第02章_烷烃和环烷烃.ppt

第二章烷烃和环烷烃碳氢化合物：仅由碳和氢组成的化合物，简称烃.一、通式和同系物
烷烃分子组成通式:CnH2n+2二．构造异构C5H12：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷三、饱和碳原子和氢原子的分类
烷烃中的碳原子按照与它直接连接的其他碳原子的个数不同，可分为伯、仲、叔、季碳原子。如：四、命名如：CH3CH2CH3丙烷CH3(CH2)10CH3十二烷（二）系统命名法(IUPAC法)
直链烷烃的系统命名法同普通命名法，只是不写“正”；含支链的烷烃则可看作直链烷烃的烷基取代的衍生物。
甲基(Me)２、系统命名法要点：
（1）选主链：选择含取代基最多的碳链为主链
（2）编号：从靠近取代基一端开始，尽量使小的基团具有最低位次。
（3）命名：用二、三、四等大写数字表示相同的取代基的个数；各取代基的位次都应标出，且各位次的数字之间用“,”隔开；取代基的位次与名之间用“—”连接起来，写在母体化合物的名称前面。3-乙基己烷主链上连有不同的取代基，应按按“次序规则”将取代基先后列出，较优基团应后列出。
主要烷基的优先次序是：
叔丁基>异丙基>异丁基>丁基>丙基>乙基>甲基。
含复杂支链的烷烃五、结构甲烷分子的形成过程σ键性质的特点：成键原子可沿键轴“自由”转动；键的稳定性高。键的极化度小。乙烷的结构
甲烷分子为正四面体的构型，随着碳链的增长，高级烷烃固态是呈锯齿状。（二）构象乙烷的两种典型的构象——交叉式和重叠式，常用两种三维式表示，即锯架式和Newman投影式。（2）重叠式构象
（二）正丁烷的构象稳定性次序：对位交叉式>邻位交叉式>部分重式>
全重叠式在化学反应中，分子不一定以优势构象参与反应。
影响构象稳定性的因素除了扭转张力和范德华斥力外，有时还有偶极-偶极相互作用以及氢键的影响，在这些情况下，分子优势构象不一定都是对位交叉式。
IUPAC规定的表示构象的方法中，对位交叉称反叠式，邻位交叉称顺错式，部分重叠称反错式，全重叠称顺叠式。六、物理性质取决于它们的结构和分子间的作用力范德华引力（伦敦力、色散力）
相反偶极之间的微小作用力，在极性与非极性分子中均存在
有加和性
只能在近距离内有效作用
范德华吸引力的影响随分子复杂性增加而增强

氢键氢原子和电负性较大而原子半径较小的原子X形成共价键时，电子云偏向于该原子，导致氢核几近裸露。裸氢核受到另一分子中带有部分负电荷Y的强烈吸引形成氢键。
具有饱和性和方向性
弱于共价键，键能约20KJ/ml

FHFH（1）物态
常温常压下，甲烷至丁烷是气体，戊烷至十七烷是液体，十八烷以上是固体。
（2）沸点
正烷烃的沸点随碳数增多而规律性的升高。在同碳数的碗烃异构体中，支链越多，沸点就降低越多。
主要决定因素：分子间引力的大小。正烷烃的熔点随碳数增多而升高，而变化不如沸点有规则。取代基对称性较好的烷烃比直链烷烃高。含偶数碳原子的正烷烃熔点比含奇数碳的正烷烃高。
原因：对称性较好，晶格排列越紧密，分子间作用力增大。
（4）密度
烷烃是有机化合物中密度最小的一类化合物，都小于1g.cm-3。
（5）溶解度
烷烃易溶于非极性、或极性较小的有机溶剂。而难溶于水和其它强极性溶剂。
相似相溶。七、烷烃的化学反应2、卤代反应的机理链增长：延续自由基、形成产物CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl
·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·
CH2Cl2+Cl··CHCl2+HCl
·CHCl2+Cl2CHCl3+Cl·
CHCl3+Cl··CCl3+HCl
·CCl3+Cl2CCl4+Cl·对一些实验事实的解释3、烷基自由基的结构4、反应热
在标准状态下，反应物和产物的热焓差（ΔH）
就是反应热。5、活化能、过渡态和决定反应速度的步骤[CH3····H····Cl]≠对于一个多步反应，活化能最高的一步反应速度最慢，是决定反应速度的步骤。故在甲烷氯代反应中，链增长的第一步是决速步骤。
活化能Ea和反应热ΔH之间没有直接的联系，不能从ΔH预测形成过渡态的Ea的大小。

6、卤素的相对反应活性
甲烷的氟代、氯代、溴代、碘代的链增长的第一步的活化能，分别为4.0、16.7、77.7、140.0kJ/mol
故卤素的相对反应活性次序如下：
F2＞Cl2＞Br2＞I27、其它烷烃的卤代反应和烷基自由基的相对稳定性溴代反应3、根据离解能大小比较，自由基相对稳定性的次序为:
(CH3)3C·>(CH3)2CH·>CH3CH2·>CH3·
叔(3°)仲(2°)伯(1°)甲基自由基8、卤素对氢的反应选择性（二）氧化与燃烧（三）热裂反应第二节环烷烃双环或多环环烷烃中，两环共用１个碳原子称螺环烷烃，共用碳原子称螺原子。含一个螺原子的称单螺环烷烃。
两环间共用２个或２个以上的碳原子称桥环烷烃，共用碳原子称桥头碳原子（简称桥原子）（二）同分异构构造