中国药科大学有机化学课件—第_二_章烷烃和环烷烃.ppt

第二章烷烃和环烷烃主要内容第一节烷烃第二节环烷烃烷烃分子中的碳都是sp3杂化。

甲烷具有正四面体的结构特征。

当烷烃中的碳原子数大于3的时候,碳链就形成锯齿形状。

烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键。二、烷烃的异构现象（1）两面角伞式锯架式纽曼式（3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析（4）乙烷构象势能关系图2、正丁烷的构象能量构象分布
在达到平衡状态时，各种构象在整个构象中所占的比例称为构象分布。3、丙烷的构象高级烷烃的碳链呈锯齿形4、乙烷衍生物的构象分布三、烷烃的物理性质烷烃熔点的特点
（1）随相对分子质量增大
而增大。
（2）偶数碳烷烃比奇数碳
烷烃的熔点升高值大
（如右图）。
（3）相对分子质量相同的烷
烃，叉链增多，熔点
下降。分子间接触面积大
作用力强烷烃的密度均小于1（0.424-0.780）。烷烃异构体的熔点、沸点规律四、烷烃的化学性质
１、稳定：对强酸，强碱，强氧化剂，强还原剂都不发生反应。
２、烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。（1）甲烷的氯代过渡态理论反应坐标甲烷氯代反应势能图1、第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。
2、第二步反应利于平衡的移动。
3、反应1吸热，反应2放热，总反应放热，所以反应
只需开始时供热。
4、过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似，
所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。
推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。1、该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。
2、该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。
3、无取代基的环烷烃的一氯代反应也可以用相应方法
制备，C(CH3)4的一氯代反应也能用此方法制备。X+CH3-H（3）烷烃氯代反应的选择性3oH烷烃卤代反应时，并不是直接生成中间体自由基，而是先经过一个过渡态。
过渡态与起始态的能量差称为活化能Ea。２、自由基反应自由基的产生自由基的稳定性从母体烷烃生成相应自由基所需要的能量越小，所生成的自由基所携带的能量就越小，自由基就越稳定。共性烷基自由基的稳定性次序为：

3°＞2°＞1°＞CH3经过TS1生成伯自由基所需的活化能较高，而经过TS3生成仲自由基所需的活化能较少，这是因为仲自由基较伯自由基稳定，能量低。实验事实和现象一、环烷烃的分类二、单环烷烃的分类和同分异构单环烷烃的异构现象顺（cis）：两个取代基在环同侧。三、环烷烃的物理性质和化学性质（二）化学性质2、与烯烃类似的性质——小环烷烃的加成（3）加HX：四、环烷烃的结构环烷烃可以看作是数量不等的—CH2—单元连接起来的化合物。但不同环烷烃中的单元—CH2—的燃烧热却因环的大小有着明显的差异。小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。张力学说提出的基础张力学说的内容小环烷烃的结构由此可见：平面式五元环1890年，H.Sachse对拜尔张力学说提出异议。
1918年，E.Mohr提出非平面、无张力环学说。指
出用碳的四面体模型可以组成两种环己
烷模型。(1)环己烷椅式(ChairForm)构象的画法1.有6个a(axial)键，有6个e(equatorial)键。
有C3对称轴。（过中心，垂直于1,3,5平面和2,4,6平面，两平面间距50pm）
3.有构象转换异构体。（K=104-105/秒）a键转变成e键，e键转变成a键；张力能=Enb(非键连作用)+EI(键长)+E(键角)+E(扭转角)
=63.8+0+0+0=22.8KJ/mol-1（1）环己烷船式(Boatform)构象的画法1、1,2,4,5四个碳原子在同一平面内，3,6碳原
子在这一平面的上方。
2、1,2和4,5之间有两个正丁烷似的全重叠,1,6、
5,6、2,3、3,4之间有四个正丁烷似的邻位交
叉。(3)环己烷船式构象的能量分析:3、环己烷的扭船式构象4、环己烷的半椅式构象只能取船型的环己烷衍生物（１）一取代环己烷的构象Go=Ee键构象-Ea键构象=-RTlnK（２）二取代环己烷的构象1,2-二甲基环己烷构象的能差计算对环四个1,3-二直立键0
两个甲基对交叉(0)一个邻交叉
E=43.8=15.2KJmol-1E=3.8KJmol-1顺1,3-二甲基环己烷构象的能差计算E=0(1)反-1-甲基-4-异丁基环己烷(2)顺-1-甲基-4-氯环己烷(3)顺-1,4-二（三级丁基）环己烷Hassel规则1.名称2.顺十氢合萘平面表示法（1）顺十氢合萘（2）反十氢合萘