第二章-烷烃和环烷烃-自由基取代反应(修正).pptVIP

椅式构象中的竖键和横键 椅式构象中有两种类型的碳氢单键 axis 竖键 横键 椅式构象的相互转化 通过环上碳碳单键的旋转，可以从一种椅式构象转变为另一种椅式构象。翻环后，原来处于高位的碳原子全部变为低位，原来处于低位的碳原子全部变为高位； 经过翻环后，环上氢原子对于环平面的朝向不变，原来环上的竖键全部变为横键，横键全部变为竖键。 椅式构象的画法： 烷烃的物理性质 有机化合物的物理性质： 沸点、熔点、密度、溶解度、光谱性质等。有机化合物的物理性质取决于其结构和分子间作用力。 分子间作用力（Intermolecular Forces） 主要包括： a. 偶极—偶极吸引力（dipole-dipole forces） b. 色散力（the London dispersion force） c. 氢键（hydrogen bonding） a. 偶极—偶极吸引力（dipole-dipole forces） 极性分子具有永久偶极矩。 液体蒸发需克服分子间吸引力，因此强极性化合物具有较高的沸点和较大的蒸发热。 b. 色散力（the London dispersion force） 色散力存在于非极性分子之间。 色散力来源于由邻近分子诱导而产生的瞬间偶极矩。色散力的大小由分子的接触面积决定，分子的接触面积越大，色散力越显著。 c. 氢键（hydrogen bonding） 氢键是一种特别强的偶极—偶极吸引力。与氧原子、氮原子、氟原子相连的氢原子可参与氢键的形成。 氢键对有机化合物的物理性质有显著影响。具有相同尺寸和相同分子量的化合物，能形成分子间氢键的化合物的沸点高很多。 烷烃的沸点（boiling point，bp）： 含C1—C4的烷烃在通常条件下为气体，含C5—C17的直链烷烃为液体。 直链烷烃的沸点随分子中碳原子数增加而升高。 烷烃为非极性分子，分子间仅有色散力。 环烷烃比相应的直链烷烃沸点略高。 直链烷烃异构体比含支链的烷烃异构体沸点高。 分子表面积越大（接触面积越大），则分子间色散力越强，沸点越高。 烷烃的熔点（melting point，mp）： 熔点不仅和分子间作用力有关，还与分子在晶格中堆积的紧密程度有关。 直链烷烃的熔点随碳原子数的增加而升高。 含偶数碳原子的直链烷烃比奇数碳原子的烷烃熔点升高幅度要大 同分异构体中，对称性越高的分子，在晶格中越可以紧密地排列，因而熔点越高。 烷烃的溶解度（solubility）： 溶解（solvation）：溶剂与溶质的相互作用，造成溶质在溶剂中的稳定化存在。 “相似相溶”（Like dissolves like）。 a. 极性分子溶于极性溶剂 烷烃为非极性分子，不溶于极性很大的溶剂如水，溶于低极性有机溶剂如苯、四氯化碳等。 b. 非极性分子不溶于极性溶剂，溶于非极性溶剂。 烷烃的相对密度（density）： 烷烃是所有有机化合物中密度最小的一类化合物，密度均小于1。 随分子量的增加，烷烃的密度略有增大。 烷烃与水的混合物将分为两层。 （烷烃在上层，水在下层） 烷烃的化学反应 结构：烷烃仅含C－H和C－C非极性?键，且键能较高。 化学性质：稳定性高，通常与强酸、强碱、氧化剂或还原剂不发生反应。 反应条件强烈时（高温、超酸、强氧化剂）或有催化剂存在的条件下，也能发生反应。 1. 部分氧化（partial oxidation） 结构决定性质！ 2. 完全氧化（complete oxidation） 燃烧热（heat of combustion）：标准状态下1 mol烷烃完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量（kJ/mol） 支链烷烃比相应的直链烷烃燃烧热小、内能低，更稳定。 利用燃烧热可比较相关分子的稳定性 3. 裂解反应（cracking, pyrolysis） 发生碳碳键、碳氢键的断裂，生成小分子烃类。所需条件：隔绝空气、高温高压或相对较低的温度和压力加催化剂。 在几环和某烷间插入方括号，用阿拉伯数字标出每一条桥上的碳原子数（不包括桥头碳原子），数字由大到小排列。 编号：从一个桥头碳原子开始，沿最长的桥到第二个桥头碳原子，再从次长的桥回到第一个桥头，最后给出最短的桥编号。并使取代基位次最小。 8-甲基二环[3.2.1]辛烷 8-甲基二环[4.3.0]壬烷 桥头碳 桥头碳 结构 structure 1.烷烃的结构 烷烃分子中碳碳?单键特征: 成键时两原子轨道重叠程度大，键较牢固； 成键轨道沿键轴对称分布，任一成键原子轨道围绕键轴旋转时不会改变两原子轨道的重叠程度, 即?键可“自由旋转”。 2.小环烷烃的结构 小环（三、四元环）不稳定 常见环（五、六元环）稳定 Baeyer角张力（angle strain）学说 （不科学！） 假定环烷烃所有碳原子共平面，为正多边形（前提错！），计算环上碳原子