第02章 饱和烃.ppt

烃(Hydrocarbon) 烷烃的构造异构(1) 烷烃的构造异构(2) 烷烃构造异构(3) 构造异构的种类 烷烃的同系列 烷烃分子中不同环境的碳 烷烃分子中不同环境的氢 烷烃的命名－概述 烷烃的命名－直链烷烃 烷烃的命名－直链烷基 烷烃的命名－支链烷烃 烷烃的命名－支链烷基 烷烃的命名－复杂烷烃(1) 烷烃的命名－复杂烷烃(2) 烷烃的结构－杂化轨道理论 碳原子sp3 杂化轨道的生成 碳原子sp3 轨道三维图 甲烷的生成及结构参数 甲烷、水和氨分子结构的比较 乙烷的生成及结构参数 乙烷的构象－交叉式 乙烷的构象－重叠式 构象与能量的关系 丁烷的构象 丁烷构象能量图 烷烃的物理性质 分子间力－取向力 分子间力－诱导力 分子间力－色散力 直链和支链烷烃的沸点 烷烃分子的大小对沸点的影响 烷烃分子的形状对熔点和沸点的影响 烷烃的溶解度 烷烃的化学性质－氧化 烷烃的反应－裂化 烷烃的反应－甲烷的氯代 烷烃的氯代－不同氢的活性 烷烃的溴代 反应机理－共价键的断裂与生成 自由基反应的三个阶段 共价键的解离能与自由基反应活性的关系 自由基的稳定性－三类氢的活泼性和溴的选择性 脂环烃的异构及命名 环烷烃的反应 小环烷烃的反应 环烷烃的燃烧热与稳定性 拜尔的张力学说 环丙烷的结构－弯曲键 环丙烷的构象 环丁烷的构象 环戊烷的构象 环己烷的构象 直立键(a键)与平伏键(e键) 环己烷构象的翻转 取代环己烷最稳定的构象 取代环己烷最稳定的构象 葡萄糖的开链和环状结构 自然界中的六元环结构－淀粉 自然界中的六元环结构－纤维素 核糖核酸 (RNA) DNA(脱氧核糖核酸) 环己烷的船式构象 对任何物理或化学过程： G：吉布斯函数变 H：焓 T：温度 S：熵（混乱度） 在等温等压条件下若 ?G 0则过程自发进行 对一个溶解过程，?S0；若溶剂和溶质具有相似的分子结构，则?H?0，那么 ?G 0，溶解过程可以自发进行－相似相溶 (Like dissolves like)。 A familiar physical property of alkanes is contained in the adage “oil and water don’t mix.” 可用烷烃的燃烧热判断烷烃的相对稳定性 热解：有机物在高温下的分解 裂化：烷烃的热解称为裂化（500～600?C） 催化裂化：在催化剂存在下进行的裂化 裂解：在700℃以上进行的裂化 取代反应 分子中的原子或原子团被其它原子或原子团代替的反应 不同环境的氢有不同的活性 烷烃氯代时不同氢的活性比为：3?氢 ? 2?氢 ? 1?氢 ＝ 5 ? 4 ? 1 h? 43% 57% 64% 36% h? 反应的活性：Cl2 ? Br2 反应的选择性：Br2 ? Cl2 均裂－自由基(中间体) 异裂－离子(中间体) 自由基反应 离子型反应 反应机理 反应从反应物开始经由中间体到生成产物的全过程 链引发 链增长 链中止 438 kJ mole－1 420 kJ mole－1 390 kJ mole－1 401 kJ mole－1 脂环烃的异构形式 环的大小的不同； 取代基数目的不同； 取代基位次的不同； 空间排列的方式不同。 2,4-二甲基-1-乙基环己烷 环戊烷 甲基环丁烷 乙基环丙烷 1,1-二甲基环丙烷 顺-1,2-二甲基环丙烷 反-1,2-二甲基环丙烷 ?H?0 乙烯和环烷烃每个CH2结构单元的燃烧热(kJ/mol) 所有的C－H键都处于重叠的位置 C－H键并不处于完全重叠的位置 所有的C－H键都处于交叉式的位置 所有化学键的夹角都是109.5? Ring-flip 取代环己烷的稳定性规则 最大的基团尽可能在e键上 尽可能多的基团在e键上 （注意顺反异构现象） Ring-flip More stable Less stable Ring-flip More stable Less stable D-葡萄糖 ?-D-吡喃葡萄糖 ?-D-吡喃葡萄糖 * 烷烃(Alkane) ：分子中所有化学键都是单键的开链烃 脂肪烃(Aliphatic hydrocarbon)：烷烃的别称 苯(芳香族) 乙烷(脂肪族) 环己烷(脂环族) 烃：只含有碳(Carbon)和氢(Hydrogen)两种元素的化合物 C2H6 (1) C3H8 (1) CH4(1) 直链烷烃(正构烷烃)Straight-chain(normal) alkane C4H10 (2) 支链烷烃Branched-chain alkane 构造异构(Constitutional isomerism) 分子中的原子因连接次序和方式不同而产生的异构 C5H12 (3) 构造异构体(Consititutional isomers) 75 C1