第2章烃类——基础有机化合物《有机化学基础》第1节烷烃第二课时同步教学（科学出版社中职药剂二版）

碳的四面体构型 构型指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况. 1 烷烃的构型 基态 激发态 杂化态 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz 2s sp3 sp3 sp3 sp3 2 激发 杂化 碳的sp3杂化 烷烃分子形成时，碳原子的sp3轨道沿着对称轴的方向分别与 碳的sp3轨道或氢的1s轨道相互重叠成σ键。 H H H H H H H H C sp3 C sp3 C sp3 H 1s σ (s-sp3) σ (sp3-sp3) 烷烃分子的形成 3 烷烃的构型 烷烃的构型 烷烃分子的形成 sp3杂化碳的轨道夹角是109.5°，所以烷烃中的碳链 是锯齿形的而不是直线。 4 烷烃的构型 立体结构的表示方法 C H H H H 表示伸向纸的背后 表示伸出纸的上面 甲烷的楔形透视式 5 烷烃的构象 由于围绕单键旋转（如CH3-CH3中的两个CH3绕C-C单 键旋转）而引起的分子中各原子在空间不同的排布方 式称为构象（conformation） 理论上讲，乙烷分子中碳碳单键的自由旋转可以 产生无数种构象。 6 乙烷的极限构象 7 重叠式 交叉式 旋转能垒：2.9 kcal/mol H H H H H H 2 1 H H H H H H 2 1 锯齿透视式 Newman式 交叉式（反叠式） 重叠式（顺叠式） H H H 1 H H H 00 2 H 8 H H H H H 1 2 600 烷烃的构象 势能 扭转角 H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 0 360 H H H H H H H H H H H H H H H H H H 2.9 kacl/mol 9 烷烃的构象 CH 3 H H H CH 3 H 对位交叉式 （反叠式） H CH3 H H3C H H CH3 H H CH 3 H H H H CH 3 3 H C H H 部分重叠式 （反错式） 邻位交叉式 （顺错式） 全重叠式 （顺叠式） 能量：反叠式<顺错式<反错式<顺叠式 丁烷：C2与C3单键旋转 H2 H3C C C CH H2 3 10 势能 扭转角 H H CH3 CH3 H H H H CH3 H H H3C H H CH3 H CH3 H H H CH3 CH3 H H 0 360 H H H H3C H CH3 H H H H H3C CH3 H H CH3 H H CH3 11 构造：分子中原子互相连接的方式和次序.不考虑空间因素 NH H N O N 构型：具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况. O O NH O H O O (R)-(-)-thalidomide O O (S)-(+)-thalidomide 构型相反，构造相同 H H H H 12 H H H H H H H H 构象：围绕单键旋转而引起的分子中各原子在空间不同的排布方式 构象的变化不会引起构造和构型的变化. 烷烃的物理性质 有机化合物的物理性质通常包括化合物的 状态、相对密度、沸点、熔点和溶解度等。 正烷烃的物理性质随着分子量的增加而显 出一定的递变规律。 范德华力（分子间作用力）：静电引力， 诱导力，色散力。 NaCl δ δ H Cl 静电引力 13 诱导力 烷烃的物理性质 物质状态 在室温和一 个大气压下 含1－4个碳原子的是气态 14 含5－16个碳原子的为液体 含17个碳原子以上的为固体 烷烃的物理性质 15 相对密度 正烷烃的相对密度也是随着碳原子的数目的增加逐渐 有所增大，二十烷以下的接近于0.78。 溶解度 “相似相溶”—烷烃不溶于水，能溶于某些有机溶剂， 尤其是烃类等低极性溶剂中。 烷烃的物理性质 沸点 正烷烃的沸点随着分子量的增加而升高，但不是一个 简单的直线体系，每增加一个CH2所引起的沸点升高 是逐渐减小的。 液体沸点的高低决定于分子间引力的大小.分子间引力 愈大，使之沸腾就必须提供更多的能量，所以沸点愈 高。而分子间引力的大小取决于分子结构。分子间的 引力称为范德华引力。 16 烷烃的物理性质 沸点的变化规律 17 烷烃的沸点随着碳原子数的增加而升高； 在含支链的烷烃分子中由于支链的阻碍，使分子靠 近的程度不如正烷烃，所以，正烷烃的沸点高于它的 异构体。 沸点：正己烷> 2‐甲基戊烷 烷烃的物理性质 熔点 18 同系列中头几个不规则，而C4以上的随着碳原子 数的增加而升高。其中偶数的升高多一些，以致 含奇数的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。 38 烷烃的物理性质 熔点 分子之间的作用力不仅取决于分子的大小，而且 取决于晶体中碳链的空间排布的情况。偶数碳链 的烷烃具有较高的对称性，凡对称性高的