有机化学2烷烃.pdf

C 1sC 1s 2 2 2s2s 2 2 2p2p 2 2 最外层最外层最外层最外层4 4个价电子 碳是四价的个价电子 碳是四价的个价电子 碳是四价的个价电子 碳是四价的 中等电负性中等电负性中等电负性中等电负性 可通过与其它原子共享电子满足八隅体 成共价键 可通过与其它原子共享电子满足八隅体 成共价键 可通过与其它原子共享电子满足八隅体 成共价键 可通过与其它原子共享电子满足八隅体 成共价键 碳与碳之间碳与碳之间碳与碳之间碳与碳之间 碳与氢之间可以成键 形成复杂化合物碳与氢之间可以成键 形成复杂化合物碳与氢之间可以成键 形成复杂化合物碳与氢之间可以成键 形成复杂化合物 C 2 12 1 烃烃烃烃 碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物 hydrohydrocarbonscarbons HC H H C H H H 乙烷乙烷乙烷乙烷 HC H H H 甲烷甲烷 CH4 第二章第二章第二章第二章烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 烃烃烃烃 烷烃烷烃烷烃烷烃烯烃烯烃烯烃烯烃炔烃炔烃炔烃炔烃芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃 H C H C H H CHCH HC H H C H H H 饱和烃饱和烃饱和烃饱和烃 烷烃 烷烃 烷烃 烷烃 不饱和烃 不饱和烃 不饱和烃 不饱和烃 烯烃 炔烃 烯烃 炔烃 烯烃 炔烃 烯烃 炔烃 脂肪烃脂肪烃脂肪烃脂肪烃 芳香烃芳香烃芳香烃芳香烃 H 3C CH 2 CH 2 CH 3 H 3C CH CH CH 3 CH 3 CH 3 H 2C H 2C CH 2 CH 2 CH 2 直链直链直链直链 带侧链带侧链带侧链带侧链 环状环状环状环状 烷烃烷烃烷烃烷烃 饱和烃 只含单键饱和烃 只含单键饱和烃 只含单键饱和烃 只含单键 2 2 2 2 2 2 2 2 饱和烃 烷饱和烃 烷饱和烃 烷饱和烃 烷 烃烃烃烃 AlkanesAlkanes ParaffinsParaffins 同系物 同系物 同系物 同系物 有相同通式 有相同通式 有相同通式 有相同通式 结构上相差结构上相差结构上相差结构上相差CHCH 2 2 及其整及其整及其整及其整 数倍的一系列化合物数倍的一系列化合物数倍的一系列化合物数倍的一系列化合物 烷烃的通式烷烃的通式烷烃的通式烷烃的通式 C C n nH H 2n 22n 2 例 例 例 例 CHCH 4 4 C C 2 2H H6 6 C C 3 3H H8 8 C C 4 4H H 1010 同系列同系列同系列同系列 同系物 同系物 同系物 同系物 HomologsHomologs C H H H HC C H H H H HH CCC H H H H H H H H CCCC H H H H H H H H HH 甲烷甲烷甲烷甲烷乙烷乙烷乙烷乙烷丙烷丙烷丙烷丙烷丁烷丁烷丁烷丁烷 2 3 2 3 烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构烷烃的结构 Ball and Stick Model C H H H H 109 5o 1 09 键 键 sp3 s C H H C H H H H 109 3o 1 54 1 10 键 键 sp3 s 键 键 sp3 sp3 C C spsp 3 3 杂化 成杂化 成杂化 成杂化 成 键键键键 A A 烷烃的立体结构烷烃的立体结构烷烃的立体结构烷烃的立体结构 B B 同分异构现象和同分异构体同分异构现象和同分异构体同分异构现象和同分异构体同分异构现象和同分异构体 同分异构体 同分异构体 同分异构体 同分异构体 具有相同的分子式的不同的化合物具有相同的分子式的不同的化合物具有相同的分子式的不同的化合物具有相同的分子式的不同的化合物 C4 C4 以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象 H3CCH2CH2CH3 H 3C CHCH3 CH 3 C C4 4H H 1010 构造异构体 构造异构体 构造异构体 构造异构体 具有相同的分子式 但原子的连接顺序不同的分子具有相同的分子式 但原子的连接顺序不同的分子具有相同的分子式 但原子的连接顺序不同的分子具有相同的分子式 但原子的连接顺序不同的分子 正丁烷 异丁烷属于同分异构体中的构造异构体 碳架异构体 正丁烷 异丁烷属于同分异构体中的构造异构体 碳架异构体 正丁烷 异丁烷属于同分异构体中的构造异构体 碳架异构体 正丁烷 异丁烷属于同分异构体中的构造异构体 碳架异构体 CHCH4 4 C C2 2H H6 6 C C3 3H H8 8 无异构体无异构体无异构体无异构体 C1 C3C1 C3烷烃无异构现象烷烃无异构现象烷烃无异构现象烷烃无异构现象 C4 C4 以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象以上烷烃出现同分异构现象 C4H10 C5H12 C6H14 C20H42366 319 同分异构体数同分异构体数同分异构体数同分异构体数 2 3 5 11 7311 73 沸点 沸点 沸点 沸点 0 5 0 5 同分异构体是不同的化合物 具有不同的性质 例如 同分异构体是不同的化合物 具有不同的性质 例如 同分异构体是不同的化合物 具有不同的性质 例如 同分异构体是不同的化合物 具有不同的性质 例如 H3CCH2CH2CH3 H3CCH CH3 CH3 C C 碳原子的四种类型碳原子的四种类型碳原子的四种类型碳原子的四种类型 与其化学性质相关 与其化学性质相关 与其化学性质相关 与其化学性质相关 当分子中的某一个碳原子与一个 两个 三个 四个碳当分子中的某一个碳原子与一个 两个 三个 四个碳当分子中的某一个碳原子与一个 两个 三个 四个碳当分子中的某一个碳原子与一个 两个 三个 四个碳 原子相连时 该原子分别称为原子相连时 该原子分别称为原子相连时 该原子分别称为原子相连时 该原子分别称为伯 仲 叔 季伯 仲 叔 季伯 仲 叔 季伯 仲 叔 季碳原子碳原子碳原子碳原子 1 1 C C 伯碳 一级碳 伯碳 一级碳 伯碳 一级碳 伯碳 一级碳 primary carbonprimary carbon 2 2 C C 仲碳 二级碳 仲碳 二级碳 仲碳 二级碳 仲碳 二级碳 secondary carbonsecondary carbon tertiary carbontertiary carbon 3 3 C C 叔碳 三级碳 叔碳 三级碳 叔碳 三级碳 叔碳 三级碳 4 4 C C 季碳 四级碳 季碳 四级碳 季碳 四级碳 季碳 四级碳 quaternary carbonquaternary carbon H3CCH2CH2CH3 H3CCHCH3 CH3 H3CCCH3 CH3 CH3 1 1 H H 伯氢 伯氢 伯氢 伯氢 2 2 H H 仲氢 仲氢 仲氢 仲氢 3 3 H H 叔氢 叔氢 叔氢 叔氢 H3CCH2CH2CH2CH3 H3CCHCH2 CH3 CH3 CHCH2CCH3 CH3 CH3 H3C CH3 分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类分析下列化合物所含碳原子种类 碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的碳原子种类的扩展扩展扩展扩展 H3CCH2CH2H3CCCH3 CH3 H3CCHCH3 1 1 自由基自由基自由基自由基 伯自由基 伯自由基 伯自由基 伯自由基 2 2 自由基自由基自由基自由基 仲自由基 仲自由基 仲自由基 仲自由基 3 3 自由基自由基自由基自由基 叔自由基 叔自由基 叔自由基 叔自由基 1 1 碳负离子碳负离子碳负离子碳负离子 伯碳负离子 伯碳负离子 伯碳负离子 伯碳负离子 3 3 碳正离子碳正离子碳正离子碳正离子 叔碳正离子 叔碳正离子 叔碳正离子 叔碳正离子 H3CCH2CH2CH2H3CCCH3 CH3 普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法 用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名用于简单化合物的命名 IUPACIUPAC命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 IUPACIUPAC 国际纯化学与应用化学联合会 国际纯化学与应用化学联合会 国际纯化学与应用化学联合会 国际纯化学与应用化学联合会 I Internationalnternational U Unionnion ofof P Pureure andand A Appliedpplied C Chemistryhemistry 2 4 2 4 烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名 A A 普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法 中文名中文名中文名中文名英文名英文名英文名英文名 甲甲甲甲烷烷烷烷 乙乙乙乙烷烷烷烷 丙丙丙丙烷烷烷烷 methmethaneane ethethaneane proppropaneane 碳原子碳原子碳原子碳原子数目数目数目数目 烷烷烷烷 碳原子数为碳原子数为碳原子数为碳原子数为1 101 10用用用用天干 甲 天干 甲 天干 甲 天干 甲 乙 丙 乙 丙 乙 丙 乙 丙 壬 壬 壬 壬 癸 癸 癸 癸 表示 十以上用数字表示表示 十以上用数字表示表示 十以上用数字表示表示 十以上用数字表示 英文命名用词尾英文命名用词尾英文命名用词尾英文命名用词尾 aneane表示烷烃表示烷烃表示烷烃表示烷烃 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3C3 C2 C1 CH3 CH2 3CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 CH3 不同的构造异构体用不同的构造异构体用不同的构造异构体用不同的构造异构体用 正正正正 异异异异 和和和和 新新新新 等前缀区分等前缀区分等前缀区分等前缀区分 相应的英文词头为相应的英文词头为相应的英文词头为相应的英文词头为 n n normal normal isoiso和和和和neoneo 不加 不加 不加 不加 正正正正戊烷戊烷戊烷戊烷 异异异异戊烷戊烷戊烷戊烷 新新新新戊烷戊烷戊烷戊烷 n n pentpentaneane isoisopentpentaneane neoneopentpentaneane C5 CH3CH CH3 异异异异 仅在一末端有仅在一末端有仅在一末端有仅在一末端有 而无其他支链的烷烃而无其他支链的烷烃而无其他支链的烷烃而无其他支链的烷烃 新新新新 具有具有具有具有 含五 六个碳原子的烷烃含五 六个碳原子的烷烃含五 六个碳原子的烷烃含五 六个碳原子的烷烃 CH3C CH3 CH3 正壬烷正壬烷正壬烷正壬烷 正癸烷正癸烷正癸烷正癸烷 正正正正十一十一十一十一烷烷烷烷 正正正正十二十二十二十二烷烷烷烷 碳原子数为碳原子数为碳原子数为碳原子数为1010以上时用以上时用以上时用以上时用大写数字大写数字大写数字大写数字表示表示表示表示 CH3 CH2 7CH3 CH3 CH2 8CH3 CH3 CH2 9CH3 CH3 CH2 10CH3 C9 C10 C11 C12 CH 3C H2CH2C HCHC H3 CH 2C H3 CH 3 支链为取代基支链为取代基支链为取代基支链为取代基 B B IUPACIUPAC命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 1 1 1 1 无支链的烷烃无支链的烷烃无支链的烷烃无支链的烷烃以普通命名法命名以普通命名法命名以普通命名法命名以普通命名法命名 2 2 2 2 支链烷烃 首先支链烷烃 首先支链烷烃 首先支链烷烃 首先选定一条最长链作为选定一条最长链作为选定一条最长链作为选定一条最长链作为主链 主链 主链 主链 称某烷 称某烷 称某烷 称某烷 支链为取代基支链为取代基支链为取代基支链为取代基 R 烷基 烷基 CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 中文名英文名中文名英文名 甲基 乙基 甲基 乙基 正 正 丙基丙基 methyl ethyl n propyl CH3CH CH3 异异丙基丙基 缩写缩写 Me Et n Pr isopropyli Pr 烷基取代基 烷烃去掉一个氢原子后的基团烷基取代基 烷烃去掉一个氢原子后的基团烷基取代基 烷烃去掉一个氢原子后的基团烷基取代基 烷烃去掉一个氢原子后的基团 CH3CH2CH2CH2 CH3CHCH2 CH3 正 正 丁基丁基 异异丁基丁基 n butyl isobutyl CH3C CH3 CH3 叔叔丁基丁基tert butyl n Bu i Bu t Bu tertiary CH3CH2CH 仲仲丁基丁基sec butyls Bu CH3 secodary R 烷基 中文名英文名缩写 烷基 中文名英文名缩写 新新新新 具有具有具有具有 含五 六个碳原子的烷烃含五 六个碳原子的烷烃含五 六个碳原子的烷烃含五 六个碳原子的烷烃 CH3C CH3 CH3 新新新新戊烷戊烷戊烷戊烷 CH3C CH3 CH3 叔叔叔叔丁基丁基丁基丁基 CH3C CH3 CH3 CHCH 3 3 IUPACIUPAC命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 命名法 系统命名法 1 1 1 1 无支链的烷烃无支链的烷烃无支链的烷烃无支链的烷烃以普通命名法命名以普通命名法命名以普通命名法命名以普通命名法命名 2 2 2 2 支链烷烃 首先支链烷烃 首先支链烷烃 首先支链烷烃 首先选定一条最长链作为选定一条最长链作为选定一条最长链作为选定一条最长链作为主链 主链 主链 主链 称某烷 称某烷 称某烷 称某烷 支链为取代基支链为取代基支链为取代基支链为取代基 CH3CH2CH 2CHCH2CH3 CH2CH2CH 2CH3 3 结构式有多条最长碳链时 选取包含支链最多的最结构式有多条最长碳链时 选取包含支链最多的最结构式有多条最长碳链时 选取包含支链最多的最结构式有多条最长碳链时 选取包含支链最多的最 长碳链为主链长碳链为主链长碳链为主链长碳链为主链 CHCH CH CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH3CH3 CH3 4 4 对主链从靠近支链的一端开始编号 按对主链从靠近支链的一端开始编号 按对主链从靠近支链的一端开始编号 按对主链从靠近支链的一端开始编号 按 最最最最 低系列低系列低系列低系列 使取代基编号数最小使取代基编号数最小使取代基编号数最小使取代基编号数最小 最先遇到的位次最小者为最低系列最先遇到的位次最小者为最低系列最先遇到的位次最小者为最低系列最先遇到的位次最小者为最低系列 CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3 CH2CH3 12345678 1234 5678 7 CH 3CHCH2CH2CH2CHCH2CH3 123456 CH 3 123456 8 7 8 CH 3 5 5 命名 命名 命名 命名 取代基位置取代基位置取代基位置取代基位置 取代基名称 主链名称取代基名称 主链名称取代基名称 主链名称取代基名称 主链名称 普通命名法 普通命名法 普通命名法 普通命名法 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 使小取代基编号最小使小取代基编号最小使小取代基编号最小使小取代基编号最小 书写时小基团排在前面书写时小基团排在前面书写时小基团排在前面书写时小基团排在前面 英文以字母顺序排列英文以字母顺序排列英文以字母顺序排列英文以字母顺序排列 7 CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3 123456 CH3 123456 CH2CH3 8 78 3 甲基 甲基 6 乙基辛烷 乙基辛烷 6 ethyl 3 methyloctane 6 6 相同取代基合并 用相同取代基合并 用相同取代基合并 用相同取代基合并 用大写大写大写大写数字表示 数字表示 数字表示 数字表示 用用用用 隔隔隔隔 开开开开 英文表示基团数目用词头英文表示基团数目用词头英文表示基团数目用词头英文表示基团数目用词头 didi tri tetra tri tetra pentapenta hexahexa 表示 表示 表示 表示 CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH3 Et Et 1 23 456 Et 78 12345678 3 4 6 三三乙基乙基辛烷辛烷 3 4 6 triethyloctane 系统命名法系统命名法系统命名法系统命名法 CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH3 Et Et 1 23 456 Et 78 1234 56 78 7 CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3 123456 CH3 123456 CH2CH3 8 78 3 甲基 甲基 6 乙基辛烷 乙基辛烷 CH3CH2CH2CHCHCH3 CH2CH3 1234 CH3 56 1 2 2 甲基甲基 3 乙基乙基己烷己烷 345 6 3 4 6 三三乙基乙基辛烷辛烷 1 1 选取包含支链最多的最长碳链为主链选取包含支链最多的最长碳链为主链选取包含支链最多的最长碳链为主链选取包含支链最多的最长碳链为主链 2 2 将主链编号 使取代基编号数最小将主链编号 使取代基编号数最小将主链编号 使取代基编号数最小将主链编号 使取代基编号数最小 最低系列最低系列最低系列最低系列 编号原则编号原则编号原则编号原则 3 3 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 使小取代基编使小取代基编使小取代基编使小取代基编 号最小号最小号最小号最小 4 4 命名命名命名命名 依次写出取代基的位次和名称依次写出取代基的位次和名称依次写出取代基的位次和名称依次写出取代基的位次和名称 以及主链名称以及主链名称以及主链名称以及主链名称 取代基次序规则 小基团排在前面取代基次序规则 小基团排在前面取代基次序规则 小基团排在前面取代基次序规则 小基团排在前面 相同取代基合并用大写数字表示相同取代基合并用大写数字表示相同取代基合并用大写数字表示相同取代基合并用大写数字表示 3 异 丙基异 丙基 己烷己烷 碳原子轨道碳原子轨道碳原子轨道碳原子轨道spspspsp 3 3 3 3 杂化杂化杂化杂化 2 5 烷烃的结构烷烃的结构 2s 2px 2py2pz2s 2px 2py2pz 跃迁跃迁 原子轨道重组原子轨道重组 4个个sp3轨道轨道 C 1s22s22p2 spsp 3 3 杂化杂化杂化杂化 109 5o 四面体型四面体型四面体型四面体型 甲烷甲烷 CH4 甲烷甲烷 CH4 的成键示意的成键示意 甲烷分子中有甲烷分子中有甲烷分子中有甲烷分子中有 四个四个四个四个C C H H 键键键键 键的形成 键的形成 键的形成 键的形成 原子轨道沿键轴原子轨道沿键轴原子轨道沿键轴原子轨道沿键轴 核间连线 相互交盖 核间连线 相互交盖 核间连线 相互交盖 核间连线 相互交盖 形成沿键轴对称的共价键称为形成沿键轴对称的共价键称为形成沿键轴对称的共价键称为形成沿键轴对称的共价键称为 键键键键 键的特性键的特性键的特性键的特性 成键原子可沿键轴自由旋转成键原子可沿键轴自由旋转成键原子可沿键轴自由旋转成键原子可沿键轴自由旋转 键能较大键能较大键能较大键能较大 可极化性较小 可极化性较小 可极化性较小 可极化性较小 键键键键 轴对称方式交叠轴对称方式交叠轴对称方式交叠轴对称方式交叠 HC H H C H H H 乙烷的成键示意乙烷的成键示意乙烷的成键示意乙烷的成键示意 乙烷分子中有六个乙烷分子中有六个乙烷分子中有六个乙烷分子中有六个C C H H 键和一个键和一个键和一个键和一个 C C C C 键键键键 2 6 构象 构象 comformation 和构象异构体 和构象异构体 C C C C单键是可以旋转的单键是可以旋转的单键是可以旋转的单键是可以旋转的 单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列单键的旋转使分子中的原子或基团在空间产生不同的排列 构象 构象 构象 构象 不同的构象之间为构象异构关系 一类不同的构象之间为构象异构关系 一类不同的构象之间为构象异构关系 一类不同的构象之间为构象异构关系 一类立体异构现象立体异构现象立体异构现象立体异构现象 乙烷的两种构象乙烷的两种构象 立体异构体立体异构体立体异构体立体异构体 具有相同的分子式 原子的连接顺序相同 具有相同的分子式 原子的连接顺序相同 具有相同的分子式 原子的连接顺序相同 具有相同的分子式 原子的连接顺序相同 但分子的但分子的但分子的但分子的空间立体构型不同空间立体构型不同空间立体构型不同空间立体构型不同 构造异构体构造异构体构造异构体构造异构体 碳架异构体 碳架异构体 碳架异构体 碳架异构体 具有相同的分子式 但具有相同的分子式 但具有相同的分子式 但具有相同的分子式 但 原子的连接顺序不同的分子原子的连接顺序不同的分子原子的连接顺序不同的分子原子的连接顺序不同的分子 H3CCH2CH2CH3H 3C CHCH3 CH 3 如 构象异构体如 构象异构体 描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式描述立体结构的几种方式 C H H C H H H H 1 2 H H H H H H 1 2 1 2 H H H H H H 1 伞形式伞形式伞形式伞形式锯架式锯架式锯架式锯架式Newman Newman投影式投影式投影式投影式 C H H C H H H H 1 2 H H H H H H 1 2 1 2 H H H H H H 1 NewmanNewman投影式投影式投影式投影式 选定一化学键 沿此化学键将所有原子投射到纸平选定一化学键 沿此化学键将所有原子投射到纸平选定一化学键 沿此化学键将所有原子投射到纸平选定一化学键 沿此化学键将所有原子投射到纸平 面上 前面的碳原子表示为一中心点 与其相连的面上 前面的碳原子表示为一中心点 与其相连的面上 前面的碳原子表示为一中心点 与其相连的面上 前面的碳原子表示为一中心点 与其相连的 键与此中心点相连 后面隐形的碳原子表示为圆 键与此中心点相连 后面隐形的碳原子表示为圆 键与此中心点相连 后面隐形的碳原子表示为圆 键与此中心点相连 后面隐形的碳原子表示为圆 与其相连的键与圆相连与其相连的键与圆相连与其相连的键与圆相连与其相连的键与圆相连 键电子云排斥 键电子云排斥 键电子云排斥 键电子云排斥 van der waals斥力斥力 内能较高内能较高内能较高内能较高 最不稳定最不稳定最不稳定最不稳定 1 1 乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象 交叉式构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象扭曲式构象扭曲式构象 扭曲式构象扭曲式构象 重叠式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象 原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远原子间距离最远 内能较低内能较低内能较低内能较低 最稳定 最稳定 最稳定 最稳定 有无数个 有无数个 有无数个 有无数个 C H H C H H H H 2 3 小于两个小于两个H 的的 van der waals 半 径 半 径 1 2 之和 有排斥力 之和 有排斥力 60o C1旋转旋转 Cl Cl 2 2 Br Br 2 2 I I 2 2 不反应 不反应 不反应 不反应 F F2 2 反应过分剧烈 较难控制反应过分剧烈 较难控制反应过分剧烈 较难控制反应过分剧烈 较难控制 ClCl 2 2 正常 常温下可发生反应 正常 常温下可发生反应 正常 常温下可发生反应 正常 常温下可发生反应 BrBr 2 2 稍慢 加热下可发生反应 稍慢 加热下可发生反应 稍慢 加热下可发生反应 稍慢 加热下可发生反应 I I 2 2 不反应 即使反应不反应 即使反应不反应 即使反应不反应 即使反应 其逆反应易进行其逆反应易进行其逆反应易进行其逆反应易进行 主要讨论的内容主要讨论的内容 烷烃的卤代反应烷烃的卤代反应烷烃的卤代反应烷烃的卤代反应 甲烷的甲烷的甲烷的甲烷的氯代氯代氯代氯代反应过程分析反应过程分析反应过程分析反应过程分析 ClCl ClCl H 242 7 kJ mol易发易发生生 氯自由基氯自由基 CH3H H CH3 不易发生不易发生H 439 3 kJ mol 甲基自由基甲基自由基 1 1 自由基的产生 自由基的产生 自由基的产生 自由基的产生 C sp2 H H H 自由基 自由基 自由基 自由基 带有带有带有带有未成对电子未成对电子未成对电子未成对电子的原子或分子的原子或分子的原子或分子的原子或分子 自由基的特征 自由基是自由基的特征 自由基是自由基的特征 自由基是自由基的特征 自由基是缺电性缺电性缺电性缺电性的 因而非常活泼的 因而非常活泼的 因而非常活泼的 因而非常活泼 CH3ClCl CH3Cl Cl 有效碰撞有效碰撞 产生 产生CH3Cl和和Cl ClCH3H ClH CH3 有效碰撞有效碰撞 产生新的自由基 产生新的自由基 2 2 自由基的有效反应 自由基的有效反应 自由基的有效反应 自由基的有效反应 ClCl ClCl ClCH3 CH3Cl CH3CH3 CH3CH3 3 3 自由基的终止 自由基的终止 自由基的终止 自由基的终止 甲烷的甲烷的甲烷的甲烷的氯代氯代氯代氯代反应机理的表达反应机理的表达反应机理的表达反应机理的表达 自由基型自由基型自由基型自由基型链反应 链反应 链反应 链反应 chain reactionchain reaction ClCH3H ClCl ClCl CH3ClCl CH3Cl Cl ClCl ClCl ClCH3 CH3Cl CH3CH3 CH3CH3 ClH CH3 1 2 3 4 5 6 第第 2 3 步反应重复进行步反应重复进行 链引发 链转移 链传递 链增长 链终止 链引发 链转移 链传递 链增长 链终止 chain initiation chain propagation chain termination hv or CH3CH2CH3 Cl2 hv 25oC CH3CH2CH2Cl CH3CHCH3 Cl 45 55 CH3CHCH3 Cl2 hv 25oC CH3CHCH2Cl CH3CCH3 Cl 64 36 CH3 CH3 CH3 选择性 选择性 2oH 1o H 3 7 1 选择性 选择性 3oH 1oH 5 1 烷烃卤代反应的选择性问题烷烃卤代反应的选择性问题烷烃卤代反应的选择性问题烷烃卤代反应的选择性问题 不同类型氢的不同类型氢的不同类型氢的不同类型氢的相对反应活性相对反应活性相对反应活性相对反应活性如何 如何 如何 如何 不同类型不同类型不同类型不同类型H H的反应活性 的反应活性 的反应活性 的反应活性 3 3 o o H H 2 2 o o H H 1 1 o oH H CH3CHCH2CH3 Cl2 hv 25oC CH3CHCH2CH2ClCH3CHCHCH3 CH3 CH3CH3 CH3CCH2CH3 Cl CH3 Cl 不同类型不同类型不同类型不同类型H H的反应活性 的反应活性 的反应活性 的反应活性 3 3 o o H H 2 2 o o H H 1 1 o oH H 自由基自由基R 的相对稳定性 的相对稳定性 3o 2o 1o CH3CHCH2CH2CH3CHCHCH3 CH3CH3 CH3CCH2CH3 CH3 相应的自由基中间体相应的自由基中间体相应的自由基中间体相应的自由基中间体 环烷烃环烷烃环烷烃环烷烃 cycloalkanecycloalkane 一 环烷烃一 环烷烃一 环烷烃一 环烷烃 cycloalkanecycloalkane 单环烷烃单环烷烃单环烷烃单环烷烃 通式 通式 通式 通式 C C n nH H 2n2n 与烯烃通式相同 与烯烃通式相同 与烯烃通式相同 与烯烃通式相同 以环为母体 名称用以环为母体 名称用 环环 英文用 英文用 cyclo 开头 开头 环外基团作为环上的取代基环外基团作为环上的取代基 单环烷烃的单环烷烃的单环烷烃的单环烷烃的命名命名命名命名 CH3 环环环环丙烷丙烷丙烷丙烷环环环环己烷己烷己烷己烷 甲基甲基甲基甲基环环环环丙烷丙烷丙烷丙烷 1 2 3 1 31 3 二甲基二甲基二甲基二甲基环己烷环己烷环己烷环己烷 1 1 甲基甲基甲基甲基 4 4 异丙基异丙基异丙基异丙基环己烷环己烷环己烷环己烷 当环上有多个取代基时 按当环上有多个取代基时 按当环上有多个取代基时 按当环上有多个取代基时 按 最低系列最低系列最低系列最低系列 原则进行取代基编号 原则进行取代基编号 原则进行取代基编号 原则进行取代基编号 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 不同基团编号相同时 使小取代基编号最小使小取代基编号最小使小取代基编号最小使小取代基编号最小 1 2 3 4 二 环烷烃的结构及构象二 环烷烃的结构及构象二 环烷烃的结构及构象二 环烷烃的结构及构象 1 1 环丙烷的结构环丙烷的结构环丙烷的结构环丙烷的结构 角张力 角张力 angle strain 键角键角105 5o与与sp3轨道夹角轨道夹角 109 5o差别引起的张力差别引起的张力 H H H H H H H H H H H H 1 2 3 1 2 3 NewmanNewman投影式投影式投影式投影式 所有所有C H 键均为重叠 式构象 重叠键间存在 斥力 称 键均为重叠 式构象 重叠键间存在 斥力 称扭转张力扭转张力 由于环丙烷的几何形状所由于环丙烷的几何形状所由于环丙烷的几何形状所由于环丙烷的几何形状所 限 形成的限 形成的限 形成的限 形成的C C C C C C C C键是弯曲的键是弯曲的键是弯曲的键是弯曲的 与丙烷相比 环丙烷的与丙烷相比 环丙烷的与丙烷相比 环丙烷的与丙烷相比 环丙烷的C C C C C C C C 键容易断裂而发生开环键容易断裂而发生开环键容易断裂而发生开环键容易断裂而发生开环 反应 其稳定性差许多反应 其稳定性差许多反应 其稳定性差许多反应 其稳定性差许多 2 2 环丁烷 环戊烷的构象环丁烷 环戊烷的构象环丁烷 环戊烷的构象环丁烷 环戊烷的构象 环丁烷存在较大的环丁烷存在较大的环丁烷存在较大的环丁烷存在较大的角张角张角张角张 力 及一定的扭转张力力 及一定的扭转张力力 及一定的扭转张力力 及一定的扭转张力 环戊烷存在很小的角张环戊烷存在很小的角张环戊烷存在很小的角张环戊烷存在很小的角张 力 及一定的扭转张力力 及一定的扭转张力力 及一定的扭转张力力 及一定的扭转张力 椅式构象椅式构象椅式构象椅式构象 chair form chair form 船式构象船式构象船式构象船式构象 boat form boat form 两者互为构象异构体两者互为构象异构体 环己烷的两种极限环己烷的两种极限环己烷的两种极限环己烷的两种极限构象构象构象构象 3 3 环己烷的结构及构象环己烷的结构及构象环己烷的结构及构象环己烷的结构及构象 稳定构象稳定构象稳定构象稳定构象 椅式构象没有角张力椅式构象没有角张力椅式构象没有角张力椅式构象没有角张力 所有键角为所有键角为所有键角为所有键角为109 5109 5 o o 而且所有而且所有而且所有而且所有C C H H键都互为交叉式键都互为交叉式键都互为交叉式键都互为交叉式 环己烷的环己烷的环己烷的环己烷的椅式构象椅式构象椅式构象椅式构象 Van der Waal s斥力 两个非 成键原子间距离小于其 斥力 两个非 成键原子间距离小于其Van der Waal s半径之和时产生的斥力半径之和时产生的斥力 1 84 船式构象船式构象船式构象船式构象 boat form boat form 船式构象存在扭转张力 及两个氢原子间的船式构象存在扭转张力 及两个氢原子间的船式构象存在扭转张力 及两个氢原子间的船式构象存在扭转张力 及两个氢原子间的Van der Waal s斥力斥力斥力斥力 两种类型两种类型两种类型两种类型C C H H键键键键 键 键 axial bond 直立键直立键 e键键 equatorial bond 平伏键平伏键 相对的两根相对的两根C C键相互平行键相互平行 a键键在垂直方向 在垂直方向 顶点朝上的向上画顶点朝上的向上画 顶点朝下的的向下画顶点朝下的的向下画 e键键与相邻与相邻C的的C C键平行键平行 环己烷的环己烷的环己烷的环己烷的椅式构象椅式构象椅式构象椅式构象 a a键和键和键和键和e e键的键的键的键的相互转换相互转换相互转换相互转换 翻转后翻转后 原来的原来的a键转变 为 键转变 为e键键 而而e键转变为键转变为a键键 HH H H H H H H H H H H HH H H H H H H H H H H 翻转 4 4 单单单单取代环己烷的构象分析取代环己烷的构象分析取代环己烷的构象分析取代环己烷的构象分析 甲基环己烷的构象甲基环己烷的构象甲基环己烷的构象甲基环己烷的构象 取代基处于取代基处于取代基处于取代基处于e e键键键键比比比比a a键键键键稳定 稳定 稳定 稳定 优势构象 室温时占优势构象 室温时占优势构象 室温时占优势构象 室温时占95 95 1 31 3 竖键作用竖键作用竖键作用竖键作用 a a键原子之间的键原子之间的键原子之间的键原子之间的 Van Van derder WaalsWaals力力力力 优势构象优势构象 优势构象优势构象 cis 1 3 二甲基环己烷 二甲基环己烷 trans 1 3 二甲基环己烷 二甲基环己烷 CH3 CH3 H H CH3 CH3 H3C CH3 1 11 3 3 3 1 31 3 ciscis 1 31 3 transtrans e ae a a ea e a aa a e ee e 能量相等能量相等 优势构象优势构象 CH3 CH3 H H CH3 CH3 H3C CH3 1 33 3 1 1 H 有较大的有较大的有较大的有较大的1 31 3 竖键作用竖键作用竖键作用竖键作用 5 5 二取代环己烷的构象分析二取代环己烷的构象分析二取代环己烷的构象分析二取代环己烷的构象分析 顺顺顺顺 ciscis 取代基在环的同侧取代基在环的同侧取代基在环的同侧取代基在环的同侧 反反反反 trans trans 取代基在环的异侧取代基在环的异侧取代基在环的异侧取代基在环的异侧 不同基团二取代环己烷不同基团二取代环己烷不同基团二取代环己烷不同基团二取代环己烷 大基团总是占据大基团总是占据大基团总是占据大基团总是占据 e e e e键键键键 1 21 2 ciscis 优势构象优势构象 1 3 竖键作用较大竖键作用较大 CH3 C CH3 3 H H C CH3 H3C C CH3 3 1 2 2 1 1 2 H H H3C CH3