chap4烷烃和环烷烃课件.pptx

;烃的分类：;烷烃（alkane）：碳原子以单键相连，其余的价键都与氢完全结合而成化合物。;σ键的形成：;例1：甲烷的结构;例2：乙烷（CH3－CH3）;;丁烷有两种异构体：;; 伯碳(1°)：只与1个其它碳原子直接相连 仲碳(2°)：只与2个其它碳原子直接相连 叔碳(3°)：只与3个其它碳原子直接相连 季碳(4°)：只与4个其它碳原子直接相连 ; ;2. 沸点（boiling Point） 沸点——化合物的蒸汽压等于外压(0.1Mpa)时的温度。 烷烃的b.p随分子量的↑而有规律地↑;;4. 相对密度 (relative density) 随分子量↑，烷烃的相对密度↑，最后接近于 0.8(d≤0.8) 原因: 分子量↑，分子间力↑，分子间相对距离↓，最后趋于一极限。 5. 溶解度 (solubility) 不溶于水，易溶于有机溶剂如CCl4、(C2H5)2O、苯等。 原因：“相似相溶”，烷烃是非极性化合物。;;4.3.1 卤代反应及机理;什么是反应机理： 反应机理是对反应过程的详细描述，是根据大量实验事实做出的理论推导，应解释以下问题：;甲烷氯代反应的实验事实： ;自由基链反应(free-radical chain reaction);;② 链增长（Chain Propagation）：;链增长的特点：;;小结：自由基链反应通常包括三个阶段，链的引发、链的增长和链的终止；反应一般在光照、高温或过氧化物作用下进行。 ;过渡态理论认为：化学反应从反应物转变成产物，是一个连续不断的过程，必须经历一个过渡态，过渡态的结构介于反应物与产物之间。 ; 甲烷氯代反应的速度控制步骤;;思考题 解释下列现象： （1）将Cl2先用光照，然后在黑暗中与甲烷混合，可得到氯代产物。 （2）将Cl2先用光照，然后在黑暗中放一段时间再与甲烷混合，不发生氯代。 （3）将甲烷先用光照，然后在黑暗中与Cl2混合，不发生氯代。;同类H的个数: 6 2 ;同类H的个数: 1 9 ;为什么不同类型氢反应活性不同？;因此，各级氢的反应活性与相应的活性中间体自由基的稳定性有关。;由于不同类型C-H键的离解能不同，产生的中间体自由基的稳定性不同。; 所以，各级自由基的相对稳定性次序为：;;;甲烷卤化反应的比较;在溴代反应中，不同类型氢???子的相对反应活性为： 3?H﹕2?H﹕1?H = 1600﹕82﹕1 ;这是因为氯代反应和溴代反应的过渡态结构有差别。;; 一般来说，反应活性越大，其选择性越差，这是有机化学中的一个普遍规律。;（1）烷烃的卤代反应机理——自由基链反应机理，该机理分三步进行：链引发、链增长和链终止； （2）在链增长过程中，反应的决速步骤是烷基自由基的生成。由于整个反应所需的活化能都不高，所以，一旦链引发，即可迅速发生自由基链反应。 （3）各级氢的反应活性顺序为：3?H＞2?H＞1?H 各级自由基的相对稳定性为： 3?＞2?＞1?， 例如：稳定性次序： (CH3)3C·＞(CH3)2CH·＞CH3CH2·＞CH3· （4）反应活性越大，其选择性越差。 不同卤素的卤代反应活性次序为：F2＞Cl2＞Br2＞I2 卤原子的选择性次序是：I ＞ Br ＞ Cl ＞F;1、写出乙烷一氯代反应机理的链引发与链增长的步骤？试说明该反应不大可能生成CH3Cl的原因？;4.4 环烷烃（Cyclic Hydrocarbons） ;4.4.1 环烷烃的物理性质 (自学);4.4.2 环烷烃的化学性质;1、自由基取代反应 ;2、环丙烷和环丁烷的开环反应;其它大环环烷烃不发生该反应。;当环丙烷的烷基衍生物取代物与卤化氢作用时，碳环开环常发生在连氢原子最多和最少的两个碳原子之间，且开环加成符合马氏规则：氢加在含氢较多的碳上。;如在一个分子内有二个部位可以加成时，要完成两部位的反应：;注意：小环环烃可与溴加成，而所有的环烷烃都不被高锰酸钾氧化，故可用作鉴别。;4.4.3 环烷烃的结构与稳定性;1、拜尔（Baeyer）张力学说： 为解释三、四元环不稳定，而五、六元环稳定的原因，拜尔提出了张力学说，它的基本点是： （1）假设碳原子成环后，原子都处于一个平面上 （2）按照碳原子的正四面体模型，碳碳键之间的夹角为109°28’。;结论：三、四元环为张力环，而五、六元环为无张力环， 故三、四元环不稳定，而五、六元环