第三章 不饱和链烃（课件）-《有机化学基础》脂肪烃的结构同步教学（化学工业出版社第4版）

一、烷烃的结构 1.甲烷的结构 甲烷分子的组成为CH4 ,碳原子由基态到激发态以SP3杂化的方式参与成键（见模块一第一二章第三节），碳的四个SP3杂化轨道与氢原子的1S轨道沿着轨道的对称轴方向进行最大程度的重叠形成C―Hσ键，这四个σ键之间的键角为109°28′。甲烷分子具有正四面体的空间立体结构。 (动画表示) 脂肪烃的结构 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 烷烃分子中碳原子均以四个共价单键与其它碳原子或氢原子相连。烷烃的通式为CnH2n+2。其它烷烃分子中的碳原子都是以SP3杂化状态的方式参与成键，碳原子的四个SP3杂化轨道与相邻碳原子的SP3杂化轨道或氢原子的1S轨道沿轨道对称轴的方向进行最大程度的重叠形成C―Cσ键或C―Hσ键。烷烃分子中碳原子的四个σ键间键角约109°28′，碳原子具有四面体立体结构。 2.其它烷烃的结构 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 形成σ键的原子轨道重叠程度最大且成键电子云集中于两成键原子核之间，受成键原子核的束缚力较大，不易在外界试剂作用下发生发生变形、极化、断裂、表现较为不活泼的化学性质，因此烷烃具有较稳定的化学性质。 σ键电子云以成键两原子核连线为轴对称分布 .σ键特点是成键的两个原子可以相对旋转而不影响电子云的分布，不破坏σ键。 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 二、烯烃的结构 烯烃分子中官能团碳原子为双键碳原子。官能团碳原子都是以sp2杂化状态参与成键的。仅含有一个碳碳双键的烯烃为单烯烃，其通式为CnH2n。含有两个碳碳双键的烯烃称二烯烃，其通式为CnH2n－2。 1.单烯烃的结构 想一想：含有三个以上碳原子的烷烃分子中，碳原子的排列是不是直线形。你能解释结晶态烷烃其碳链（胳）呈锯齿形吗？如： 正己烷。 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 单烯烃中，乙烯分子最简单也最具代表性。实验证实乙烯分子CH2=CH2分子六个原子在同一平面上，如图所示。以sp2杂化方式成键的碳原子，三个sp2杂化轨道由于能量、形状相同，三个sp2轨道的对称轴在同一平面,彼此之间的夹角为120°如图所示；未参与杂化的p轨道的对称轴垂直于由三个sp2轨道对称轴所决定的平面,如图: 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 在乙烯分子中，对称轴在同一平面的五个σ键及π键的电子云重叠方式的示意图如图: π是由成键原子轨道以“肩并肩”方式侧面重叠成键，它的重叠程度小于σ键。 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 （1） 乙烯分子中的σ键 （2） 乙烯分子中的π键 （3） 乙烯分子中的键角 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 π电子云对称地分布分子平面的上方和下方，受双键碳原子核束缚力较小，流动性较大，在外界试剂的作用下，易发生变形、极化、断裂、表现较为活泼的化学性质。π键不能自由旋转，因此以双键相连的碳原子也不能自由旋转。 2.共轭二烯的结构及共轭效应 二烯烃中两个双键被一个单键隔开的二烯烃称共轭二烯烃，共轭二烯烃中1，3-丁二烯 最简单也最具代表性。 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 实验测得1，3-丁二烯分子内所有的原子共平面，分子内键角、键长如图所示。 1，3-丁二烯中C(1)与C(2)之间的键长比乙烯中碳碳双键的键长为0.1330nm稍长；C(2)与C(3)之间的键长比乙烷中碳碳单键长为0.1540nm稍短，这种现象为键长的平均化。 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 在1,3-丁二烯分子中每个碳原子以sp2杂化轨道与相邻碳原子的sp2杂化轨道彼此沿着轨道的对称轴方向进行最大程度的重叠形成三个碳碳σ键；每个碳原子剩余的sp2杂化轨道分别与氢原子s轨道重叠，形成六个C-Hσ键。这九个σ键的键轴处在同一平面上，因此分子内的所有原子共平面。每个碳原子上均有一个未参与杂化的p轨道，其对称轴平行，且垂直于σ键所在的平面。如图所示。 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 四个P轨道彼此侧面重叠形成π键，这样的π键与单烯烃中的π键不同，单烯烃π键的两个电子局限于两个碳原子之间运动，被称为定域π键。 第十二章 脂肪烃 帮助 返回 下页 上页 离域π键：在1,3-丁二烯分子