大学课件有机化学-第2章

第二章饱和脂肪烃学习要求：1.熟练掌握烷烃习惯及系统命名2.熟练掌握烷烃的化学性质3.掌握异构现象，尤其是如烷烃的构象4.了解烷烃典型化学反应历程，掌握游离基、碳正离子等中间体的反应活性顺序第一节烷烃5.理解诱导效应、共轭效应及其特点与应用重点：烷烃的命名（包括烷烃的构象）及它们的化学性质§１烷烃的结构及同系列的概念一、烷烃的结构㈠结构特点单键相连，C:SP3杂化,C-C、C-H均为σ键㈡烷烃的构象1.构象含义这种通过单键的旋转而形成的、可以相互转变的、原子在空间的不同的排列方式称为构象。2.构象的表示：常用纽曼投影式，简称纽曼式：圆圈表示投影时后面的碳原子，交叉点表示投影时前面的碳原子。12HHHH12HH交叉式（优势构象）HHHHHH12重叠式乙烷的两种典型构象丁烷：CH3CH2CH2CH3CH3HHHCH3H全交叉式HCH3HHCH3H斜（部分）交叉式CH3HHHHCH3半（部分）重叠式CH3HHCH3HH全重叠式(优势构象)丁烷的构象㈢烷烃的异构1.构造异构：碳架异构CH3CH2CH2CH2CH3(CH3)2CHCH2CH3C(CH3)4正戊烷异戊烷新戊烷2.立体异构（构型异构）二、同系列CnH2n+2同系物结构上有共同特点物理性质：随分子量有规律变化化学性质：类似，但也有特殊性§2烷烃的命名一、碳原子、氢原子的类型及烷基的概念CH3CH2CHCCH3CH3CH3CH3伯碳仲碳叔碳季碳烷基CnH2n+1—CH3CH2CH2丙基（CH3)2CH异丙基CH3CH2CHCH3仲丁基(CH3)3C叔丁基二、烷烃的命名㈠习惯命名法习惯命名法一般只适用于简单的，含碳较少的烷烃。基本原则是根据分子中碳原子的数目而称为某烷。Cor=10甲，乙……癸;C10十一,十二…...CH3CH2CH2CH3正丁烷(CH3)2CHCH2CH3异戊烷C(CH3)4新戊烷CH3(CH2)8CH3癸烷十二烷㈡系统命名法1.选主链2.编号3.写出化合物的名称4.最低系列原则5.最长碳链不止一条，选择使取代基最多为主链CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3(CH2)10CH3CH3CH3CH2CHCH2CH33-甲基戊烷CH3CH2CHCHCH2CH2CH2CH2CHCH3CH3CH3CH31098765432112345678910左往右：3，4，9右往左：2，7，82,7,8-三甲基癸烷最低系列原则CH3CHCCH2CH2CH2CH2CCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CH2CHCHCH2CH2CH2CH3CH3CH34-甲基-5-乙基辛烷2，2，7，7，8-五甲基辛烷CH3CHCHCHCH2CH2CH3CH3CH3CHCH3CH2CH32，3，5-三甲基-4-丙基庚烷§3烷烃的化学性质一、氧化反应有机反应中氧化还原加氧去氢去氧加氢CnH2n+23n+12O2nCO2+(n+1)H2O+二、卤代反应有机化合物分子中的氢原子被其它原子或基团取代的反应总称为取代反应或光照CH4+Cl2CH3Cl+HCl光照CH3CH2CH3+Br2Br９７％３％CH3CHCH3+CH3CH2CH2Br条件：光照或加热反应活性：F2Cl2Br2I2叔氢仲氢伯氢§4游离基(自由基)取代反应历程反应历程：化学反应所经历的中间过程，也叫反应机理中间体：决定整个反应关键步骤的产物，又是下一步的反应物。反应类型（键的断裂）：A:B→A.+B.均裂自由基反应A:B→A++B-异裂离子型反应一、游离基的结构㈠结构CnH2n+1CH3CH2R3CCH3HHCH3+SP3SP2CRRRP轨道120°甲烷自由基结构CH3HHCH3+H=435KJmol-1CH3CHHCH3CH2+HH=410KJmol-1CH3CH2CHHCH3CH2CH2+HH=410KJmol-1CH3CHCH3HCH3CHCH3+HH=398KJmol-1CH3CH2CHCH3HCH3CH2CHCH3+HH=398KJmol-1(CH3)3CH(CH3)3CH+H=385KJmol-1㈡稳定性游离基稳定性次序为：叔游离基＞仲游离基＞伯游离基二、烷烃氯代反应历程链引发Cl:Cl光2Cl链传递ClHClCl2CH3ClCl+CH4CH3++CH3+链终止Cl2CH3CH3CH3ClCH3ClCl+ClCH3+CH3+………..光照CH3CH2CH3+Br2Br９７％３％CH3CHCH3+CH3CH2CH2Br原因：CH3CH2CH2CH3CHCH3+CH3CH2CH3Br稳定第二节脂环烃学习要求：1.熟练掌握单环脂环烃的命名2.掌握小环化合物的化学性质3.掌握环己烷及其衍生物的优势构象一、脂环烃概述含义：分类饱和程度环的数目饱和脂环烃不饱和脂环烃单环烃双环烃多环烃桥环烃螺环烃小环3-4个碳个碳普通环5-7中环8-11大环11个碳个碳单环烃㈠单环脂环烃1.命名1,3-二甲基环己烷4-甲基环己烯C2H55-甲基-1，3-环戊二烯(CH2)4CH3环丁基戊烷CH2CH21,2-二环己基乙烷顺-1，2-二甲基环己烷反-1，2-二甲基环己烷㈡多环脂环烃1.螺环烃3.联环烃环丙基环丙烷1，2-二环丙基环丙烷二、脂环烃的物理性质脂环烃的物理性质与相应的链烃相似，但环烷烃的熔点、沸点和比重都较相应的烷烃要高些。脂环烃不溶于水，比水轻，易溶于有机溶剂。㈠游离基取代反应Br2或300℃紫外线+BrHBr+Br2紫外线+CH3BrHBr+CH3三、环烷烃的化学性质㈡小环化合物的加成反应1.催化加氢H2Ni80℃+CH3CH2CH3H2Ni120-180℃+CH3CH2CH2CH3H2Pt300℃+CH3CH2CH2CH2CH32.加卤素Br2室温CCl4+BrCH2CH2CH2BrBr2CCl4+BrCH2CH2CH2CH2Br3.加HXCH3HBr+CH3CHCH2CH3Br室温HBr+不反应环丙烷和环丁烷都能使溴的四氯化碳溶液褪色。但它们不能使高锰酸钾溶液褪色，因为环烷烃不易发生氧化反应。鉴别：丙烷、环丙烷、丙烯CH3CH2CH3CH3CH=CH2Br2CCl4不反应褪色褪色KMnO4褪色不反应㈢氧化反应及燃烧+O2Co100℃1atmHOO(CH2)4COOH(CH2)n+23nO2nCO2+nH2O平均每-CH2的燃烧热KJ/mol:环丙烷环丁烷环戊烷环己烷环的稳定性：环己烷环戊烷环丁烷环丙烷四、环烷烃的结构与构象㈠影响环烷烃稳定性的因素1.角张力2.扭转张力3.范德华力㈡环丙烷的结构㈢环己烷的结构与构象椅式构象角张力0扭转张力0范氏力很小优势构象1234560.25船式构象：角张力0扭转张力大范氏力很大平伏键（e键）直立键（a键）6个a键，3个朝上，3个朝下；6个e键，3个平伏朝上，3个平伏朝下123456环己烷的一元或多元取代物的稳定构象RHHHRH环己烷一元取代物椅式构象的翻转可见取代基在e键稳定比较顺-1，2-二甲基环己烷同反-1，2-二甲基环己烷的稳定性顺（ea)CH3CH3反（ee)稳定CH3CH3123456同理：顺－１，３和反－１，4二取代环己烷分别比反－１，３和顺－１，４二取代环己烷稳定画出1-甲基-3-异丙基环己烷的优势构象CH3CH(CH3)2