沈阳药科大学：《有机化学》课程教学资源（PPT课件）第二章 烷烃和环烷烃

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第 二 章 烷烃和环烷烃 exit

主要内容 第一节烷烃 第二节环烷烃

主要内容 第一节 烷 烃 第二节 环烷烃

第一节烷烃 烷烃的结构特征 烷烃分子中的碳都是sp3杂化。 甲烷具有正四面体的结构特征。 当烷烃中的碳原子数大于3的时候碳链就形成锯齿形 状 烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键

烷烃分子中的碳都是sp3杂化。 甲烷具有正四面体的结构特征。 当烷烃中的碳原子数大于3的时候,碳链就形成锯齿形 状。 烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键。 第一节 烷烃 一、 烷烃的结构特征

σ键的特点 1、电子云可以达到最大程度的重叠,所以比较牢固。 2、σ键旋转时不会破坏电子云的重叠,所以键可以 自由旋转。 p-pσ键

1、电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。 2、σ键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以σ键可以 自由旋转。 σ键的特点 p—p σ 键

σ键的定义 在化学中,将两个轨道沿着轨道对称轴方向 重叠形成的键叫σ键。 0 3sa键 p-sσ键 p-pσ键

sp 3 —s σ 键 p—p σ 键 p—s σ 键 在化学中，将两个轨道沿着轨道对称轴方向 重叠形成的键叫σ键。 σ键的定义

烷烃的异构现象 (一)碳架异构体 二)构象异构体 三)旋光异构体 构象 构象异构体 个已知构型的分子,仅由 单键旋转时会产生无 于单键的旋转而引起分子中 数个构象,这些构象 的原子或基团在空间的特定 互为构象异构体(或 排列形式称为构象。 称旋转异构体)

二、 烷烃的异构现象 构 象 一个已知构型的分子，仅由 于单键的旋转而引起分子中 的原子或基团在空间的特定 排列形式称为构象。 构象异构体 单键旋转时会产生无 数个构象，这些构象 互为构象异构体（或 称旋转异构体）。 （一）碳架异构体 （二）构象异构体 （三）旋光异构体

1、乙烷的构象 (1)两面角 H φH单键旋转时,相邻碳上的其他键 会交叉成一定的角度(),称为两 面角。 两面角为0°时的构象为重叠式构象。 两面角为60°时的构象为交叉式构象。 两面角在0-60之间的构象称为扭曲式构象

（1） 两面角 单键旋转时，相邻碳上的其他键 会交叉成一定的角度()，称为两 面角。 两面角为0° 时的构象为重叠式构象。 两面角为60° 时的构象为交叉式构象。 两面角在0-60o之间的构象称为扭曲式构象。 H H  １、 乙烷的构象

(2)乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法 HH 重叠式构象 H H H H/H H 交叉式构象 H H 伞式 锯架式 纽曼式 伞式,锯架式与纽曼式的画法也适合于其它有机化合物

伞式 锯架式 纽曼式 交叉式构象 重叠式构象 H H H H H H H HH H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 伞式，锯架式与纽曼式的画法也适合于其它有机化合物 （2）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法

(3)乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析 每个CH、CH重 叠的能量约为4KJ mol-1 CH键长 1107pm 110.7pm C-C键长 154 154pm 键角 10950 109.50 两面角 600 两氢相距 229pm 250pm 250pm>240pm>229pmE重叠>E交叉△E=121KJml 当二个氢原子的间距少于240pm(即二个氢原子的半径和)时,氢原 子之间会产生排斥力,从而使分子内能增高,所以重叠式比交叉式 内能高

（3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析 C-H 键长 C-C 键长 键 角 两面角 两氢相距 110.7 pm 154 pm 109.5o 60o 250 pm 110.7 pm 154 pm 109.5o 0 o 229 pm 250 pm > 240 pm > 229 pm E重叠 > E交叉 E=12.1KJmol-1 每个C-H、C-H重 叠的能量约为4 KJ mol-1 当二个氢原子的间距少于240pm（即二个氢原子的半径和）时，氢原 子之间会产生排斥力，从而使分子内能增高，所以重叠式比交叉式 内能高

(4)乙烷构象势能关系图 非键连相互作用 不直接相连的原子 能量 间的排斥力。 12.1KJ 稳定构象 OKJ 位于势能曲线谷 底的构象 180 300360 旋转角 扭转张力 非稳定构象具有恢复成稳 定构象的力量; 以单键的旋转角度为横坐标 以各种构象的势能为纵坐标。如 转动能垒 果将单键旋转360度,就可以画出分子由一个稳定的交叉式构 条构象的势能曲线。由势能曲象转为一个不稳定的重叠式 线与坐标共同组成的图为构象的构象所必须的最低能量。 势能关系图。 (25°时转速达101次/秒)

12.1 KJ 0 KJ 0 60 180 300 360 能量 旋转角 （4）乙烷构象势能关系图 以单键的旋转角度为横坐标， 以各种构象的势能为纵坐标。如 果将单键旋转360度，就可以画出 一条构象的势能曲线。由势能曲 线与坐标共同组成的图为构象的 势能关系图。 稳定构象 位于势能曲线谷 底的构象 非键连相互作用 不直接相连的原子 间的排斥力。 转动能垒 分子由一个稳定的交叉式构 象转为一个不稳定的重叠式 构象所必须的最低能量。 （25°时转速达1011次/秒） 扭转张力 非稳定构象具有恢复成稳 定构象的力量；