温州医学院《有机化学》022结构烷性质.ppt
2019年7月2日,温州医学院药学院,第二章 烷烃和环烷烃,Alkane and cycloalkane,2019年7月2日,温州医学院药学院,第三节 结构,一、烷烃的结构,2019年7月2日,温州医学院药学院,键的特点： 成键原子可以绕键轴旋转而键不断裂 旋转的结果改变了分子空间排列 键稳定，键极性低。,2019年7月2日,温州医学院药学院,乙烷 (CH3CH3),2019年7月2日,温州医学院药学院,乙烷的构象可以有无数种。 构象异构体之间能量接近，在室温下可以不断转换 两种极限构象：交叉式和重叠式 交叉式为优势构象。,第四节 构象,一、乙烷的构象,2019年7月2日,温州医学院药学院,2019年7月2日,温州医学院药学院,锯架式(saw horse) ：,交叉式构象,重叠式构象,构象的表示方法,2019年7月2日,温州医学院药学院,纽曼投影式（Newman projections）,交叉式,重叠式,最稳定,最不稳定,2019年7月2日,温州医学院药学院,2019年7月2日,温州医学院药学院,二、丁烷的构象,2019年7月2日,温州医学院药学院,丁烷的C(2)-C(3)键轴旋转所形成的几种最典型构象的纽曼投影式。,对位交叉式,邻位交叉式,部分重叠式,全重叠式,稳定性,高,低,2019年7月2日,温州医学院药学院,丁 烷 构 象 能 量 图,(70%),(30%),2019年7月2日,温州医学院药学院,对位交叉式为优势构象。 直链饱和化合物以锯齿状长链存在。,2019年7月2日,温州医学院药学院,第五节 烷烃的物理性质, C1C4烷烃是气体，C5C17烷烃为液体，C18烷烃为固体 随碳数增加，熔点增加，沸点增加。 随碳数增加，相对密度增加，逐渐接近0.8。,2019年7月2日,温州医学院药学院,沸点,2019年7月2日,温州医学院药学院,在同分异构体中： 直链烷烃沸点异构烷烃沸点 支链数增加，沸点减少 沸点/ 正戊烷(36) 异戊烷(28 ) 新戊烷(9.5 ),2019年7月2日,温州医学院药学院,沸点由分子间作用力大小决定 烷烃是典型的非极性有机化合物，分子间力主要是色散力， 分子间力与分子中原子数目有关 分子间力与分子间的大约接触面积有关 链烷烃分子中碳链呈锯齿状排列 带支链的烷烃，支链阻碍了分子中主链的紧密排列，因此沸点低。,2019年7月2日,温州医学院药学院,熔点,2019年7月2日,温州医学院药学院,色散力，熔点低。 随着碳链的增长而增高。 偶数碳原子的熔点增高幅度比奇数碳原子的要大一些。,2019年7月2日,温州医学院药学院,X-射线衍射测得，偶数碳烷烃在晶体中排列比奇数碳的排列紧密。 分子对称性高，熔点高。 (CH3)4C CH3CH2CH2CH2CH3 -16.6 -129 (CH3)3C-C(CH3)3 CH3(CH2)6CH3 100.7 -56.8,2019年7月2日,温州医学院药学院,溶解度 难溶于水，易溶于有机溶剂。 相似相溶 ：具有相似结构的化合物可以彼此互溶,2019年7月2日,温州医学院药学院,第六节 化学性质,一般情况下，烷烃相当稳定： 不与强酸、强碱及常用的氧化剂、还原剂反应。不易发生离子型反应 可以进行自由基反应,2019年7月2日,温州医学院药学院,三、卤代反应,卤代反应（halogenation）：光照或高温；烷烃的氢原子被卤素原子取代。 卤代反应主要指氯代和溴代反应。,2019年7月2日,温州医学院药学院,400450, CH4:Cl2=10:1，main product: CH3Cl. 400 , CH4:Cl2=0.263:1，main product: CCl4.,（一）甲烷的卤代反应,2019年7月2日,温州医学院药学院,甲烷和氯的混合物在室温和黑暗中，不起反应。 甲烷和氯的混合物放置在日光下，反应进行。 将氯气先用光照射，迅速在黑暗中和甲烷混合，反应进行。 将甲烷先用光照射，迅速在黑暗中和氯气混合，不起反应。 将氯气先用光照射，在黑暗中放置一段时间后，再与甲烷混合，不起反应。 反应产物中有少量乙烷产生。,甲烷的氯代反应有以下实验事实：,2019年7月2日,温州医学院药学院,（二）甲烷卤代的反应机制,化学反应历程：是说明一个化学反应所经历的过程，也就是对每一个化学反应的各个中间步骤的详细描述。,2019年7月2日,温州医学院药学院,烷烃的氯代反应是自由基反应。 反应中间体自由基。 自由基中间体是高活性物种，一旦形成就会连续进行下去直到消亡，故自由基反应是链锁反应。 自由基反应分三步：链引发、链增长和链终止。,1. 自由基链锁反应,2019年7月2日,温州医学院药学院,链增长,链终止,hv or ,2019年7月2日,温州医学院药学院,一级碳自由基,三级碳自由基,二级碳自由基,2. 甲基自由基的结构,2019年7月2日,温州医学院药学院,卤素：F2（活泼）Cl2Br2I2（不反应）,(三) 其他烷烃的卤代反应,1. 几种氢的相对反应活性,75%？,25%？,2019年7月2日,温州医学院药学院,1ºH , 2ºH 的活性：,55%,45%,2019年7月2日,温州医学院药学院,2019年7月2日,温州医学院药学院,3oH,2oH,1oH,V : V : V = 1 : 82 : 1600,烷烃溴代反应的选择性,氯代反应和溴代反应都有选择性，但溴代反应的选择性 比氯代反应高得多。,溴代,2019年7月2日,温州医学院药学院,烷烃中不同氢被氯取代的速度： CH3-H 1º-H 2º-H 3º-H 2. 烷基碳自由基的稳定性为： 3º-R·2º-R· 1º-R··CH3？,DE.,
