2_鏈烷烴_環(huán)烷烴_構(gòu)象

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1、第二章鏈烷烴環(huán)烷烴構(gòu)象exit第一部分鏈烷烴第二部分環(huán)烷烴本章提綱第一部分鏈烷烴提綱第一節(jié)鏈烷烴的結(jié)構(gòu)特征第二節(jié)鏈烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象第三節(jié)鏈烷烴的物理性質(zhì)第四節(jié)鏈烷烴的化學(xué)性質(zhì)第五節(jié)鏈烷烴的制備烷烴分子中的碳都是sp3雜化。甲烷具有正四面體的結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)烷烴中的碳原子數(shù)大于3的時(shí)候，碳鏈就形成鋸齒形狀。烷烴中的碳?xì)滏I和碳碳鍵都是σ鍵。第一節(jié)鏈烷烴的結(jié)構(gòu)特征σ鍵的定義*1電子云可以達(dá)到最大程度的重疊，所以比較牢固。*2σ鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)破壞電子云的重疊，所以σ鍵可以自由旋轉(zhuǎn)。在化學(xué)中，將兩個(gè)軌道沿著軌道對(duì)稱軸方向重疊形成的鍵叫σ鍵。σ鍵的特點(diǎn)第二節(jié)鏈烷烴的異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)象一個(gè)已知構(gòu)型的分子，僅由于單鍵

2、的旋轉(zhuǎn)而引起分子中的原子或基團(tuán)在空間的特定排列形式稱為構(gòu)象。構(gòu)象異構(gòu)體單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生無數(shù)個(gè)構(gòu)象，這些構(gòu)象互為構(gòu)象異構(gòu)體（或稱旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體）。一碳架異構(gòu)體二構(gòu)象異構(gòu)體三旋光異構(gòu)體(1)兩面角單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)，相鄰碳上的其他鍵會(huì)交叉成一定的角度(?)，稱為兩面角。兩面角為0°時(shí)的構(gòu)象為重疊式構(gòu)象。兩面角為60°時(shí)的構(gòu)象為交叉式構(gòu)象。兩面角在0-60o之間的構(gòu)象稱為扭曲式構(gòu)象。?1.乙烷的構(gòu)象傘式鋸架式紐曼式交叉式構(gòu)象重疊式構(gòu)象傘式，鋸架式與紐曼式的畫法也適合于其它有機(jī)化合物（2）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的表示方法（3）乙烷交叉式構(gòu)象與重疊式構(gòu)象的能量分析C-H鍵長(zhǎng)C-C鍵長(zhǎng)鍵角兩面角兩氫相距11

3、0.7pm154pm109.3o60o250pm110.7pm154pm109.3o0o229pm250pm>240pm>229pmE重疊>E交叉?E=12.1KJmol-1每個(gè)C-H、C-H重疊的能量約為4KJmol-1當(dāng)二個(gè)氫原子的間距少于240pm（即二個(gè)氫原子的半徑和）時(shí)，氫原子之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，從而使分子內(nèi)能增高，所以重疊式比交叉式內(nèi)能高。（4）乙烷構(gòu)象勢(shì)能關(guān)系圖以單鍵的旋轉(zhuǎn)角度為橫坐標(biāo)，以各種構(gòu)象的勢(shì)能為縱坐標(biāo)。如果將單鍵旋轉(zhuǎn)360度，就可以畫出一條構(gòu)象的勢(shì)能曲線。由勢(shì)能曲線與坐標(biāo)共同組成的圖為構(gòu)象的勢(shì)能關(guān)系圖。穩(wěn)定構(gòu)象位于勢(shì)能曲線谷底的構(gòu)象非鍵連相互作用不直接相連的原子間的

4、排斥力。轉(zhuǎn)動(dòng)能壘分子由一個(gè)穩(wěn)定的交叉式構(gòu)象轉(zhuǎn)為一個(gè)不穩(wěn)定的重疊式構(gòu)象所必須的最低能量。（25°時(shí)轉(zhuǎn)速達(dá)1011次/秒）扭轉(zhuǎn)張力非穩(wěn)定構(gòu)象具有恢復(fù)成穩(wěn)定構(gòu)象的力量；2.正丁烷的構(gòu)象+（1）正丁烷的極限構(gòu)象及符號(hào)說明SaPPCC+SC-SC-aC+aC+SP-SP-aP+aPAB+順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)-逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)S順（旋轉(zhuǎn)角〈±90o）a反（旋轉(zhuǎn)角〉±90o）P重疊C錯(cuò)?_±SP(順疊)±SC(順錯(cuò))±aC(反錯(cuò))±aP(反疊)能量旋轉(zhuǎn)角4全重疊2，6部分重疊3，5鄰位交叉1=7對(duì)位交叉2,4,6是不穩(wěn)定構(gòu)象，1,3,5,7是穩(wěn)定構(gòu)象。1=7是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象（能量最低的穩(wěn)定構(gòu)象稱為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象）沿C2-C3鍵軸

5、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)能壘22.6kJ·mol-1（2）正丁烷的構(gòu)象勢(shì)能關(guān)系圖構(gòu)象分布在達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各種構(gòu)象在整個(gè)構(gòu)象中所占的比例稱為構(gòu)象分布。15%15%70%能量計(jì)算C-H，C-H重疊，4kJ/molC-CH3，C-CH3鄰交叉，3.8kJ/molC-CH3，C-CH3重疊，22.6-8=14.6kJ/molC-CH3，C-H重疊，(14.6-4)/2=5.3kJ/mol（3）正丁烷的構(gòu)象分布和能量計(jì)算分子總是傾向于以穩(wěn)定的構(gòu)象形式存在3.丙烷的構(gòu)象ΔE=4+4+5.3=13.3KJ·mol-1交叉式重疊式丙烷只有二種極限構(gòu)象，一種是重疊式構(gòu)象，另一種是交叉式構(gòu)象。二種構(gòu)象的能差13.3kJ

6、·mol-1。高級(jí)烷烴的碳鏈呈鋸齒形由于分子主要以交叉式構(gòu)象的形式存在，所以高級(jí)烷烴的碳鏈呈鋸齒形。4.乙烷衍生物的構(gòu)象分布1，2-二氯乙烷（對(duì)位交叉?70%）1，2-二溴乙烷（對(duì)位交叉?84%-91%）1，2-二苯乙烷（對(duì)位交叉>90%)乙二醇2-氯乙醇大多數(shù)分子主要以交叉式構(gòu)象的形式存在；在乙二醇和2-氯乙醇分子中，由于可以形成分子內(nèi)氫鍵，主要是以鄰交叉構(gòu)象形式存在。第三節(jié)烷烴的物理性質(zhì)t外觀：狀態(tài)，顏色，氣味物理常數(shù)：沸點(diǎn)（b.p.)熔點(diǎn)（m.p.)折光率(n)旋光度[α]λ密度（D）溶解度偶極矩（μ）μ=qd光譜特征烷烴熔點(diǎn)的特點(diǎn)（1）隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大。（2）偶數(shù)碳烷烴比

7、奇數(shù)碳烷烴的熔點(diǎn)升高值大（如右圖）。（3）相對(duì)分子質(zhì)量相同的烷烴，叉鏈增多，熔點(diǎn)下降。奇數(shù)碳偶數(shù)碳取決于分子間的作用力和晶格堆積的密集度。一熔點(diǎn)烷烴的密度均小于1（0.424-0.780)偶極矩均為0。烷烴不溶于水，溶于非極性溶劑.沸點(diǎn)大小取決于分子間的作用力烷烴沸點(diǎn)的特點(diǎn)（1）沸點(diǎn)一般很低（非極性，只有色散力）。（2）隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大（運(yùn)動(dòng)能量增大，范德華引力增大）。（3）相對(duì)分子質(zhì)量相同、叉鏈多、沸點(diǎn)低。（叉鏈多，分子不