2第二章烷烃和环烷烃@

1、第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 烃（烃（hydrocarbon)的种类的种类烃烃 类类链烃链烃环烃环烃饱和烃（烷烃）饱和烃（烷烃）不饱和烃不饱和烃烯烃烯烃炔烃炔烃脂环烃脂环烃芳环烃芳环烃CHCCH3CH2CH CH3CH3CH2CH3第一节第一节 烷烷 烃烃Alkane一、烷烃的结构特点一、烷烃的结构特点 CH键的形成键的形成 CC键的形成键的形成“头碰头、轴对称、可旋转、较牢固头碰头、轴对称、可旋转、较牢固”甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷戊烷戊烷二、同系列和通式二、同系列和通式CH4CH4C2H6C3H8C4H10C5H12CH3CH3 (CH4CH2)CH3CH2CH3CH3CH

2、2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2“同系列差同系列差” CH2“同系列同系列”（homologous）“同系物同系物”（homolog）开链烷烃的通式：开链烷烃的通式：CnH2n+2C8H18C11H24 三、同分异构现象三、同分异构现象CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3H3C CCH3CH3CH3（一）构造异构（一）构造异构伯伯仲仲叔叔季季H3CCH2CH2CH3H3CCHCH3CH3H3CCCH3CH3CH3H3CCH2CH2CH2CH3H3CCHCH2CH3CH3CHCH2CCH3CH

3、3CH3H3CCH3H3CCH2CH2H3CCCH3CH3H3CCHCH3H3CCH2CH2CH2H3CCCH3CH3（二）构象异构（二）构象异构 交叉式交叉式 重叠式重叠式透透视视式式纽纽曼曼投投影影式式 1、乙烷的构象异构、乙烷的构象异构060120potential energy (KJ/mol)degrees of rotation12.11HHHHHH1HHHHHH1HHHHHH旋旋转转60o12HHHHHH112HHHHHH112HHHHHH1旋旋转转60o旋转中须克服能垒旋转中须克服能垒扭转张力扭转张力 电子云排斥电子云排斥 相邻相邻两两H间的间的von der waals排排斥

4、力斥力一般情况下一般情况下( T-250oC): 单个乙烷分子：绝大部分时间单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。在稳定构象式上。一群乙烷分子：某一时刻，绝一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。大多数分子在稳定的构象式上。 2、正丁烷构象异构体、正丁烷构象异构体HCH3HCH3HHHHCH3CH3HHCH3HHHHCH3CH3HHCH3HH对位交叉式对位交叉式（最稳定）（最稳定）部分重叠式部分重叠式（较不稳定）（较不稳定）邻位交叉式邻位交叉式（较稳定）（较稳定）全重叠式全重叠式（最不稳定）（最不稳定）060120degrees of rotation360300240180

5、14.63.822.614.63.8potential energy (KJ/mol)CH3HHHCH3HCH3HHHCH3HCH3HHHHH3CCH3HHCH3HHCH3HHCH3HHCH3HHHHH3CCH3HHHCH3H 四、烷烃的命名四、烷烃的命名（一）普通命名法（一）普通命名法C1C2C3CH4CH3CH3CH3CH2CH3练习：练习：1、写出正庚烷、异庚烷、新庚烷的结构式。、写出正庚烷、异庚烷、新庚烷的结构式。2、写出正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、写出正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基 及新戊基的结构式。及新戊基的结构式。CH3(CH2)4CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH

6、3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3C6如何命名？如何命名？如何命名？如何命名？RHR（二）系统命名法（二）系统命名法CH3CHCH3CH3IUPAC命名法：命名法：2- -甲基丙烷甲基丙烷最长链为主链最长链为主链取代基编号数最小取代基编号数最小CH3CH2CH2CHCHCH3CH2CH31234CH356122- -甲甲基基- -3- -乙乙基基己己烷烷3- -异异丙丙基基己己烷烷3- -ethyl- -2- -methylhexane3456不不正正确确命命名名取代基最多的链为主链取代基最多的链为主链小基团排在前面（英文小基团排在前

7、面（英文以字母顺序排列）以字母顺序排列）CH3CH2CH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CH312345678123456784- -乙乙基基辛辛烷烷4- -ethyloctane5- -乙乙基基- -辛辛烷烷不不正正确确命命名名不同基团编号相不同基团编号相同时，使小取代基同时，使小取代基编号最小编号最小7CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3123456CH3123456CH2CH38783- -甲甲基基- -6- -乙乙基基辛辛烷烷6- -ethyl- -3- -methyloctane相同取代基合并用相同取代基合并用大写大写数字表示（数字表示（英英文表示基团数目用词文表示基团数

8、目用词头头 di, tri, tetra, penta, hexa 表示）表示）CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH3EtEt123456Et783, 4, 6- -三三乙乙基基辛辛烷烷3, 4, 6- -triethyloctane用用“,”隔开隔开1234567823123456781这样选取主链及这样选取主链及编号是否合适？编号是否合适？ 3甲基己烷甲基己烷不称不称 4甲基己烷甲基己烷 2,4,7三甲基辛烷三甲基辛烷不称不称 2,5,7 三甲基辛烷三甲基辛烷CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CH2CHCH2CHCH3CH3CH3CH3课堂练习：课堂练习：2甲基甲

9、基3乙基戊烷乙基戊烷 不称不称 3异丙基戊烷异丙基戊烷3甲基甲基6（1,1 二甲基丙基）癸烷二甲基丙基）癸烷213CH3CH2CHCH2CH3CH CH3CH3CH3CH2CH2CH2CHCH2CH2CHCH2CH3CCH3CH3CH3H2CH3C 五、烷烃的物理性质五、烷烃的物理性质（一）物理状态（一）物理状态（physical sdale）（二）正烷烃的沸点（二）正烷烃的沸点（boiling point）（三）正烷烃的熔点（三）正烷烃的熔点（melting point）（四）密度（四）密度（density）（五）溶解度（五）溶解度（solubility） 六、烷烃的化学性质六、烷烃的化学性

10、质（一）稳定性（一）稳定性（二）卤代反应（二）卤代反应（halogenation）Cl2CH4hvCl2hvCl2hvCl2hvCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4RH+hvRClHCl+Cl2 卤代反应一般多指氯代和溴代卤代反应一般多指氯代和溴代ClCl光2ClClCl+CH4CH3CH3+HClCl2+CH3Cl+ClClClCH3CH3Cl2CH3Cl+CH3+CH3CH3甲烷的氯代反应机理甲烷的氯代反应机理1、链引发、链引发2、链增长、链增长3、链终止、链终止烷基自由基的稳定性比较：烷基自由基的稳定性比较：叔碳自由基仲碳自由基伯碳自由基叔碳自由基仲碳自由基伯碳自由基CH3各级氢原子

11、的反应活性比较：各级氢原子的反应活性比较：叔氢原子仲氢原子伯氢原子叔氢原子仲氢原子伯氢原子 CH3H氢原子的相对反应活性：氢原子的相对反应活性：氯代反应：氯代反应： 30H 20H 10H = 5 3.8 1溴代反应：溴代反应： 30H 20H 10H = 1600 82 11-卤代烷卤代烷2-卤代烷卤代烷3-卤代烷卤代烷10H总数总数 10H的相对活性的相对活性20H总数总数 20H的相对活性的相对活性30H总数总数 30H的相对活性的相对活性 A B C（各卤烃份数之比）各卤烃份数之比）1-卤代烷（）卤代烷（）AABC100各种卤代烃的收率计算方法各种卤代烃的收率计算方法 第二节第二节 环

12、烷烃环烷烃Cycloalkane环环 烷烷 烃烃单环环烷烃单环环烷烃多环环烷烃多环环烷烃桥环桥环螺环螺环一、分类一、分类CnH2n与单烯烃是异构体与单烯烃是异构体（一）单环脂环烷烃的命名（一）单环脂环烷烃的命名环戊烷环戊烷ClCH3CH2CHCH2CH3氯代环丙烷氯代环丙烷1-甲基甲基-4-异丙基环己烷异丙基环己烷3-环丙基戊烷环丙基戊烷二、命名二、命名桥桥 头头 碳：几个环共用的碳原子，碳：几个环共用的碳原子，环的数目：断裂二根环的数目：断裂二根CC键可成链状烷烃为二环；断裂三根键可成链状烷烃为二环；断裂三根CC 键可成链状烷烃为三环键可成链状烷烃为三环桥头碳原子数：桥头碳原子数：不包括桥头

13、不包括桥头C，由多到少列出，由多到少列出环的编号方法：从桥头开始，先长链后短链环的编号方法：从桥头开始，先长链后短链12345678910 (用用.隔开隔开)用用,隔开隔开123456789123456712345671234567练习练习二环二环 4. 4. 0 癸烷癸烷二环二环 3. 2. 1 辛烷辛烷411112222二环二环 2. 2. 2 辛烷辛烷三环三环 3. 2. 1. 0 2,4 辛烷辛烷 编号从小环开始编号从小环开始 取代基数目取最小取代基数目取最小 (用用.隔开隔开)123456789101234567O按形象命名按形象命名按衍生物命名按衍生物命名桥环与螺环在命名上的主要不

14、同点桥环与螺环在命名上的主要不同点:1、词头不同、词头不同2、括号内的数字表示次序不同、括号内的数字表示次序不同3、编号不同、编号不同 （一）单环烷烃的构造异构（一）单环烷烃的构造异构和和互为异构体互为异构体和和互为异构体互为异构体CH3CHCH2CH3CH3CHCH CH3等等三、同分异构三、同分异构（二）单环烷烃的顺反异构（二）单环烷烃的顺反异构顺式顺式反式反式表示法表示法表示法表示法CH3CH3CH3CH3 四、单环烷烃的化学性质四、单环烷烃的化学性质 1、催化加氢：、催化加氢：+H2Pt/C500CCH3CH2CH3+H2Pt/C2500CCH3CH2CH2CH3 2、加卤素、加卤化氢

15、：、加卤素、加卤化氢：+Br2BrCH2CH2CH2Br+HICH3CH2CH2I 取代环丙烷更易开环，开环位置发生在取代环丙烷更易开环，开环位置发生在取代基个数相差悬殊的两个碳原子之间；氢加取代基个数相差悬殊的两个碳原子之间；氢加在含氢较多的碳原子上，卤素原子加在含氢较在含氢较多的碳原子上，卤素原子加在含氢较少的碳原子上。少的碳原子上。+HBrCH3CHCH2CH3H3CBr+HBrH3CH3CCH3CH3CCHCH3CH3CH3Br 3、卤代反应：、卤代反应：+Br23000CBr+HBr+Br2hv+HBrBr 五、环烷烃的结构五、环烷烃的结构 （一）环的大小和稳定性的关系（一）环的大小

16、和稳定性的关系环烷烃的燃烧热环烷烃的燃烧热名称名称 环丙烷环丙烷环丁烷环丁烷环戊烷环戊烷环己烷环己烷环庚烷环庚烷环辛烷环辛烷环壬烷环壬烷环癸烷环癸烷环十一烷环十一烷每个亚甲基的燃烧热每个亚甲基的燃烧热 697.0 686.2 664.0 658.6 662.3 664.2 664.4 663.6 662.3燃烧热即为物燃烧热即为物质燃烧时放出质燃烧时放出的热量；其大的热量；其大小代表着分子小代表着分子内能的高低。内能的高低。 环丁烷、环戊烷的构象环丁烷、环戊烷的构象蝶式蝶式 信封式信封式 半椅式半椅式环丙烷分子中弯曲键的形成环丙烷分子中弯曲键的形成600105.50（二）环己烷的构象（二）环己烷的构象11223445661122344566椅式椅式船式船式椅式环己烷的平伏键与直立键椅式环己烷的平伏键与直立键aaaaaaeeeeeea 键键axial bonde 键键equartorial bond椅式环己烷的椅式环己烷的 a 键与键与 e 键的互换键的互换aaaaaaeeeeeeaaaaaaeeeeee114422335566取代环己烷优势构象的几点原则：取代环己烷优势构象的几点原则： 1、椅式构象为优势构象；、椅式构象为优势构象；(无取代时无取代时) 2、 e 键取