大学有机化学饱和脂肪烃.ppt

sp3– sp3 σ键 sp3– 1s σ键 1个C－Ｃσ键 6个C－Hσ键 乙烷的球棒模型 乙烷的棍棒模型 正丁烷的球棒模型 四、烷烃的构象 1、乙烷的构象 由于碳碳单键的旋转，形成原子或原子团在空间产生不同的排布形象，成为构象。每一种空间排布叫做一种构象。因单键旋转而产生的异构体称为构象异构体，是一种立体异构。它们的原子的连接顺序相同，不是构造异构。 （1）构象的表示------透视式和Newman投影式 （2）典型构象与优势构象 重叠式与交叉式是乙烷的两种典型构象。 优势构象是指内能较低的交叉式。 重叠式 交叉式 透 视 式 纽 曼 投 影 式 乙烷的构象 120° 120° 能量 / (kJ·mol-1) 0 60 120 旋转角度 / ( °) 12.6 交叉式与 重叠式是 乙烷分子 的极限构象 纽曼(Newman)投影式： （3）乙烷各种构象的能量变化 由于重叠式中两个碳原子上的C-H键靠得较近，成键电子间排斥作用，产生一种张力，称为扭转张力。使重叠式能量比交叉式高，从一个交叉式到另一个交叉式，分子必须越过这个能垒。可见单键旋转并非完全自由。 2、丁烷的构象(1) 丁烷分子中有三个C-C单键，均可自由旋转，产生各种构象。以下仅讨论绕C2-C3单键旋转所产生的构象。（可以看成是乙烷的二甲基衍生物） （1）四种典型构象 反交叉式也叫对位交叉式，顺交叉式也叫邻位交叉式。 （2）构象的稳定性比较 对位交叉式 〉邻位交叉式 〉部分重叠式〉全重叠式。 显然，优势构象是对位交叉式。 由C2－C3 σ键旋转产生的构象. 固定C2原子，反时针旋转C3原子，得到以下正丁烷的极限构象. 丁烷的构象(2) 对位交叉 部分重叠 邻位交叉 全重叠 正丁烷构象的模型 （3）丁烷各种构象的能量变化(围绕C2-C3旋转） 其中：A为全重叠；C为部分重叠；B、E为邻位交叉； D位对位交叉。 在对位交叉中，两个体积大的甲基相距最远，能量最低，为优势构象。邻位交叉中，两甲基间的距离小于范德华半径之和，因此仍有排斥作用；全重叠构象中两甲基处于重叠位置，范德华斥力大，还有C-H键的重叠，故能量最高；部分重叠中有甲基与氢及氢与氢的重叠，能量也较高 稳定性： 对位交叉 邻位交叉 部分重叠 全重叠 分子的构象，不仅影响化合物的物理和化学性质，而且涉及蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构和性能，以及药物的构效关系。许多药物分子的构象异构与药物生物活性的发挥密切相关。药物受体一般只与药物多种构象中的一种结合，这种构象称为药效构象。不具有药效构象的药物很难与药物的受体结合，这样就低效或无药效。例如：抗震颤麻痹药物多巴胺作用与受体的药效构象是对位交叉式。 五、物理性质 1．状态：常温常压下，1—4个C原子的烷烃为气体；5—16个C的烷烃为液体；17以上C原子的烷烃为固体。 2．沸点（b.p）： ①直链烷烃：直链烷烃的沸点随着分子量的增加，而有规律地升高（因色散力随分子中碳、氢原子增加而增加） ②支链烷烃：分子量相同的异构体中，支链越多沸点越低（由于支链存在，分子间接触面积小，色散力变弱） 正戊烷 异戊烷 新戊烷 b.p： 36.1℃ 27.9℃ 9.5℃ 3．熔点（m.p）：直链烷烃的熔点随着分子量的增加而升高（熔点不仅与色散力有关，还与 分子在晶格中堆积的紧密程度有关。分子越对称，排列越紧密，熔点越高） 4．密度：直链烷烃的密度随着分子量的增加而逐渐增大，但比水轻（＜1＝）。（分子间力弱） 5．溶解度：烷烃不溶于水和其它极性较强的溶剂。 烷烃溶于苯、乙醚和氯仿等非极性溶剂。 六、化学性质 1、稳定性：在一般情况下，烷烃具有极大的化学稳定性。 2、卤代反应：在光照条件下，烷烃分子中氢被卤素取代的 反应。 不同卤素的反应活性：F2 ＞ Cl2 ＞ Br2 ＞ I2 （1）甲烷的氯代 （2）甲烷的氯代历程----属于游离基链反应 A. 链的引发阶段 B. 链的增长阶段 ……………. C. 链的终止阶段 （3）其它烷烃的卤代反应——伯、仲、叔氢原子的反应活性 CH3—H C2H5—H Me2CH—H Me3C—H KJ/mol 435.1 410 397.5 380.7 氯代反应氢原子的反应活性：叔H