保持靠近保持靠近109.5。所以直链烷烃形状是波折形,而不。所以直链烷烃形状是波折形,而不是直线形。是直线形。第35页sp3sp3 键键sp31s
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