中国药科大学有机化学烷烃和环烷烃专家讲座.pptx

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碳都是sp3杂化。甲烷含有正四面体结构特征。当烷烃中碳原子数大于3时候,碳链就形成锯齿形状。烷烃中碳氢键和碳碳键都是σ键。二、烷烃异构现象（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能量分析（4）乙烷构象势能关系图2、正丁烷构象能量构象分布在到达平衡状态时，各种构象在整个构象中所占百分比称为构象分布。3、丙烷构象高级烷烃碳链呈锯齿形4、乙烷衍生物构象分布三、烷烃物理性质烷烃熔点特点（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熔点升高值大（如右图）。（3）相对分子质量相同烷烃，叉链增多，熔点下降。分子间接触面积大作用力强烷烃密度均小于1（0.424-0.780）。烷烃异构体熔点、沸点规律四、烷烃化学性质１、稳定：对强酸，强碱，强氧化剂，强还原剂都不发生反应。２、烷烃多数反应都是经过自由基机理进行。（1）甲烷氯代过渡态理论反应坐标甲烷氯代反应势能图1、第一步反应活化能比较大，是速控步骤。2、第二步反应利于平衡移动。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、过渡态结构与中间体（中间体是自由基）相同，所以过渡态稳定性次序与自由基稳定性次序一致。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宜试验室制备。2、该反应能够用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不宜制备二氯甲烷和三氯甲烷。3、无取代基环烷烃一氯代反应也能够用对应方法制备，C(CH3)4一氯代反应也能用此方法制备。X+CH3-H（3）烷烃氯代反应选择性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。过渡态与起始态能量差称为活化能Ea。２、自由基反应自由基产生自由基稳定性从母体烷烃生成对应自由基所需要能量越小，所生成自由基所携带能量就越小，自由基就越稳定。共性烷基自由基稳定性次序为：3°＞2°＞1°＞CH3试验事实和现象一、环烷烃分类二、单环烷烃分类和同分异构单环烷烃异构现象顺（cis）：两个取代基在环同侧。三、环烷烃物理性质和化学性质（二）化学性质2、与烯烃类似性质——小环烷烃加成（3）加HX：四、环烷烃结构环烷烃能够看作是数量不等—CH2—单元连接起来化合物。但不一样环烷烃中单元—CH2—燃烧热却因环大小有着显著差异。小环(C3～C4)；普通环(C5～C7)；中环(C8～C11)；大环(≥C12)。张力学说提出基础张力学说内容小环烷烃结构由此可见：平面式五元环1890年，H.Sachse对拜尔张力学说提出异议。19，E.Mohr提出非平面、无张力环学说。指出用碳四面体模型能够组成两种环己烷模型。(1)环己烷椅式(ChairForm)构象画法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碳原子在这一平面上方。2、1,2和4,5之间有两个正丁烷似全重合,1,6、5,6、2,3、3,4之间有四个正丁烷似邻位交叉。(3)环己烷船式构象能量分析:3、环己烷扭船式构象4、环己烷半椅式构象只能取船型环己烷衍生物（１）一取代环己烷构象Go=Ee键构象-Ea键构象=-RTlnK（２）二取代环己烷构象1,2-二甲基环己烷构象能差计算对环四个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