第2章 烷烃和环烷烃教学课件.ppt

本章要求 1. 烷烃、环烷烃的中英文命名 2. 构象异构产生的条件，顺反异构产生的条件 3. 烷烃的特征反应 4. 自由基稳定性的比较并解释 5. 环的大小与稳定性问题 6.不对称环烷烃与不对称试剂的开环加成 7. 能够写出丁烷的锯架式、纽曼投影式（ Newman projection ）、能分析二取代环己烷的构象 18 18 18 18 18 16.7kJ/mol 105.4kJ/mol 7.5kJ/mol 8.3kJ/mol 112.9kJ/mol Potential energy CH4 + Cl· [CH4…H… Cl]≠ CH3· + HCl [CH3…Cl… Cl]≠ CH3Cl + Cl· Reaction process 甲烷氯代的势能变化图 中间体 过渡态: 势能最高处的原子排列， 第一过渡态势能第二过渡态势能 故步（2）慢，称 “决速步” 总反应主要由此步反应速度决定 2. 其它烷烃的氯代反应 氯代选择性（25oC）： 3o H : 2o H : 1o H = 5.0 : 4 : 1 反应活性：2o H : 1o H = 4 : 1 反应活性：3o H : 1o H = 5 : 1 氢原子被取代的难易：叔氢 仲氢 伯氢 C-H bond energy Primary H Secondary H Tertiary H 410.0kJ/mol 397.5kJ/mol 389.1kJ/mol Easier to break 室温时，平均相对活性：5 ：4 ：1 解释之一：C－H键断裂的难易 p orbital H C—H之间斥力较大，与p轨道几乎平行，且形状也与p轨道相似，与p部分重叠。 电子“离域” 烷烃C—H越多，电子离域程度越大稳定性越大 解释之二：自由基的稳定性（超共轭效应） 自由基 sp2杂化 + 超共轭 主要内容 环烷烃命名 三元和四元环化合物的活性 环丙烷的构象、 环己烷的构象（椅式、船式构象）、单双取代环己烷的构象及其相对稳定性 化学性质 第二部分 环烷烃(cycloalkane) 一、环烷烃的命名 1， 当支链不复杂时，以环烷烃为母体 1,2-二甲基环戊烷 1-甲基-3-乙基环戊烷 4-甲基-2-乙基-1-丙基环庚烷 2, When the side chain is complicate or difficult to name: 当支链较复杂或不易命名时，以环烷基为取代基 3-cyclohexylhexane 3-环己基己烷 3, When two rings are connected 两环相连时 Cyclopropylcyclohexane 环丙基环己烷 Cyclopropylcyclopropane 环丙基环丙烷 4, Cis and trans isomerism: Cis-1,4-dimethylcyclohexane Trans-1,4-dimethylcyclohexane 环烷烃的性质 对比：开链烷烃每个CH2的燃烧热：157.5 Kcal/mol 环的大小与稳定性 稳定性 三元 六元 四元 环的大小与化学性质 五元以上环烷烃 链状烷烃 性质相似 小环环烷烃 活泼，易开环 ! ! ! 小环化合物的特殊性质 —— 易开环加成 小环化合物的催化加氢 小环化合物与卤素的反应 小环化合物与 HBr的反应 开环的规律： 在含氢最多与含氢最少的碳原子之间开环。 HX加成的规律： H加在含氢较多的碳上。 环烷烃的结构及构象 环丙烷的结构 角张力（angle strain）： 环的角度与sp3轨道夹角差别引起的张力 所有C-H 键均为重叠式构象，有扭转张力 1 2 3 Newman投影式 环己烷的结构及构象 椅式构象 (chair form) 椅式构象 H~H之间距离均大于H的Van der Waal’s半径之和（2.40? ） 2.50? 2.49? 2.49? 交叉式 无范式张力 扭转张力小 无角张力 船式构象 (boat form) 180 pm 船式构象 2.27? 2.27? 1.84? 有几组H~H之间距离均小于H的Van der Waal’s半径之和（2.40? ） 重叠式 （有扭转张力） 旗杆键 范式张力 扭转张力 无角张力 两种类型C-H键 a键 (axial bond) 竖键, 直键, 直立键 e键 (equatorial bond) 横键, 平键, 平伏键 环己烷椅式构象的画法 相间的两根键相互平行（画 Z 字形） 六个碳原子交替分布在两个平面上 每个碳均有一根C-H键在垂直方向，上平面的向上 画，下平面的