有机化学第2章节烷烃和环烷烃.pptVIP

第 二 章  烷烃和环烷烃 ;主要内容第一节　烷　烃第二节　环烷烃;烷烃分子中的碳都是sp3杂化。 甲烷具有正四面体的结构特征。 当烷烃中的碳原子数大于3的时候,碳链就形成锯齿形状。 烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键。; ;;二、 烷烃的异构现象;（1） 两面角;　伞式 　 锯架式 纽曼式;（3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析;（4）乙烷构象势能关系图;2、正丁烷的构象;能量; 构象分布 在达到平衡状态时，各种构象在整个构象中所占的比例称为构象分布。;3、丙烷的构象;高级烷烃的碳链呈锯齿形;4、乙烷衍生物的构象分布;三、 烷烃的物理性质;烷烃熔点的特点 （1） 随相对分子质量增大 而增大。 （2） 偶数碳烷烃比奇数碳 烷烃的熔点升高值 大 （如右图）。 （3）相对分子质量相同的烷 烃，叉链增多，熔点 下降。;;分子间接触面积大 作用力强;烷烃的密度均小于1（0.424-0.780）。; 烷烃异构体的熔点、沸点规律;四、烷烃的化学性质; １、稳定：对强酸，强碱，强氧化剂，强还原剂都不发生反应。 ２、烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。;（1） 甲烷的氯代; 过渡态理论;反应坐标;甲烷氯代反应势能图;1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2、第二步反应利于平衡的移动。 3、反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应 只需开始时供热。 4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似， 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。;1、 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法 制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。;?X + CH3-H;（3）烷烃氯代反应的选择性;3oH;　　烷烃卤代反应时，并不是直接生成中间体自由基，而是先经过一个过渡态。 过渡态与起始态的能量差称为活化能Ea。;２、自由基反应 ;自由基的产生;自由基的稳定性; 从母体烷烃生成相应自由基所需要的能量越小，所生成的自由基所携带的能量就越小，自由基就越稳定。;共 性;烷基自由基的稳定性次序为： 　　 3°＞2°＞1°＞CH3;经过TS1生成伯自由基所需的活化能较高，而经过TS3生成仲自由基所需的活化能较少，这是因为仲自由基较伯自由基稳定，能量低。; 实验事实和现象;;一 、环烷烃的分类;二、单环烷烃的分类和同分异构;单环烷烃的异构现象;顺（cis）： 两个取代基在环同侧。;三、 环烷烃的物理性质和化学性质;（二）化学性质;2、与烯烃类似的性质 —— 小环烷烃的加成;（3） 加HX：;四、环烷烃的结构; 环烷烃可以看作是数量不等的—CH2—单元连接起来的化合物。但不同环烷烃中的单元—CH2—的燃烧热却因环的大小有着明显的差异。 ;小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。;张力学说提出的基础;张力学说的内容;小环烷烃的结构;由此可见：;平面式;五元环;1890年，H. Sachse 对拜尔张力学说提出异议。 1918年，E. Mohr 提出非平面、无张力环学说。指 出用碳的四面体模型可以组成两种环己 烷模型。;(1) 环己烷椅式(Chair Form)构象的画法;1. 有6个a (axial) 键，有6个e (equatorial)键。 有C3对称轴。（过中心，垂直于1,3,5平面和2,4,6平面，两平面间距50pm） 3. 有构象转换异构体 。（K=104-105/秒）;a键转变成e键，e键转变成a键；;张力能 = Enb(非键连作用) + EI(键长) +E?(键角) + E?(扭转角) =6 ? 3.8 + 0 + 0 + 0 = 22.8KJ / mol-1;（1） 环己烷船式 (Boat form) 构象的画法;1、1,2,4,5四个碳原子在同一平面内，3,6碳原 　　子在这一 平面的上方。 2、1,2和4,5之间有两个正丁烷似的全重叠, 1,6、 　　5,6、2,3、3,4之间有四个正丁烷似的邻位交 　　叉。;(3) 环己烷船式构象的能量分析:;3、环己烷的扭船式构象;4、环己烷的半椅式构象;只能取船型的环己烷衍生物;（１）一取