飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴(編輯修改稿)
2025-05-29 06:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 CC 鍵 33 (3) σ鍵的特性 ? σ鍵以鍵軸為對稱軸，成鍵時軌道交叉程度大，鍵牢固 ? 以 σ鍵相連接的兩個原子可以相對旋轉，不影響電子云的分布 34 Space Filling Model Ball andStick Model CHHHH1 0 9 . 5 o1 . 0 9 197。? 鍵 ( s p 3 s )CHHCHHHH1 0 9 . 3o1 . 5 4 197。1 . 1 0 197。? 鍵 ( s p3 s )? 鍵 ( s p3 s p3)35 環(huán)烷烴的結構與環(huán)的穩(wěn)定性 (1) 燃燒熱 與穩(wěn)定性 ? 1mol化合物完全燃燒生成 CO2和水所放出的熱量 ? 其大小反映分子能量的高低，可提供有關化合物穩(wěn)定性的依據(jù) ① 開鏈烷烴分子每增加一個亞甲基，燃燒熱增值② 環(huán)烷烴可看作多個亞甲基相連的化合物 ? 燃燒熱不象烷烴那樣有規(guī)律 ? 不同環(huán)烷烴中的亞甲基單元的燃燒熱因環(huán)的大小不同而有明顯差別 36 每個 CH2的燃燒 (KJ/mol) 每個 CH2的燃燒熱 (KJ/mol) 小環(huán) C3 C4 環(huán)丙烷 環(huán)丁烷 中環(huán) C8 ? C11 環(huán)辛烷 環(huán)壬烷 環(huán)癸烷 普通環(huán) C5 ? C7 環(huán)戊烷 環(huán)己烷 環(huán)庚烷 大環(huán) C12 ? 環(huán)十四烷 環(huán)十五烷 高于 開鏈烷烴的能量，稱為張力能 環(huán)烷烴的燃燒熱數(shù)據(jù) (2) 張力能 角張力：鍵角偏離正常鍵角引起的張力 扭轉張力：構象是重疊式引起的張力 37 ① 環(huán)丙烷 角張力（ angle strain）： 環(huán)的角度與 sp3軌道夾角差別引起的張力 CC CHHH HHH1 0 4oHHHHHHHHHHHH123123C 1 C 2Newman投影式 所有 C?H 鍵均為重疊式構象， 有扭轉張力 平面型 38 ② 環(huán)丁烷 ?若為平面型分子 ?穩(wěn)定構象 ?角張力 ?扭轉張力 角張力稍增加 , 扭轉張力明顯減小 HHHHHHHH1 234C 1 C 2C 4 C 3HHHHHH1234HH90o 重疊式構象 扭曲式構象 88o HHHHHHHH1234HHHHH 2 C123H 2 C4C 1 C 239 ③ 環(huán)戊烷 ? 幾乎沒有角張力 ? 以 信封型 和扭曲型來降低扭轉張力 = 40 ④ 環(huán)己烷 如果環(huán)己烷的 6 個碳原子在同一平面上 : ? 將有角張力 ? 將有扭轉張力 1 2 0 o偏離 HHHHHHHHH HH HCH 重疊 ? 環(huán)己烷不是平面型分子 41 HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH12345 612345 6椅式 船式 C2, C3, C5, C6 共平面 42 ⑤ 7~12C環(huán)：沒有角張力，存在扭轉張力 ⑥ 更大的環(huán)， 自然界中少見 烷烴和環(huán)烷烴的構象 ? 由于烷烴分子中的碳原子可以以 CC 鍵為軸進行旋轉，這就使得碳原子上的基團在空間的相對位置隨之發(fā)生變化，產(chǎn)生不同形象的分子，屬于立體異構中的構象異構 43 ? 描述立體結構的幾種方式 CHHCHHHH12HH HHHH1212HHHHHH1傘形式 鋸架式 Newman投影式 44 鍵電子云排斥， von der waals排斥力， 內(nèi)能較高（最不穩(wěn)定） 乙烷的構象 交叉式構象 扭曲式構象 重疊式構象 原子間距離最遠 內(nèi)能較低 （最穩(wěn)定） （有無數(shù)個） CHHCHHHH2 .3 197。 小于兩個 H 的von der waals 半徑（ ）之和，有排斥力 6 0 oC 1 旋 轉 6 0 oC 1 旋 轉12HHHHHH1 12HHHHHH1 12 HHHH HH145 0 6 0 1 2 0potential energy (KJ/mol)d e g r e e s o f r o t a t i o n1 2 . 11HHHHHH1HHHHHH1HHHH HH…… ? 乙烷構象轉換與勢能關系圖 旋 轉 6 0 o12HHHHHH1 12 HHHH HH112HHHHHH1旋 轉 6 0 o旋轉中須克服能壘 —— 扭轉張力 ? 電子云排斥 ? 相鄰 兩 H間的 von der waals排斥力 一般情況下 ( T250oC): ?單個乙烷分子：絕大部分時間在穩(wěn)定構象式上。 ?一群乙烷分子：某一時刻，絕大多數(shù)分子在穩(wěn)定的構象式上。 46 ? 構象互變的可能性 單鍵旋轉的能量差一般在 ~ kJ/mol之間，室溫下分子間的碰撞可能產(chǎn)生 84kJ/mol的能量，足以越過此能壘，使各種構象容易迅速互變 ? 分子在某一構象停留的時間很短（ 106秒），因此在室溫下不能分離具有穩(wěn)定構象的乙烷分子，只有在接近絕對零度，才能得到單一的交叉式構象的乙烷分子 47 C H3H HHC H3H C 2 旋 轉12346 0oC H3H HHHH3CC H3H HHHH3C6 0oC H3H HC H3HH6 0o6 0oC H3H HC H3HH… … 丁烷的構象 交叉式（ anti） （反交叉式） 部分重疊式 鄰位交叉式 （ gauche） 全重疊式 鄰位交叉式 （ gauche） 甲基間距離最遠 (最穩(wěn)定 ) 較不穩(wěn)定 較穩(wěn)定 甲基間距離最近 （最不穩(wěn)定） C H 2H 3 C1 2 C H 2 C H 33 448 0 6 0 1 2 0d e g r e e s o f r o t a t i o
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