第二章 烷烃和环烷课件.ppt

第二章 烷烃和环烷(lkane and Cycloalkane) 掌握：烷烃、环烷烃的结构；烷烃构造异构、环烷烃几何异构的概念及命名；烷烃、环烷烃、螺环烃、桥环烃的命名；烷烃、环烷烃的构象异构及其写法；取代环己烷的优势构象；烷烃的自由基取代反应及小环烷烃的特殊性。 熟悉：烃的分类；烷烃、环烷烃的物理性质；自由基的构型及其稳定性；活化能、过渡态、角张力、扭转张力、空间张力的概念。 了解：环戊烷的构象；烃的来源及其在日常生活、医学上的用途。 第一节　　 烷烃（Alkane ) 二、烷烃的构造异构和命名 三、烷烃的构象异构 四、烷烃的物理性质 五、烷烃的化学性质 第二节环烷烃（Cycloalkane） ★卤素与甲烷的反应活性顺序为：F2Cl2Br2I2。氟代反应十分剧烈，难以控制，强烈的放热反应所产生的热量可破坏大多数的化学键，以致发生爆炸。碘最不活泼，碘代反应难以进行。因此，卤代反应一般是指氯代反应和溴代反应。 2.卤代反应的反应机制（reaction mechanism） （1）?????? 自由基的链反应自由基的链反应可分为链引发、链增长和链终止3个阶段。☆链引发（chain-initiating step）：形成自由基 ☆链增长（chain-propagating step）：延续自由基、形成产物 ★甲烷的氯代反应，每一步都消耗一个活泼的自由基，同时又为下一步反应产生另一个活泼的自由基，这是自由基的链增长反应。 ☆链终止（chain-terminating step）：清除自由基 ★甲烷氯代反应的机制不仅适用于甲烷的溴代反应，而且也适用于其他烷烃的卤代反应，甚至还适用于分子中含有类似烷烃结构的许多非烷烃化合物。 （2）烷烃卤代反应的取向 碳链较长的烷烃氯代时，可生成各种异构体的混合物。例如： 大量氯代反应的实验结果表明：室温下3°、2°、1°氢原子的相对活性之比为5：4：1，并与烷烃的结构基本无关。根据各级氢的相对活性，可预测烷烃各氯代产物异构体的收率。 ★烷烃的溴代反应生成相应的溴代物。例如： 实验结果表明，卤代反应所用的卤素不同或反应条件不同，各种异构体产物的相对数量有着显著的差异。氯代反应产物中，各种异构体间的比例相差不大；而溴代反应中，各异构体比例相差较大， 溴代反应3°、2°、1°氢原子的相对反应活性比为 1600:82:1。这是因为溴原子比氯原子的反应活性低，烷烃的溴代比氯代活化能高，溴代反应过渡态[R……H…Br]的结构较接近产物自由基。能稳定自由基的因素在过渡态中影响较大， 因此3°、 2°、1°氢的活性差别较大，反应的选择性强。相反，氯代过渡态[R…H……Cl] 的结构较接近反应物，能稳定自由基的因素在过渡态中影响较小，所以3°、2°、1° 氢的活性差别较小。 4 烷基自由基的构型与稳定性 ★ 烷基自由基的构型 烷基自由基是烷烃去掉一个氢，剩下的带有一个单电子的基团。甲基自由基是最简单的有机烷基自由基。波谱研究证实其结构如下： ★碳原子为sp2杂化，3个sp2杂化轨道与3个氢原子的S轨道所形成的3条C-Hs键处于同一平面内，未成对的单电子位于未参与杂化的、垂直于杂化平面的p轨道中。 ★自由基的稳定性 小结：烷烃分子中只有σ键，化学性质很稳定，常用作溶剂及化妆品、眼药膏的基质。但在特殊条件（光照或高温）下，也可发生自由基的取代反应。含有不同种氢的烷烃的卤代，生成多种卤代烃异构体的混合物，各异构体的比例取决于烷烃分子中各种氢的数目以及反应条件，不同种氢的反应活性顺序为3o氢2o氢1o氢。自由基的构型为sp2杂化的平面构型。 一、环烷烃的分类和命名（一）环烷烃（cycloalkane）的分类 根据环烷烃分子中所含的碳环数目，可分为单环、双环和多环环烷烃。单环烷烃的通式为CnH2n 。 根据成环的碳原子数目，单环环烷烃又可分为小环（三元环、四元环烷烃）、常见环（五元环、六元环烷烃）、中环（七元环～十二元环）及大环（十二元环以上的环烷烃）环烷烃 。 （二）环烷烃的命名1、单环环烷烃的命名 单环环烷烃的命名与烷烃相似，只是在同数碳原子的链状烷烃的名称前加“环”字。英文命名则加词头“cyclo ” 。环碳原子的编号，应使环上取代基的位次最小。例如： * 教学要求: 定义: 仅由碳和氢两种元素组成的化合物称为碳氢化合物，简称为烃（hydrocarbon）。 烃的分类： 一、烷烃的结构 烷烃属于饱和烃，其分子中所有碳原子均为SP3杂化，分子内的键均为s键，成键轨道沿键轴“头对头”重叠，重叠程度较大，键较稳定，可沿键轴自由旋转而不影响成键。） 甲烷是烷烃中最简单的分子，其成键方