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1、一、一、C原子的原子的sp3雜化雜化n甲烷中碳采取甲烷中碳采取sp3雜化方式雜化方式（雜化軌道理論是美國（雜化軌道理論是美國化學(xué)家鮑林化學(xué)家鮑林Linus pouling提出的，提出的，1954年獲諾貝年獲諾貝爾化學(xué)獎爾化學(xué)獎62獲諾貝爾和平獎）獲諾貝爾和平獎）2s 2p 2s 2p sp3雜化軌道雜化軌道這這四四個個sp3雜雜化化軌軌道道的的每每個個雜雜化化軌軌道道均均含含有有1/4的的s成成份份和和3/4的的p成成份份，四四個個雜雜化化軌軌道道除除方方向向不不同同外外其其余余完完全全相相同同，這這四四個個雜雜化化軌軌道道分分別別指指向向正正四四面面體體的的四個頂點。四個頂點。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化

2、學(xué)1烷烴烷烴Sp3雜化軌道與雜化軌道與p軌道比較軌道比較n而而且且雜雜化化軌軌道道與與末末雜雜化化前前相相比比，電電子子云云集集中中于于一一端端，更更有有利利于于電電子子云云間間的的重重疊疊和和成成鍵鍵。雜雜化化后后，雜雜化化軌軌道道數(shù)數(shù)目目與與雜雜化化前前相相同同，但但雜雜化化后后整整體體能能量量降降低低，雖雖然然電電子子激激發(fā)發(fā)時時需需要要吸吸收收部部分分能能量量，但但形形成成化化學(xué)學(xué)鍵鍵后后可可放放出出更更多多的的能能量量，因因此此體系的能量降低，就穩(wěn)定。體系的能量降低，就穩(wěn)定。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)2烷烴烷烴 二、烷烴的結(jié)構(gòu)和形成二、烷烴的結(jié)構(gòu)和形成 n1.結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) CH4及及其其它它烷烷烴

3、烴中中的的C在在成成鍵鍵時時也也采采取取sp3雜雜化化方方式式，當(dāng)當(dāng)4個個H的的1s軌軌道道沿沿C原原子子sp3雜雜化化軌軌道道的的方方向向接接近近C原原子子時時，H的的1s與與C的的sp3（或或C的的sp3與與sp3）雜雜化化軌軌道道的的電電子子云云進(jìn)進(jìn)行行最最大大程程度度的的重重疊疊，形形成成共共價價鍵鍵。烷烷烴烴中中C的的sp3雜雜化化軌軌道道間間夾夾角角接接近近10928，正正是是由由于于C原原子子采采取取了了sp3雜雜化化，所所以以三三個個碳碳以以上上烷烷烴烴分分子子不不是是直直線線型型的的而而是是折折線線型型，如如下下圖圖：鍵鍵間間夾夾角亦接近角亦接近10928。c有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)

4、3烷烴烷烴在烷烴中的在烷烴中的CH、CC鍵電子云的重疊方式均鍵電子云的重疊方式均是沿著鍵軸的方向重疊而成，成鍵原子可繞軸是沿著鍵軸的方向重疊而成，成鍵原子可繞軸旋轉(zhuǎn)，而不影響電子云的重疊和分布。旋轉(zhuǎn)，而不影響電子云的重疊和分布。鍵的特點：鍵的特點：1、電子云重疊程度最大電子云重疊程度最大，鍵比較牢固；鍵比較牢固；2、原子在繞軸旋轉(zhuǎn)時，原子在繞軸旋轉(zhuǎn)時，鍵不會被破壞鍵不會被破壞。由于由于鍵可以繞軸自由旋轉(zhuǎn)，所以鍵可以繞軸自由旋轉(zhuǎn)，所以C2 2以上烷烴分子的以上烷烴分子的構(gòu)象是無窮的。構(gòu)象是無窮的。如：如：有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)4烷烴烷烴 24 烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象n構(gòu)構(gòu)象象：由由單單鍵鍵旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而而引

5、引起起的的分分子子中中各各原原子在空間的不同排布方式，子在空間的不同排布方式，稱為構(gòu)象稱為構(gòu)象。n乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象n乙乙烷烷分分子子中中的的CC鍵鍵可可以以自自由由旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，在在旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中中，由由于于兩兩個個甲甲基基上上的的氫氫原原子子的的相相對對位位置置不不斷斷地地發(fā)發(fā)生生變變化化，就就形形成成許許多多不不同的空間排布方式。同的空間排布方式。-構(gòu)象構(gòu)象n不不同同構(gòu)構(gòu)象象可可用用球球棍棍模模型型、透透視視式式或或紐紐曼曼投影式表示。投影式表示。球球 棍棍 模模 型型 透視式透視式又稱鋸架式又稱鋸架式有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)5烷烴烷烴構(gòu)象與內(nèi)能之間的變化關(guān)系構(gòu)象與內(nèi)能之間的變化關(guān)系 對于一個分子來說

6、構(gòu)象有無數(shù)個，但我們只討論對于一個分子來說構(gòu)象有無數(shù)個，但我們只討論幾種有代表性的幾種有代表性的極限極限構(gòu)象：如構(gòu)象：如乙烷有乙烷有：1、交叉式；、交叉式；2、重疊式；、重疊式；交叉式交叉式 重疊式；重疊式；對位交叉式對位交叉式 鄰交叉式鄰交叉式 部分重疊式部分重疊式 全重全重疊式疊式 在這些構(gòu)象中由于原子之間的相對距離不同，因此原子之在這些構(gòu)象中由于原子之間的相對距離不同，因此原子之間的斥力，內(nèi)能，穩(wěn)定性均不相同，乙烷和丁烷的構(gòu)象與內(nèi)間的斥力，內(nèi)能，穩(wěn)定性均不相同，乙烷和丁烷的構(gòu)象與內(nèi)能之間的變化關(guān)系見能之間的變化關(guān)系見p20、21；圖圖2-7；2-8。丁丁烷烷有有四四種種構(gòu)構(gòu)象象有機(jī)化學(xué)有

7、機(jī)化學(xué)6烷烴烷烴戊烷的構(gòu)象戊烷的構(gòu)象n如如C5的構(gòu)象的構(gòu)象可能是可能是等等構(gòu)象，但其中以鋸齒折線型最為穩(wěn)定，書寫時等等構(gòu)象，但其中以鋸齒折線型最為穩(wěn)定，書寫時為了方便，仍寫作為了方便，仍寫作CH3CH2CH2CH2CH3的形式。的形式。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)7烷烴烷烴25 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)n物物理理性性質(zhì)質(zhì)是是有有機(jī)機(jī)物物性性質(zhì)質(zhì)的的一一個個重重要要方方面面。主主要要包包括括物物態(tài)態(tài)、熔熔點點、沸沸點點、密密度度（比比重重）、溶溶解解度度、折折光光率率等等等等，這這些些數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)是是鑒鑒別別或或檢檢驗驗一一個個化化合合物純度的常用數(shù)據(jù)，叫做物純度的常用數(shù)據(jù)，叫做物理常數(shù)物理常數(shù)。n部部分分

8、烷烷烴烴的的物物理理常常數(shù)數(shù)列列于于書書中中P22，表表22中中；表表23中；。中；。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)8烷烴烷烴n 1.物物態(tài)態(tài)：指指物物質(zhì)質(zhì)的的狀狀態(tài)態(tài)（固固、液液、氣氣態(tài)態(tài)）、顏色、氣味等。、顏色、氣味等。n在在常常溫溫下下，C1C4的的烷烷烴烴是是氣氣體體，C5C16為為液液體體C16以以上上為為固固體體。正正構(gòu)構(gòu)烷烷烴烴隨隨分分子子量量增增大大而而發(fā)發(fā)生生物物態(tài)態(tài)變化與鹵素相似。變化與鹵素相似。F2、Cl2氣體，氣體，Br2液體，液體，I2固體。固體。n2.熔熔點點（mp）：正正構(gòu)構(gòu)烷烷烴烴的的熔熔點點（丙丙烷烷除除外外），基基本本上上是是隨隨著著分分子子量量的的增增加加而而升升高高，

9、且且分分子子的的對對稱稱性性越越好好，熔熔點點則則較較高高，并并且且偶偶數(shù)數(shù)碳碳烷烷烴烴熔熔點點升升高高比比奇奇數(shù)數(shù)碳碳烷烷烴烴升升高高要要快快，因因此此烷烷烴烴的的熔熔點點構(gòu)構(gòu)成成兩兩條條熔熔點點曲曲線線，偶偶數(shù)數(shù)居居上上，奇奇數(shù)數(shù)居居下下。對對于于同同碳碳數(shù)數(shù)的的烷烷烴烴，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)越越對對稱，熔點越高，反之稱，熔點越高，反之，熔點低。熔點低。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)9烷烴烷烴n3.沸沸點點(bp)：正正烷烷烴烴沸沸點點隨隨C數(shù)數(shù)增增加加而而升升高高，并并且且相相鄰鄰兩兩同同系系物物間間的的沸沸點點差差隨隨分分子子量量增增加而減小，并逐漸趨于穩(wěn)定。加而減小，并逐漸趨于穩(wěn)定。n在在同同碳碳數(shù)數(shù)烷烷烴烴

10、的的異異構(gòu)構(gòu)體體分分子子間間，直直鏈鏈烷烷烴烴沸點高于支鏈，沸點高于支鏈，支鏈越多，沸點越低支鏈越多，沸點越低。n因因為為在在烷烷烴烴中中（極極性性很很小?。?，分分子子間間作作用用力力主主要要是是色色散散力力，分分子子間間距距離離越越近近，分分子子量量越越大大，則則分分子子間間引引力力就就越越大大，其其沸沸點點就就越高。越高。n當(dāng)當(dāng)分分子子帶帶支支鏈鏈時時，分分子子間間不不能能充充分分地地靠靠近近，所以沸點低于相應(yīng)碳數(shù)的直鏈烷烴。所以沸點低于相應(yīng)碳數(shù)的直鏈烷烴。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)10烷烴烷烴同分異構(gòu)體物理性質(zhì)比較同分異構(gòu)體物理性質(zhì)比較 正戊烷正戊烷異戊烷異戊烷新戊烷新戊烷沸點沸點()36.127

11、.99.5熔點熔點()129.7159.716.6相對密度相對密度0.62620.62010.6135有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)11烷烴烷烴n 4.相相對對密密度度：烷烷烴烴的的相相對對密密度度都都小小于于1，基基本本上上隨隨分分子子量量的的增增加加而而增增加加，但但當(dāng)當(dāng)C15以以后后，相相對密度變化不大，其極限值大約在對密度變化不大，其極限值大約在0.8附近。附近。n相相對對密密度度的的變變化化規(guī)規(guī)律律與與沸沸點點相相似似，分分子子結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中支支鏈鏈增增多多，則則分分子子間間不不能能相相互互靠靠近近，色色散散力力較較小小，同同樣樣數(shù)數(shù)目目的的分分子子則則占占用用較較大大的空間，因而相對密度較小。的空

12、間，因而相對密度較小。n5.溶解度：溶解度：遵循遵循“相似相溶原理相似相溶原理”n分分子子量量相相近近，極極性性相相似似，則則易易互互溶溶。烷烷烴烴是是非非極極性性分分子子，只只能能溶溶于于弱弱極極性性的的苯苯、醇醇、醚醚及及無無極極性性的的CCl4、CS2等等溶溶劑劑中中；難難溶溶于水。于水。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)12烷烴烷烴26 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì) n從結(jié)構(gòu)可以看出：從結(jié)構(gòu)可以看出：n烷烷烴烴的的化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)不不活活潑潑。在在室室溫溫下下與與強(qiáng)強(qiáng)酸酸（濃濃H2SO4、HNO3）、或或強(qiáng)強(qiáng)堿堿（NaOH、KOH）、強(qiáng)強(qiáng)氧氧化化劑劑（KMnO4、K2Cr2O7）等等化化學(xué)學(xué)試試劑劑都都

13、不不反反應(yīng)應(yīng)。因因此此在在有有機(jī)機(jī)反反應(yīng)應(yīng)中中可可作作溶溶劑劑使使用用，這這是是因因為為烷烷烴烴中中的的CC鍵鍵、CH鍵鍵是是結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)牢牢固固的的單單鍵鍵，斷斷開開時時需需要要吸吸收收較較多多能能量量，故故烷烷烴烴的的性性質(zhì)質(zhì)較較為為穩(wěn)穩(wěn)定定，但但也也并并不不是是不不能能斷斷開開，若若在在特特定定的的條條件件下下，如如高高溫溫、光光照條件下，亦可斷開照條件下，亦可斷開鍵而發(fā)生一些反應(yīng)。鍵而發(fā)生一些反應(yīng)。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)13烷烴烷烴一、鹵代反應(yīng)一、鹵代反應(yīng) n 烷烷烴烴在在通通常常條條件件下下不不易易發(fā)發(fā)生生反反應(yīng)應(yīng)，但但在在光光照照或或高高溫溫條條件件下下，烷烷烴烴中中H H原原子子可可被被鹵

14、鹵素素原原子子取取代代，生生成成鹵鹵烷烷。在在有有機(jī)機(jī)化化學(xué)學(xué)中中，有機(jī)物中的H原子被其它原子或原子團(tuán)取代的反應(yīng)，叫取代反應(yīng)。如H被鹵素取代的反應(yīng)叫鹵代反應(yīng)。n 由由于于F F2 2性性質(zhì)質(zhì)非非常?；罨顫姖娕c與烷烷烴烴在在黑黑暗暗中中即即可可發(fā)發(fā)生爆炸性反應(yīng)，不易控制。生爆炸性反應(yīng)，不易控制。n 碘碘代代反反應(yīng)應(yīng)十十分分緩緩慢慢，均均不不實實用用。所所以以烷烷烴烴的鹵代一般是指的鹵代一般是指氯代或溴代。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)14烷烴烷烴 1.甲烷的氯代甲烷的氯代n（低低級級烷烷烴烴）甲甲烷烷與與氯氯氣氣混混合合后后在在直直射射光光照照射射下下，能能發(fā)發(fā)生生爆爆炸炸性性的的劇劇烈烈反反應(yīng)應(yīng)，生生成成H

15、Cl和炭黑，反應(yīng)不能控制和炭黑，反應(yīng)不能控制 該反應(yīng)中生成的該反應(yīng)中生成的炭黑炭黑是黑煙狀的一種是黑煙狀的一種顆粒顆粒極細(xì)的炭極細(xì)的炭。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)15烷烴烷烴甲烷氯代甲烷氯代n該該反反應(yīng)應(yīng)若若在在漫漫射射光光的的照照射射下下，可可以以發(fā)發(fā)生生較較為為溫溫和和的的反反應(yīng)應(yīng)，控控制制CH4和和Cl2的的量量可可生生成成一一系系列列的的鹵鹵代烷化合物。代烷化合物。n在在實實驗驗中中，反反應(yīng)應(yīng)難難以以控控制制，反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)物物是是這這些些物物質(zhì)質(zhì)的的混混合合物物，無無實實用用價價值值。而而在在工工業(yè)業(yè)中中則則可可以以通通過過控控制制反反應(yīng)應(yīng)條條件件、試試劑劑用用量量來來達(dá)達(dá)到到使使某某一一種種氯

16、氯代代產(chǎn)產(chǎn)物為主的目的。物為主的目的。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)16烷烴烷烴n如：CH4：Cl210:1時，主產(chǎn)物是 CH3Cln CH4：Cl20.26:1時，主產(chǎn)物是 CCl4n 利用利用CH4的的 b.p.=164、n CH3Cl的的 b.p.=24.2很容易將兩者分開。很容易將兩者分開。n氯代反應(yīng)的反應(yīng)活性：氯代反應(yīng)的反應(yīng)活性：n （F2）Cl2 Br2（I2）nF2爆爆炸炸性性反反應(yīng)應(yīng)，難難控控制制，I2反反應(yīng)應(yīng)溫溫度度太太高高，反反應(yīng)應(yīng)速速度度緩緩慢慢，因因此此有有實實用用價價值值的的鹵鹵代代反反應(yīng)應(yīng)只只有有氯氯代代反反應(yīng)應(yīng)、溴溴代反應(yīng)。代反應(yīng)。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)17烷烴烷烴2.氯代反應(yīng)機(jī)理氯代反應(yīng)機(jī)理 _自由基反應(yīng)機(jī)理自由基反應(yīng)機(jī)理n通過對反應(yīng)速度的研究，人們認(rèn)為甲烷氯通過對反應(yīng)速度的研究，人們認(rèn)為甲烷氯代反應(yīng)機(jī)理是分以下幾步進(jìn)行的。代反應(yīng)機(jī)理是分以下幾步進(jìn)行的。n首先氯在光的照射下，發(fā)生均裂生成兩個首先氯在光的照射下，發(fā)生均裂生成兩個氯自由基，而氯的這種狀態(tài)是非常活潑的，氯自由基，而氯的這種狀態(tài)是非?；顫姷?，非常容易形成八電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)18烷烴烷烴n 為為了了形形