有机化学电子教案(2)

2019-06-05 12:13

2.衍生命名法

选取主链(母体)。选一个含碳原子数最多的碳链作为主链。(写出相当于这个主链的直链烷烃的名称)含多取代基时,编号采用\最低次序\原则。所谓\最低序列\指的是碳链以不同方向编号,得到两种或两种以上的不同编号序列,则顺次比较各系列的不同位次,最先遇到

的位次最小者为\最低系列\。

主链碳原子的位次编号。确定主链位次的原则是要使取代基的位次最小。从距离支链最近的一端开始编号。位次和取代基名称之间要用\一\连起来,写出母体的名称。

3.⑴、如果有几个不同的取代基时,把小的取代基名称写在前面,大的写在后面;⑵、如果含有几个相同的取代基时,把它们合并起来,取代基的数目用二、三、四??等表示,写在取代基的前面,其位次必须逐个注明,位次的数字之间要用\,\隔开。

烷基大小的次序:甲基 < 乙基 < 丙基 < 丁基 < 戊基 < 己基.

当具有相同长度的链可作为主链时,则应选择具有支链数目最多的链作为主链。

如果支链上还有取代基时,从与主链相连的碳原子开始,把支链的碳原子依次编号,支链上取代基的位置就由这个编号所得的号数来表示。这个取代了的支链的名称可放在抬号中,或用带撇的数字来表明支链中的碳原子。

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1).用括号表示:2-甲基-5、5一、二(1、1-二甲基丙基)葵烷

(2)用带撇的数字表示:2-甲基-5、5一、二-1'、1'-二甲基丙烷葵烷。

说明:1969年IUPAC命名法放弃了按取代基大小的次序,而按照取代基英文名称的第一个字母的次序来命名。 2-3甲烷分子的正四面体结构——SP3杂化轨道 1.碳原子的四面体概念及分子模型。

构型是指只有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。Van't Hoff和Le Bet同时提出碳正四面体的概念。认为碳原子相连的四个原子或原子团,不是在一个平面上,而是在空间分布成四面体。碳原子位于四面体的中心,四个原子或原子团在四面体是的顶点上。甲烷分子的构型是正四面体。

常使用Kekiile模型(叫球棒模型)和Stuart(叫比例模型)。Kekiile分子模型,制作容易,使用也方便,只是不能准确地表示出原子的大小和键长。Stuart根据分子中各原子的大小和键长按照一定的比例放大(一般为2亿:1)制成分子模型。这种模型是比较符合分子形状的。 2.碳原子的sp3杂化。

C 1s22s22p12py1,按照未成键电子的数目,碳原子应当是二价。然而,实际上甲烷等烷烃分子中碳原子一般是四价,而不是二价。原子杂化理论设想,碳原子形成烷烃时:

它们的空间取向是分指向四面体的顶点。Sp3轨道的对称轴之间互成109028

2. 烃分子的形成

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由于C的四个sp3轨道的几何构型为正四面体,轨道对称夹角为109028`,这就决定的烷烃分子中碳原子的排列不是直线形的。 甲烷的正四面体构型可用契性透视式表示:

实线表示处在纸平面上的价键,虚契性线表示处在纸面的价键,实契性线表示处在纸面前的价键。 2-4 烷烃的构象

一、 由于乙烷是由一个C-Cδ键,六个C-Hδ键连接形成的,δ键单键可绕键轴旋转。所谓构象是指有一定构造的分子通过单键的旋转,

形成的各原子或原子团在空间的排布。由于单键的旋转,使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之发生变化,所以构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。 构象的表示方法。(以乙烷为例)乙烷的构象

透视式(锯架式)

纽曼式(Newman)

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乙烷分子的能量曲线图

由交叉式(反叠式)转变为重叠式(吸叠式)时必须吸收12.5KJ/mol的能量,由重叠式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量。这只是乙烷的两个极限式,低温时,交叉式构象增多。从理论上讲,乙烷分子的构象是无数的,其他构象则界于上述两种极限构象之间。

正丁烷的构象 把正丁烷C1和C4作甲基,在饶C2?/FONT>C3单键旋转时,主要构象为:

稳定程度为:对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式 在室温下,对位交叉式占70%,邻位交叉式占30%,其他两种极少。

2-5 烷烃的物理性质

有机化合物的物理性质包括化合物的状态、熔点、沸点、比重、折光率、溶解度、旋光度,这些物理常数通常用物理方法测定出来的,可以从化学和物理手册中查出来。

1.物质状态:在室温和一个大气压下,C1-C4是气体,C5-C16是液体,C17以上是固体。

2.沸点:正烷烃的沸点是随着分子量的增加而有规律升高。液体沸点的高低决定了分子间引力的大小,分子间引力愈大,使之沸腾就必须提供更多的能量,所以沸点就愈高。而分子间引力的大小取决了分子结构。 分子间的引力称为范德华引力(静电引力,诱导力和色散力)。 正烷烃的偶极距都等于零。是非极性分子。引力是由于色散力所产生的,分子量越大,即碳原子数越多,电子数也越多。分子间接触面增大,色散力当然也就越大沸点就越高。

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色散力只有近距离内才能有效地产生作用,随着距离的增大而减弱。在分子量相同的烷烃中,含支链的分子中由于支链的阻碍,使分子间靠近接触的程度不如正烷烃。所以正烷烃的沸点高于它的异构体。正戊烷 b.p. 36.10C 新戊烷 b.p. 9.50C 3.熔点;

正烷烃的熔点,同系列C1-C3不那么规则,但C4以上的是随着碳原子数的增加而升高。不过,其中偶数的升高多一些,以至含奇数和含偶数的碳原子的烷烃各构成一条熔点曲线,偶数在上,奇数在下。

解释:在晶体中,分子间的作用力不仅取决于分子的大小,而且取决于警惕中碳链的空间排布情况。排列紧密(分子间的色散力就大)熔点就高。

在共价化合物晶格中的质点是分子,偶数碳的烷烃具有较高的对称性,使碳链之间的排列比奇数的紧密(分子间的色散力大)。所以。含偶数的烷烃的熔点比奇数的升高就多一些。 正戊烷 m.p. -1290C 新戊烷 m.p. -16.60C 4.比重

正烷烃的比重是随着碳原子的数目增加逐渐有所增大,二十烷以下的按近于0.78。这也与分子间引力有关,分子间引力增大,分子间的距离相应减小,比重则增大。 5.溶解度:

烷烃不容与水,能溶于某些有机溶剂,尤其是烃类中。\相似相溶\,结构相似,分子间的引力相似,就能很好溶解。 2-6 烷烃的化学性质

烷烃是饱和烃,键结合得比较牢固,分子都无极性,极化度小,在一般条件下试剂不易进攻,化学性质比较稳定,与大多数强酸、强氧化剂、强还原剂及金属钠不起反应,或者反应速度极其缓慢。由于烷烃有这些特性,在生产上常作反应中的溶剂。但在一定条件下烷烃可发生反应。烷烃键极化程度小,不易发生异裂反应即离子反应,容易发生均裂反应即游离基反应。 一、 卤代反应

烷烃的氢原子可被卤素取代,生成卤代烃,并放出卤化氢。这种取代反应称为卤代反应。

氟、氯、溴、碘与烷烃反应生成一卤和多卤代烷,其反应活性为:F2 > Cl2 > Br2,碘通常不反应。除氟外,在常温和黑暗中不发生或极少发生卤代反应,但在紫外光漫射或高温下,氯和溴易发生反应。有时甚至剧烈到爆炸的程度。 ①氯代反应:

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