[一年级语文]第二章 烷烃 环烷烃3-2.ppt

* Organic chemistry 6th Chapter 02 Li 三、烷烃的结构 Space Filling Model Ball and Stick Model C: sp3 杂化，成 ? 键 （一）拜尔（A.von Baeyer）的张力学说 拜尔的假设：所有的脂环是平面结构。 环烷烃的结构 C: sp3 键角为：109o28‘ 以环丙烷为例： 每个键的弯曲角度为： (109028‘-600)÷2=24044‘ 其他环的弯曲角度 角张力（angle strain）： 环的角度与sp3轨道夹角差别引起的张力 1、电子云并非沿对称轴重叠，所以形成弯曲键。 2、电子云重叠程度小，所以键不稳定，易断裂。 3、成键的电子云分布在两原子的外侧，易受亲电试剂的进攻，而发生亲电加成。 稳定性的顺序 （二）化学键的观点 四. 构象 (comformation) 和构象异构体 C—C单键是可以旋转的 单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列（构象） 不同的构象之间为构象异构关系（一类立体异构现象） 乙烷的两种构象 描述立体结构的几种方式 伞形式 锯架式 Newman投影式 键电子云排斥， von der waals排斥力，内能较高（最不稳定） 乙烷的构象 交叉式构象 扭曲式构象 重叠式构象 staggered conformer skewed conformer eclipsed conformer 原子间距离最远内能较低（最稳定） （有无数个） 小于两个H 的von der waals 半径（1.2?）之和，有排斥力 …… 乙烷构象转换与势能关系图 旋转中须克服能垒——扭转张力 电子云排斥 相邻两H间的von der waals排斥力 一般情况下( T-250oC): 单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。 一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。 丁烷的构象 交叉式（anti） （反交叉式） 部分重叠式 邻位交叉式 （gauche） 全重叠式 邻位交叉式 （gauche） 甲基间距离最远(最稳定) 较不稳定 较稳定 甲基间距离最近 （最不稳定） C H 3 H H H C H 3 H C 2 1 2 3 4 6 0 o C H 3 H H H H H 3 C C H 3 H H H H H 3 C 6 0 o C H 3 H H C H 3 H H 6 0 o 6 0 o C H 3 H H C H 3 H H ?- ?- 丁烷构象转换与势能关系图 其它烷烃的构象 规律: 大基团总是占据反式对位交叉 最稳定 最不稳定 立体异构体： 由原子或基团在空间的排列（或连接）方式不同所产生的异构体（包括构型异构体和构象异构体） 立体异构体、构型异构体与构象异构体 构型异构体 不可转换 理论上可分离 构象异构体 可通过单键旋转转换 一般无法分离 环烷烃的构象 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 Newman投影式 所有C-H 键均为重叠式构象，有扭转张力 平面型 环十四烷 658.6 环十五烷 659.0 环辛烷 663.8 环壬烷 664.6 环癸烷 663.6 环戊烷 664.0 环己烷 658.6 环庚烷 662.4 环丙烷 697.1 环丁烷 686.1 C5 ? C7 C12 ? C8 ? C11 C3 C4 大环 普通环 中环 小环 每个CH2的燃烧热 (KJ/mol) 每个CH2的燃烧 (KJ/mol) 对比：开链烷烃每个CH2的燃烧热：658.6 KJ/mol 环烷烃的燃烧热数据 环的大小与稳定性 环丁烷的构象 若为平面型分子 稳定构象 角张力 扭转张力 角张力稍增加, 扭转张力明显减小 90o 重叠式构象 扭曲式构象 88o 3. 环戊烷的构象 4. 环己烷的结构及构象 如果环己烷的 6 个碳原子在同一平面上: 将有角张力 将有扭转张力 偏离109.5o C-H 重叠 环己烷不是平面型分子 环己烷碳架是折叠的 椅式构象 (chair form) 船式构象 (boat form) C2, C3, C5, C6 共平面 两者互为构象异构体 椅式构象 H~H之间距离均大于H的Van der Waal’s半径之和（2.