[自然科學(xué)]2013第2章 脂肪烴和脂環(huán)烴.ppt

1 第2章脂肪烴和脂環(huán)烴 天然氣 甲烷 主要成分 乙烷 少量 丙烷 少量 2 碳?xì)浠衔飄ydrocarbon 開鏈烴 烴 環(huán)烴 脂環(huán)烴aliphaticcyclicHydrocarbon 脂肪烴aliphatichydrocarbons 芳香烴aromatichydrocarbon 烷烴 alkane 烯烴 alkene 炔烴 alkyne 3 2 1同系列和異構(gòu)現(xiàn)象 烷烴通式 CnH2n 2 名稱分子式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式甲烷CH4CH4乙烷C2H6CH3CH3丙烷C3H8CH3CH2CH3 飽和烴 saturatedhydrocarbons 4 烯烴通式 CnH2nCnH2n 2 不飽和度 unsaturateddegree 名稱分子式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式乙烯C2H4CH2 CH2丙烯C3H6CH3CH CH21 丁烯C4H8CH3CH2CH CH21 3 戊二烯C4H6CH2 CH CH CH CH32 4 己二烯C6H10CH3CH CH CH CH CH3 5 炔烴通式 CnH2n 2 名稱分子式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式乙炔C2H2HC CH丙炔C3H4CH3C CH1 丁炔C4H6CH3CH2C CH 同系列 analog 含有不同碳原子數(shù)的烴同系物 analogous 同系列中的每個(gè)成員 6 正丁烷異丁烷b p 0 5 m p 138 3 b p 11 7 m p 159 4 分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物則稱為同分異構(gòu)體 分子中各原子的連接方式和順序稱為構(gòu)造 由于分子中各原子的連接方式和順序不同產(chǎn)生的異構(gòu)稱為構(gòu)造異構(gòu) constitutionalisomerism 烷烴中的構(gòu)造異構(gòu)都是由于碳的連接順序不同而產(chǎn)生的 這樣的異構(gòu)體又稱骨架異構(gòu) carbonskeletonisomerism 7 8 正戊烷異戊烷新戊烷b p36 1 b p29 9 b p9 4 m p 129 8 m p 159 8 m p 16 8 9 10 烷烴的可能構(gòu)造異構(gòu)體數(shù)目 11 12 官能團(tuán)位置異構(gòu) positionisomerism 13 官能團(tuán)異構(gòu) functionalgroupisomerism 14 2 2命名 普通命名法 對(duì)于十個(gè)碳以內(nèi)的脂肪烴 碳數(shù)用天干 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸表示 十一個(gè)碳及多于十一個(gè)碳的用數(shù)字表示 飽和烷以 烷 字結(jié)尾 相應(yīng)的碳數(shù)放在 烷 字之前 正 n 表示直鏈 異 iso 表示具有 CH3 2CH 結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體 新 neo 表示具有 CH3 3CCH2 結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體 15 正烷烴的名稱構(gòu)造式中文名英文名CH4甲烷methaneCH3CH3乙烷ethaneCH3CH2CH3丙烷propaneCH3 CH2 2CH3 正 丁烷n butaneCH3 CH2 3CH3 正 戊烷n pentaneCH3 CH2 4CH3 正 己烷n hexaneCH3 CH2 5CH3 正 庚烷n heptaneCH3 CH2 6CH3 正 辛烷n octaneCH3 CH2 7CH3 正 壬烷n nonaneCH3 CH2 8CH3 正 癸烷n decaneCH3 CH2 9CH3 正 十一烷n undecaneCH3 CH2 10CH3 正 十二烷n dodecaneCH3 CH2 11CH3 正 十三烷n tridecaneCH3 CH2 12CH3 正 十四烷n tetradecaneCH3 CH2 13CH3 正 十五烷n pentadecaneCH3 CH2 14CH3 正 十六烷n hexadecaneCH3 CH2 15CH3 正 十七烷n heptadecane 正 n 表示直鏈烷烴 可以省略 16 構(gòu)造式中文名英文名CH3 CH2 16CH3 正 十八烷n octadecaneCH3 CH2 17CH3 正 十九烷n nonadecaneCH3 CH2 18CH3 正 二十烷n icosaneCH3 CH2 19CH3 正 二十一烷n henicosaneCH3 CH2 20CH3 正 二十二烷n docosaneCH3 CH2 28CH3 正 三十烷n triacontaneCH3 CH2 29CH3 正 三十一烷n hentriacontaneCH3 CH2 30CH3 正 三十二烷n dotriacontaneCH3 CH2 38CH3 正 四十烷n tetracontaneCH3 CH2 48CH3 正 五十烷n pentacontaneCH3 CH2 58CH3 正 六十烷n hexacontaneCH3 CH2 68CH3 正 七十烷n heptacontaneCH3 CH2 78CH3 正 八十烷n octacontaneCH3 CH2 88CH3 正 九十烷n nonacontaneCH3 CH2 98CH3 正 一百烷n hectaneCH3 CH2 132CH3 正 一百三十四烷n tetratriacontanehectane 17 1oH2oH3oH1oC2oC3oC4oC 伯 仲 叔 季 支鏈烷烴的命名 伯 一級(jí) 碳 primarycarbon仲 二級(jí) 碳 secondarycarbon叔 三級(jí) 碳 tertiarycarbon季 四級(jí) 碳 quaternarycarbon 18 primarysecondarytertiary 19 碳原子和氫原子的類型 烷烴分子中的碳原子 按照它們所連的碳原子數(shù)目的不同 可分為四類只連一個(gè)碳原子的稱為伯碳原子 通常用 表示連有兩個(gè)碳原子的稱為仲碳原子 常用 表示連有三個(gè)碳原子的稱為叔碳原子 常用 表示連有四個(gè)碳原子的稱為季碳原子 常用 4 表示 20 取代基的命名 取代基 取代基是取代有機(jī)化合物中氫原子的基團(tuán) 21 22 系統(tǒng)命名法與IUPAC命名法 選擇一條含碳數(shù)最多的碳鏈為主鏈 稱 某烷 并以此作為母體 主鏈碳原子的編號(hào)從靠取代基或支鏈最近的一端開始 依次用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)出 命名時(shí) 將取代基放在母體前稱 某基某烷 如果主鏈帶有幾個(gè)相同的取代基 則可以將它們合并 在基團(tuán)名稱前用 一 二 三 四 數(shù)字表明取代基的數(shù)目 取代基的位次用阿拉伯?dāng)?shù)字表示 數(shù)字之間用逗號(hào) 隔開 阿拉伯?dāng)?shù)字和漢字之間用短線 隔開 烷烴的名法 InternationalUnionofPureandAppliedChemistry 23 注意 相同位次的相同取代基也要標(biāo)出取代基的位次 有多少個(gè)取代基就有多少個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字表明位次 如果取代基不同 則按 次序規(guī)則 排列順序 較優(yōu)基團(tuán)放在后面 IUPAC命名法中取代基按首位字母順序排列 書寫的時(shí)候 4 乙基辛烷2 7 二甲基 3 6 二乙基辛烷4 methyloctane3 6 diethyl 2 7 dimethyloctane 異丙基 在IUPAC命名中使用 支鏈多 支鏈少 24 次序規(guī)則SequenceRule 1 將各取代基的原子按原子序數(shù)大小排列 大者為較優(yōu)基團(tuán) 有機(jī)化合物中常見的元素其順序由大到小排列如下 I Br Cl S P F O N C D H 2 如果兩個(gè)基團(tuán)的第一個(gè)原子相同 則比較與它相連的其它原子 比較時(shí) 按原子序數(shù)排列 先比較最大的 若仍相同 再依次比較第二 第三個(gè)原子 如 CH2Cl與 CHF2 第一個(gè)均為碳原子 再按順序比較與碳相連的其它原子 在 CH2Cl中為 C Cl H H 在 CHF2中為 C F F H Cl F 故 CH2Cl CHF2 根據(jù)這一規(guī)則 一些常見烷基的優(yōu)先次序?yàn)?甲基 乙基 丙基 丁基 戊基 異戊基 異丁基 新戊基 異丙基 仲丁基 叔丁基 3 含有雙鍵或叁鍵的基團(tuán) 可認(rèn)為連有兩個(gè)或三個(gè)相同的原子 25 在英文名稱中 一 二 三 四 數(shù)字相應(yīng)用詞頭 mono di tri tetra 表示 取代基列出的順序按取代基名稱第一個(gè)字母的字母排列順序先后列出 簡(jiǎn)單的取代基英文數(shù)字詞頭不參加字母順序排列 這是我國(guó)系統(tǒng)命名法與IUPAC命名法的不同之處 讀者在閱讀外文文獻(xiàn)時(shí)應(yīng)注意 2 3 5 三甲基己烷2 7 8 三甲基癸烷2 3 5 trimethylhexane2 7 8 trimethyldecane 26 如果主鏈上連有不同的取代基且距碳鏈兩端的距離都相同時(shí) 則按 次序規(guī)則 排列出基團(tuán)的順序 編號(hào)時(shí)使較大 或較優(yōu) 基團(tuán)號(hào)數(shù)為大 編號(hào)的時(shí)候 3 甲基 5 乙基庚烷4 乙基 6 異丙基壬烷 27 如支鏈上還有取代基時(shí) 則從與主鏈直接相連的碳開始 選擇支鏈中最長(zhǎng)的碳鏈依次進(jìn)行編號(hào) 按系統(tǒng)命名法將支鏈命名并用括號(hào)括起來 將這個(gè)取代基的位次及名稱放在母體之前 28 烯烴和炔烴的命名 選擇含有不飽和鍵的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈 從不飽和鍵距碳端最近的一端開始編號(hào) 使不飽和鍵的位次為最小 在滿足不飽和鍵位次最低的前提下 使取代基的位次盡可能小 29 命名時(shí) 根據(jù)碳原子的數(shù)目 稱 某烴 如果是烯烴 結(jié)尾是 某烯 如果是炔烴 結(jié)尾是 某炔 將不飽和鍵編號(hào)小的碳原子位次標(biāo)在母體之前 取代基的位次和名稱寫在最前面 表示方法與烷烴相同 4 乙基 3 丙基 1 己炔3 甲基 2 乙基己烯4 ethyl 3 propyl 1 hexyne2 ethyl 3 methyl 1 hexene 30 如果不飽和鍵的位置在1位 在不引起誤會(huì)的情況下 阿拉伯?dāng)?shù)字 1 可以省略 3 甲基丁烯3 甲基 1 丁烯 31 對(duì)于含有多個(gè)不飽和鍵的化合物 應(yīng)選擇含有不飽和鍵最多的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈 如果含有兩個(gè)雙鍵 稱 某二烯 如果含有三個(gè)雙鍵 稱 某三烯 如果是兩個(gè)叁鍵 稱 某二炔 命名時(shí)每個(gè)不飽和鍵的位次都用阿拉伯?dāng)?shù)字表示 并放在名稱之前 3 丁基 1 5 己二烯5 甲基 1 3 6 庚三烯3 butyl 1 5 hexadiene5 methyl 1 3 6 heptatriene 2 5 庚二炔2 5 heptadiyne 32 如果分子內(nèi)同時(shí)含有雙鍵和叁鍵 命名為烯炔 碳原子數(shù)目在 烯 字前表示 編號(hào)時(shí)從距不飽和鍵最近的一端開始 如果雙鍵和三鍵距兩端的距離都相同 則使雙鍵的位次為小 2 辛烯 6 炔oct 2 en 6 yne 3 戊烯 1 炔6 甲基 1 庚烯 4 炔pent 3 en 1 yne6 methyl hept 1 en 4 yne 使雙鍵的位次為小 33 non 1 en 8 yne 1 壬烯 8 炔 E deca 4 9 dien 1 yne E 4 9 癸二烯 1 炔 如果雙鍵和三鍵距兩端的距離都相同 則使雙鍵的位次為小 含有一個(gè)雙鍵和一個(gè)三鍵 E 1 6 癸二烯 9 炔 p 23 其他情況下均服從最低系列 一組編號(hào) 原則 34 烯烴的順反異構(gòu) 順反異構(gòu)體 cis transisomers 兩個(gè)相同基團(tuán)處于雙鍵同側(cè)兩個(gè)相同集團(tuán)處于雙鍵的兩側(cè)順 2 丁烯 cis 2 butene 反 2 丁烯 trans 2 butene 35 A 順反命名法 順 3 己烯反 3 己烯cis 3 hexenetrans 3 hexene 順 順 2 4 己二烯順 反 2 5 辛二烯cis cis 2 4 hexadienecis trans 2 5 octadiene 36 B Z E命名法 注意 如何比較 Me Et Pr Bu 37 38 Z E命名法 Z 2 氯 2 丁烯 Z 2 chloro 2 butene順反命名法 反 2 氯 2 丁烯trans 2 chloro 2 butene 39 Nomenclatureofalkeneandalkyne 40 1 確定主鏈 鏈的長(zhǎng)短 長(zhǎng)的優(yōu)先 側(cè)鏈數(shù)目 多的優(yōu)先 側(cè)鏈位次大小 小的優(yōu)先 各側(cè)鏈碳原子數(shù) 多的優(yōu)先 側(cè)分支的多少 少的優(yōu)先 2 編號(hào) 按最低系列原則編號(hào) 最低系列原則 使取代基的位置號(hào)碼盡可能小 若有多個(gè)取代基 逐個(gè)比較 直至比出高底為止 3 按名稱基本格式寫出全名 小結(jié)與復(fù)習(xí) 命名原則和命名步驟 41 那個(gè)是不正確的編號(hào) 42 問題1 43 1確定主鏈 最長(zhǎng)鏈為主鏈 2編號(hào) 第一行取代基編號(hào)為2 4 5 第二行取代基編號(hào)為2 3 5 根據(jù)最低系列原則 用第二行編號(hào) 3 命名 中文名稱 2 3 5 三甲基己烷英文名稱 2 3 5 trimethylhexane 44 問題2 45 1確定主鏈 有兩個(gè)等長(zhǎng)的最長(zhǎng)鏈 比側(cè)鏈數(shù) 一長(zhǎng)鏈有四個(gè)側(cè)鏈 另一長(zhǎng)鏈有兩個(gè)側(cè)鏈 多的優(yōu)先 2編號(hào) 第二行取代基編號(hào)2 3 4 5 第一行取代基編號(hào)4 5 6 7 根據(jù)最低系列原則 選第二行編號(hào)3命名 中文名稱 2 3 5 三甲基 4 丙基辛烷英文名稱 2 3 5 trimethyl 4 n propyloctane 46 問題3 47 1確定主鏈 有兩根等長(zhǎng)的主鏈 側(cè)鏈數(shù)均為三個(gè) 一長(zhǎng)鏈側(cè)鏈位次為2 4 5 而另一長(zhǎng)鏈側(cè)鏈位次為2 4 6 小的優(yōu)先2編號(hào) 黑色編號(hào)側(cè)鏈位次2 4 5 藍(lán)色編號(hào)側(cè)鏈位次3 4 6 按最底系列原則選黑色編號(hào) 3命名 中文命名 2 5 二甲基 4 異丁基庚烷2 5 二甲基 4 2 甲丙基 庚烷英文命名 4 isobutyl 2 5 dimethylheptane2 5 dimethyl 4 2 methylpropyl heptane 48 問題4 49 1確定主鏈 有兩根等長(zhǎng)的最長(zhǎng)鏈 側(cè)鏈數(shù)均為5 側(cè)鏈的位次均為3 5 7 9 11側(cè)鏈碳原子數(shù)由小到大依次為 1 1 1 2 81 1 1 1 9多的優(yōu)先2編號(hào) 第二行編號(hào)和第一行編號(hào)取代基位次等同 均為3 5 7 9 11 此時(shí)用最低系列原則無法確定選哪一種編號(hào) 則用下面方法確定編號(hào) 中文編號(hào) 讓順序規(guī)則中順序較小的基團(tuán)位次盡可能小 所以 取第二行字編號(hào) 英文編號(hào) 按英文字母順序 讓字母排在前面的基團(tuán)位次盡可能小 所以取第一行編號(hào) 3命名 中文命名3 5 9 三甲基 11 乙基 7 2 4 二甲基己基 十三烷英文命名7 2 4 dimethylhexyl 3 ethyl 5 9 11 trimethyltridecane 50 問題5 51 1確定主鏈 有兩根等長(zhǎng)的長(zhǎng)鏈 兩根長(zhǎng)鏈均有兩個(gè)側(cè)鏈 位次均為4 5 碳原子數(shù)均為3 7 黑字長(zhǎng)鏈4位側(cè)鏈無側(cè)分支 5位側(cè)鏈有側(cè)分支 綠字長(zhǎng)鏈4 5位側(cè)鏈均有側(cè)分支 側(cè)分支少者優(yōu)先 2編號(hào) 黑字編號(hào) 取代基位置4 5 藍(lán)字編號(hào)取代基位置7 8 取黑字編號(hào)3命名 中文命名4 丙基 5 1 異丙基丁基 十一烷英文命名5 1 isopropylbutyl 4 propylundecane 52 脂環(huán)烴的命名 單環(huán) 螺環(huán) 橋環(huán) 53 環(huán)上沒有取代基的環(huán)烷烴命名時(shí)只需在相應(yīng)的烷烴前加環(huán) 英文名稱只需在相應(yīng)的英文名稱前加cyclo 54 環(huán)上有取代基的單環(huán)烷烴命名分兩種情況 環(huán)上的取代基比較復(fù)雜時(shí) 應(yīng)將鏈作為母體 將環(huán)作為取代基 按鏈烷烴的命名原則和命名方法來命名 而當(dāng)環(huán)上的取代基比較簡(jiǎn)單時(shí) 通常將環(huán)作為母體來命名 乙基環(huán)己烷ethylcyclohexane 2 甲基 4 環(huán)己基己烷4 cyclohexyl 2 methylhexane 55 當(dāng)環(huán)上有兩個(gè)或多個(gè)取代基時(shí) 一般用環(huán)作為母體來命名比較方便 對(duì)母體環(huán)進(jìn)行編號(hào)時(shí) 編號(hào)仍遵守最低系列原則 例如 1 4 二甲基 2 乙基環(huán)己烷 2 ethyl 1 4 dimethylcyclohexane 56 但由于環(huán)沒有端基 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)有幾種編號(hào)方式都符號(hào)最低系列原則的情況 例如 上面列出了同一個(gè)化合物的三種編號(hào)方式 它們都符合最低系列原則 也即應(yīng)用最低系列原則無法確定哪一種編號(hào)優(yōu)先 57 1 3 二甲基 5 乙基環(huán)己烷 1 ethyl 3 5 dimethylcyclohexane 用最低系列原則無法確定選哪一種編號(hào)時(shí) 則用下面方法確定編號(hào) 中文 讓順序規(guī)則中順序較小的基團(tuán)位次盡可能小 英文 按英文字母順序 讓字母排在前面的基團(tuán)位次盡可能小 區(qū)別 58 順反異構(gòu) 構(gòu)型 Configuration 反 1 4 二甲基環(huán)己烷順 1 4 二甲基環(huán)己烷trans 1 4 dimethylcyclohexanecis 1 4 dimethylcyclohexane 59 當(dāng)鏈烴結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí) 命名時(shí)可將環(huán)看成是取代基 2 甲基 3 環(huán)己基丁烷 4 環(huán)丙基 2 戊烯2 methyl 3 cyclohexylbutane4 cyclopropyl 2 pentene 60 螺環(huán)化合物 spirocompounds 的命名 螺原子的編號(hào)是從小環(huán)臨近螺原子的碳開始 由小環(huán)編到螺原子再到大環(huán) 命名時(shí) 根據(jù)組成環(huán)上碳原子的數(shù)目稱 某烴 加上詞頭 螺 將兩個(gè)環(huán)去掉螺原子后碳原子的數(shù)目 由小到大用阿拉伯?dāng)?shù)字寫在 螺 和 某烷 中間的方括號(hào)內(nèi) 數(shù)字之間用圓點(diǎn)隔開 一類多環(huán)化合物 分子中至少有兩個(gè)環(huán)共享一個(gè)碳原子 在少數(shù)化合物中也可是其他原子 如硅 磷 砷等 61 編號(hào)是從小環(huán)開始的 所以 表示小環(huán)碳原子數(shù)的數(shù)字寫在方括號(hào)的前面 表示大環(huán)碳原子數(shù)的數(shù)字寫在方括號(hào)的后面 62 1R 3S 4S 6S 7R 1 3 7 三甲基 1 乙基二螺 3 1 5 2 十三烷 1R 3S 4S 6S 7R 1 ethyl 1 3 7 trimethyldispiro 3 1 5 2 tridecane 螺數(shù) 帶數(shù)字的方括號(hào) 母體烴的名稱 注意連接 63 橋環(huán)化合物的命名 從第一個(gè)橋頭碳開始編號(hào) 先編最長(zhǎng)橋 然后到第二個(gè)橋頭碳 再沿次長(zhǎng)橋回到第一個(gè)橋頭碳 最后是最短橋 根據(jù)組成環(huán)的碳原子數(shù)稱 某烷 加上詞頭 二環(huán) 將每條橋去掉橋頭碳之后碳原子的數(shù)目 用阿拉伯?dāng)?shù)字由大到小的順序?qū)懙?二環(huán) 和 某烷 之間的方括號(hào)內(nèi) 數(shù)字之間用圓點(diǎn)隔開 橋環(huán)化合物是指化合物中的任意兩個(gè)環(huán)共用兩不直接相連的碳原子的環(huán)烴 根據(jù)組成環(huán)的數(shù)目分為二環(huán)烴 三環(huán)烴 四環(huán)烴等 兩個(gè)環(huán)或多個(gè)環(huán)用的碳原子為橋頭碳原子 連接橋頭碳原子的鍵稱做橋 注意連接 64 如果有取代基 在遵循橋環(huán)編號(hào)的原則下 盡可能使取代基的位次為小 并將取代基的位次和名稱寫在最前面 65 對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋環(huán)烷烴 常用俗名 66 擴(kuò)展閱讀 金剛烷一種脂環(huán)烴 分子式C10H16 分子中碳原子的排列方式相當(dāng)于金剛石晶格中的部分碳原子排列 存在于石油中 含量約為百萬分之四 無色晶體 它的結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱 分子接近球形 在晶格中能緊密堆積 熔點(diǎn)268 封管 是烷烴中最高的 相對(duì)密度1 07 容易結(jié)晶 它的橋頭碳原子 即1 3 5 7 上的氫易發(fā)生取代反應(yīng) 例如金剛烷與過量溴作用 生成1 溴金剛烷 與二氧化氮在175 下反應(yīng) 生成1 硝基金剛烷 用三氧化鉻和乙酸氧化 生成1 金剛醇 金剛烷也可由四氫二聚環(huán)戊二烯在無水氯化鋁存在下異構(gòu)化制得 它的衍生物可以用作藥物 例如1 氨基金剛烷鹽酸鹽和1 金剛烷基乙胺鹽酸鹽能防治由A2病毒引起的流行性感冒 67 2 2烷烴 烯烴和炔烴的結(jié)構(gòu) C H鍵長(zhǎng)0 11nm HCH為109 28 四個(gè)氫原子位于以碳為中心的正四面體的四個(gè)頂點(diǎn) 楔形式 球棍模型 斯陶特比例模型 甲烷分子模型 68 C H鍵平均鍵長(zhǎng)為0 11C C鍵平均鍵長(zhǎng)0 154nm CCC在111 113o之間 69 70 71 1 3 丁二烯的結(jié)構(gòu)及共軛體系 孤立二烯烴 isolateddiene 累積二烯烴 cumulativediene 共軛二烯烴 conjugativediene 丙二烯 propa 1 2 diene 1 3 丁二烯 buta 1 3 diene 72 通常為154pm 共軛效應(yīng) conjugatedeffect 共軛 sp2 共軛效應(yīng) conjugatedeffect 不飽和的化合物中 有三個(gè)或三個(gè)以上互相平行的p軌道形成大 鍵 這種體系稱為共軛體系 共軛體系中 電子云擴(kuò)展到整個(gè)體系的現(xiàn)象稱為電子離域或離域鍵 73 共軛體系 p 共軛體系 74 超共軛效應(yīng) hyperconjugationeffect 超共軛 p超共軛 超共軛 烷基上C原子與極小的氫原子結(jié)合 由于電子云的屏蔽效力很小 所以這些電子比較容易與鄰近的 電子 或p電子 發(fā)生電子的離域作用 這種涉及到 軌道的離域作用的效應(yīng)叫超共軛效應(yīng) 75 WHY 氫化熱 1mol不飽和化合物加氫時(shí)放出的熱量 76 電子效應(yīng) 誘導(dǎo)效應(yīng) I Inductiveeffect 共軛效應(yīng) C Conjugatedeffect 超共軛效應(yīng) Hyperconjugationeffect 吸電子誘導(dǎo)效應(yīng) I 給電子誘導(dǎo)效應(yīng) I 吸電子共軛效應(yīng) C 給電子誘導(dǎo)效應(yīng) C 77 吸電子共軛效應(yīng) C 給電子誘導(dǎo)效應(yīng) C 常以氫原子為標(biāo)準(zhǔn) 吸引電子能力 電負(fù)性較大 比氫原子強(qiáng)的原子或原子團(tuán) 如 X NO2 CN等 有吸電子的誘導(dǎo)效應(yīng) 負(fù)的誘導(dǎo)效應(yīng) I 整個(gè)分子的電子云偏向取代基 吸引電子的能力比氫原子弱的原子或原子團(tuán)具有給電子的誘導(dǎo)效應(yīng) OCH3 正的誘導(dǎo)效應(yīng) I 用整個(gè)分子的電子云偏離取代基 78 2 3構(gòu)象 Conformation 乙烷的構(gòu)象 重疊式結(jié)構(gòu)交叉式結(jié)構(gòu) 構(gòu)象 因單鍵旋轉(zhuǎn)而使分子中原子或基團(tuán)在空間產(chǎn)生的不同排列形式 異構(gòu)體 79 構(gòu)象的表示方式 透視式楔形式紐縵式 Newmanprojection 透視式楔形式紐縵式 80 81 82 氫原子的范德華半徑為0 12nm 此距離小于兩個(gè)氫原子的范德華半徑之和 0 24nm 兩個(gè)氫相互排斥作用最大 因此這種構(gòu)象的位能最高 穩(wěn)定性最差 原子的范德華半徑是指在分子晶體中 分子間以范德華力結(jié)合 如稀有氣體相鄰兩原子核間距的一半 83 Diagram Theconformationanalysisofethane 84 乙烷各種構(gòu)象的能量曲線圖 扭轉(zhuǎn)角 各種構(gòu)象的位能與扭轉(zhuǎn)角的大小有關(guān) 交叉式構(gòu)象的位能 85 從交叉式構(gòu)象通過碳碳單鍵旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)交叉式構(gòu)象 分子必須克服12 1kJ mol的能量 C C單鍵旋轉(zhuǎn)也不是 自由 的 在常溫下 這個(gè)能量完全可以由分子熱運(yùn)動(dòng)的能量提供 因此 常溫下分子可以通過C C旋轉(zhuǎn) 從一種交叉式構(gòu)象變?yōu)榱硪环N交叉式構(gòu)象 溫度越高 旋轉(zhuǎn)速度越快 如果溫度降低 旋轉(zhuǎn)速度也降低 大部分時(shí)間乙烷分子以能量低的交叉式構(gòu)象存在 86 丁烷的構(gòu)象 I0o全重疊II60o順交叉式III120o部分重疊式順疊sp順錯(cuò)sc反錯(cuò)ac IV180o反交叉式V240o部分重疊式VI300o順交叉式反疊ap反錯(cuò)ac順錯(cuò)sc 87 丁烷構(gòu)象能量曲線圖 88 Whataboutbutane 89 環(huán)己烷的構(gòu)象 90 球棍模型透視式紐縵投影式 椅式構(gòu)象 直立鍵或a鍵 axial的字首 平伏鍵或e鍵 equatorial的字首 交叉 91 兩種椅式構(gòu)象翻轉(zhuǎn)所需的能量為46kJ mol 在常溫下 分子的熱運(yùn)動(dòng)就可以提供這一能量 因此 常溫下 兩種椅式構(gòu)象可以迅速轉(zhuǎn)換 溫度降低 翻轉(zhuǎn)速度降低 當(dāng)達(dá)到 100 時(shí) 兩種椅式構(gòu)象再不能互相轉(zhuǎn)換了 92 Let sseethering flipofcyclohexane chair chair Payattentiontoaxial vertical equatorial bond parallel 93 船式構(gòu)象 小于范德華半徑之和0 24nm 根據(jù)計(jì)算 船式比椅式構(gòu)象能量高30kJ mol 因此 室溫下環(huán)己烷絕大多數(shù)以椅式構(gòu)象存在 99 9 以上 重疊 94 95 式5 式95 99 99 0 01 96 優(yōu)勢(shì)構(gòu)象 97 Payattentiontocis andtrans concept describingtherelativelypositionofthesubstitutedgroups Youmustremember theplanerelatesringprojection 98 其它環(huán)烷烴的構(gòu)象 部分重疊形成彎曲鍵 實(shí)驗(yàn)測(cè)得 環(huán)丙烷C H鍵長(zhǎng)為0 109nm C C鍵長(zhǎng)為0 151nm HCH為115o CCC為104o 比正常鍵角小些 由于彎曲鍵不牢固 環(huán)又有角張力 彼此重疊的氫原子又有排斥作用 所以環(huán)丙烷具有較高的能量 穩(wěn)定性差 易發(fā)生開環(huán)反應(yīng) 角張力 anglestrain 或拜爾張力 因?yàn)檐壍离s化之后形成化學(xué)鍵使得最理想的結(jié)合方式遭到破壞而無形中增加了能量 99 環(huán)戊烷 信封式 構(gòu)象 環(huán)丁烷 蝴蝶式 構(gòu)象 100 Total 6 5566 Total 11 4206 101 環(huán)的大小 穩(wěn)定性與能量 total 0 0393 Total 1 3188 ChemBiooffice 102 十氫萘 二環(huán) 4 4 0 癸烷萘 反十氫萘順十氫萘 黑點(diǎn)表示氫在紙面前面 103 2 4脂肪烴的物理性質(zhì)及其與結(jié)構(gòu)的關(guān)系 104 105 沸點(diǎn) boilingpoint bp 化合物的沸點(diǎn)與分子間作用力有關(guān) 色散力 范德華吸引力 分子的極性氫鍵 分子由液相變?yōu)闅庀鄷r(shí)的溫度 液相時(shí)分子通過分子間的吸引力 內(nèi)聚力 聚集在一起 氣相時(shí)則彼此分開 提供一定的熱量 加速分子的若運(yùn)動(dòng) 可使其克服內(nèi)聚力 從而脫離液相而進(jìn)入氣相 內(nèi)聚力越大 沸點(diǎn)越高 106 分子間作用力 概念 將氣體分子凝聚成相應(yīng)的固體或液體的作用 3 類型 常見的分子間作用力 范德華力和氫鍵 2 實(shí)質(zhì) 分子間作用力是一種靜電作用 但比化學(xué)鍵弱得多 107 強(qiáng)度比較 共價(jià)鍵 氫鍵 范德華力約100 10 1 化學(xué)鍵 分子間作用力 范德華力 又稱分子作用力 產(chǎn)生于分子或原子之間的靜電相互作用 取向力 色散力 誘導(dǎo)力 108 分子間作用力的幾種形式 取向力色散力誘導(dǎo)力 色散力 分子的瞬時(shí)偶極間的作用力 誘導(dǎo)力 極性分子偶極所產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)非極性分子發(fā)生影響 取向力 當(dāng)兩個(gè)極性