[理学]大学有机化学课件 第 2 章 烷烃.ppt

UIUC 第二章 烷烃和环烷烃 第一节 烷烃 一、烷烃的同系物和分子通式 二、构造异构 三、饱和碳原子和氢原子的分类 四、命名 五、结构 六、物理性质 七、化学性质（一）氧化和燃烧；（二）热裂反应；（三）卤代反应 八、烷烃卤代反应的反应机理 （一）甲烷卤代反应的反应机理； （二）甲烷卤代反应过程中的能量变化； （三）烷烃卤代反应的影响因素； 二、构造异构 丁烷 熔点 -138℃ 沸点 -0.5℃ 异丁烷 熔点 -160℃ 沸点 -12℃ 四、烷烃的命名 （二）系统命名法 1、直链烷烃：和普通命名法相同。 2、支链烷烃：命名时可将其看作直链烷烃的取代衍生物 烷烃结构总结 （三）烷烃的构象 （3）构象稳定性及优势构象 稳定性：交叉式＞重叠式 优势构象：“交叉式”。 2、正丁烷的构象 七、烷烃的化学性质 （一）氧化和燃烧 燃烧热 (二) 裂化反应 （三）卤代反应 注意 （1）需在光照或加热下才能发生。 （2）卤代一般得到多种卤代产物的混合物，很难得到单一的产物。 八、 烷烃卤代反应的反应机理 注意 2、烷基自由基的的电子结构及稳定性 sp2杂化，单电子在p轨道上。 2、活化能和过渡态 过渡状态理论 1、不同类型氢原子的相对反应活性及理论解释 活性规律为： 30H ＞ 20H＞10H＞H-CH3 （1）根据烷基自由基的稳定性解释 生成烷基自由基的一步决定整个反应的反应速度。烷基自由基的相对稳定性为：叔自由基＞仲自由基＞伯自由基＞甲基自由基 。 所以，活性规律为：叔＞仲＞伯＞甲烷 2、卤素对烷烃的相对反应活性及理论解释 F2 Cl2Br2I2 不同卤素对不同类型氢的选择性则与此顺序不同。如：溴的反应活性不及氯，但溴对活泼氢原子确有更高的选择性。 氯代为：3。H∶2。H ∶ 1。H=5 ∶ 3.8 ∶ 1; 溴代为：3。H ∶ 2。H ∶ 1。H=1 600 ∶ 82 ∶ 1。 （1）卤素反应活性的理论解释 （2）卤素选择性的理论解释 不同X反应时对活泼氢原子的选择性： —— F2＜Cl2＜Br2＜I2 溴生成不同自由基时活化能差别大，活化能差别大意味着两个反应速率差别大。 一般规律：活性小的试剂有较强的选择性。 4.2kj/mol 14kj/mol 14kj/mol 12.6kj/mol 氯代能量变化 溴代能量变化 35KJ/mol 21KJ/mol 44KJ/mol 30KJ/mol 练习：下述制备，用Cl2还是用Br2？ ② X ① CH3 X CH3 Br2 Cl2 1、根据燃烧热，解释物质的稳定性。 2、根据△H(反应热)，解释反应的难易。 3、自由基的稳定性： 30R?＞20R?＞10R?＞CH3? 用离解能解释——生成自由基，所需能量越低，即自由基所含能量越低，故越稳定。 燃烧越热高，说明体系能量越高，越不稳定。 △H =断键键能-成键键能 (-)—放热反应；(+)—吸热反应 放热反应容易进行 谢 谢 大 家 全重叠式 side view end view 部分重叠式 side view end view 丁烷构象能量图 六、 烷烃的物理性质 （一）分子间作用力 1、氢键：氢原子与原子半径相对较小且带有未共享电子对的原子（O，N，F等）间，可以通过空间发生场相互作用，形成氢键。这是裸露的氢原子核与富电子的孤对电子之间发生的静电吸引作用，但具有方向性和饱和性（下图）。 2、范德华力 取向力：发生在极性分子和极性分子之间。 诱导力：发生在极性分子和极性分子，或极性分子和非极性分子之间。 色散力：非极性分子之间的作用力。是由于“瞬时偶极矩”而产生的。 水的（分子间）氢键 极性分子的取向 （二）物理性质 ①是鉴定有机物的依据；②体现同系物的变化规律。 2、沸点(b.p.) ①随含C数增加，沸点升高； ②随含C数增加，沸点升高趋势渐缓； ③支链烷烃的沸点，小于直链。 解释：①烷烃是非极性分子，分子间作用力——色散力。 ②色散力与分子质量成正比。 ③CH2在不同分子中，引起的质量增加率不同。 ④支链增多，分子不易彼此靠近。 ——物质蒸汽压达到外压时的温度。 (甲)-161.7℃；(乙)-88.6℃ (戊)36.1℃ ；(己)68.7℃ (异戊烷)29.9℃ 1、物理状态：C1~C4为气体； C5~C16为液体； C17以上为固体。 b.p. 含C数 3、熔点(m.p.) ①偶奇数各循一条变化轨迹，偶数较高。 ③结构对称的烷烃其熔点高。 解释：除分子间引力外，