烷烃和环烷烃自由基取代
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。
第五节 物理性质
外 观: 状态 颜色 气味
物理常数: 沸点(bp) 折光率(n) 密度(D)
熔点(mp) 旋光度[α]λt 溶解度
偶极矩(μ) 光谱特征
一、分子间作用力
物 理 性 质
结构
沸点大小取决于微弱的范德华力
烷烃沸点的特点
(1)沸点一般很低。 (非极性,只有色散力)
(2)随相对分子质量增大而增大。 (运动能量增大,范德华引力增大)
注意与熔 点特点区 别
(3)相对分子质量相同、叉链多、沸点低。 (叉链多,分子不易接近)
bp:36℃
分子间接触面积小 作用力弱
分子间接触面积大 作用力强
σ键的定义
在化学中,将两个轨道沿着轨道对称轴方向重叠 形成的键叫σ键。
σ键的特点
1、电子云可以达到最大程度的重叠,所以比较牢固 。 2、σ键旋转时不会破坏电子云的重叠,所以σ键可
以自由旋转。
二. 小环烷烃的结构
张力学说的内容
当碳原子的键角偏离109°28′时, 便会产生一种恢复正常键角的力量。这 种力就称为张力。键角偏离正常键角越 多,张力就越大。
(2)、取代环己烷的构象
(1)一取代环己烷的构象 (2)二取代环己烷的构象 (3)多取代环己烷的构象
2). 环己烷的船式构象(一般了解)
(1) 环己烷船式 (Boat form) 构象的画法
锯架式
纽曼式
(2) 环己烷船式构象的特点:
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)开链烷烃命名(选主链;编号;命全名 )
(3)环烷烃命名
1)单环烃
2)稠环烃
例如
三环[3.2.1.02,4 ]辛烷
第三节 结 构
一、 烷烃的结构特征
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。
小环烷烃的结构
实际上,在三元环及四元环中,碳碳键并不 是沿键轴方向重叠的σ键。而是一种非“正规”的 单键,成键的强度较弱,因而容易发生断裂。
由此可见:
( 1 ) 键的重叠程度小,稳定性下降 。
( 2 ) 电子云分布在两核连线的外侧,增加了试 剂进攻的可能性,故具有不饱和烯烃的性质
。
1、预习烷烃构象、烷烃和 环烷烃性质;
见书 P60实例
分子间作用力
(影响物理性质重要 因素)
色散力(又称范德华力)
氢键(影响沸点、溶解 偶极-偶极力
(瞬时偶极,有加和性,和分子间距离有关) 性、生物大分子结构)
(极性性分子之间)
烷烃是非极性分子,分子间只有微弱的色散力相互吸引。
二、沸点、熔点、相对密度和溶解度
() 沸点(boiling point,简写bp)
有机化合物的异构现象 构造异构体
碳架异构体 位置异构体 官能团异构体 互变异构体
同分异构体 (结构异构体)
立体异构体
几何异构体 构型异构体
旋光异构体
交叉式构象 构象异构体
重叠式构象
分子式相同, 结构不同的化合物称为同分异构体, 也叫结构异构体。
烷烃的异构现象
(一)碳架异构体 (二)构象异构体 (三)旋光异构体
锯架式
纽曼式
2) 环己烷椅式构象的特点
1. 有6个a (axial) 键,有6个e (equatorial)键。 2. 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) 4. 环中相邻两个碳原子均为邻交叉。
a键转变成e键,e键转变成a键; 环上原子或基团的空间关系保持。
bp:9.5℃
(二)熔点(melting point,简写mp)
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。
(3)相对分子质量相同的烷 烃异构体,分子越对称, 分子在晶格中排列越紧 密,熔点越高。
熔点高低取决于分 子间作用力和晶格 堆积的密集度
偶数碳
构象
一个已知构型的分子,仅 由于单键的旋转而引起分 子中的原子或基团在空间 的特定排列形式称为构象 。
构象异构体
单键旋转时会产生 无数个构象,这些 构象互为构象异构 体(或称旋转异构 体)。
第二节
命名
1. 碳的级
2. 普通命名法
3. 系统命名法
( P44 表2-2,课后熟悉英文名称)
(1)烷基命名
烷烃和环烷烃自由基取代
教学目的要求
1、掌握烷烃同系列及构造异构,环己烷的构象;烷烃 和环烷烃命名法。σ键的形成和特点.
2、熟悉烷烃的熔点、沸点的变化规律烷烃卤代反应, 自由基的稳定性顺序。小环烷烃的结构特点及化学 性质.
3、了解常见烷烃及烷烃分类。
难点:构象
第一节 分类、异构
1、分类 2、烷烃的异构现象
能 量
旋转角
高级烷烃的碳链呈锯齿形
由于分子主要以交叉式构象的形式存在, 所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。
四元环
3、环烷烃的构象 (1)环丙烷、环丁烷和环戊烷的构象
平面式
折叠式 转换能量 E = 6.3 KJmol-1
五元环
信封式
半椅式
(2) 环己烷的构象 1)椅式构象(优势构象)
(1) 环己烷椅式(Chair Form)构象的画法
如:
乙二醇
2-氯乙醇
注意:在化学反应中,分子不一定都 以优势构象参与反 应,影响构象稳定行 因素 除了扭转张力和范德华 力外 ,还可能有偶极-偶极相互作用和氢键等影响
2、正丁烷的构象
正丁烷的构象比较乙烷要较为复杂一些。 正丁烷的极端典型构象有四种:
全重叠式 邻位交叉 部分重叠式 对位交叉式
正丁烷的构象势能关系图
奇数碳
烷烃异构体的熔点、沸点规律
支链较多的烷烃:沸点低(分子间接触面积小)
对称性高的烷烃:熔点高(主要原因:分子在晶格 中排列紧密)
正戊烷
bp
2、作业:P45 2.5; P48 2.7
第四节 构 象
1、 乙烷的构象
(1) 表示方法
重叠式构象
交叉式构象
伞式
锯架式
纽曼式
伞式,锯架式与纽曼式的画法也适合于其它有机化合物
(2)乙烷构象势能关系 图
(3)乙烷衍生物的构象
分子优势构象不一定都是对位交叉。大多数分子主要以交 叉式构象的形式存在;但在乙二醇和2-氯乙醇分子中,由 于可以形成分子内氢键,主要是以邻交叉构象形式存在。