第2章 饱和烃

1、2021-12-301第二章第二章 饱和烃饱和烃2021-12-3022021-12-3032021-12-304烃类烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃）（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃）2021-12-305CH4C2H6C3H82021-12-306C4H10C5H12C6H14C20H42366,319235化合物含有的碳原子数和原子种类越多化合物含有的碳原子数和原子种类越多, , 同分异构体越多。同分异构体越多。2021-12-307 构造异构体的含义构造异构体的含义l 同分异构体中，如果它们结构的不同是由分子中各同分异构体中，如果它们结构的不同是由分子中各原子原子连接次序不同连接次序不同（构造不同

2、）（构造不同）而引取的，又叫而引取的，又叫构造异构体构造异构体。正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷2021-12-3082021-12-3092.2.1 烷基的概念烷基的概念2021-12-3010CH3CHCH2CCCH2CH3CH2CH3CH3CH3CH3CH31 11 12 21 11 11 12 22 21 11 13 34 44 41 11 11 11 11 11 11 12021-12-3011H3CCH2CH2CH3H3CCHCH3CH3H3CCCH3CH3CH3与伯与伯, ,仲仲, ,叔碳原子相连的叔碳原子相连的H H原子原子, ,分别称为分别称为 伯伯, ,仲仲, ,叔叔H H原子原子

3、2021-12-30122021-12-3013RHR仲烷基仲烷基：去掉一个仲氢原子：去掉一个仲氢原子所得的烷基所得的烷基. .用用“仲（仲（sec-sec-）表示）表示. .叔叔烷基烷基：去掉一个叔氢原子：去掉一个叔氢原子所得的烷基所得的烷基. .命名时用命名时用“叔叔”（tert,tert,或或t t）表示。）表示。CH3CH2CCH3CH3叔戊基叔戊基仲丁基仲丁基正丙基正丙基2021-12-3014CH3CHCH2CH2CH3异戊基异戊基正戊基正戊基新戊基新戊基2021-12-3015例如例如: :CH3CH2CHCH3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CCH3CH3CH3CH3

4、CH2CH2CH2CH2CH2CH2CHCH3CH3CH3CH2C CH3CH3CH2CCH3CH3CH3叔戊基叔戊基异戊基异戊基新新戊基戊基正戊基正戊基正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷2021-12-3016CH3CHCH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3(CH3)2CHCH2(CH3)3C(CH3)3CCH2烷 基烷基名称英文简写甲基乙基正丙基异丙基正丁基仲丁基异丁基叔丁基新戊基MeEtn-Pri-Prn-Bus-Bui-But-Buneo-Pentyl一些烷基（一些烷基（alkylalkyl）结构及名称）结构及名称CH3CHCH3CH

5、3CH2CH2CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3(CH3)2CHCH2(CH3)3C(CH3)3CCH2烷 基烷基名称英文简写甲基乙基正丙基异丙基正丁基仲丁基异丁基叔丁基新戊基MeEtn-Pri-Prn-Bus-Bui-But-Buneo-Pentyl2021-12-3017学习要求学习要求: :由构造式写出名称，由名称写出构造式。由构造式写出名称，由名称写出构造式。2021-12-3018C1C2C3CH4CH3CH3CH3CH2CH32021-12-3019CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3(CH2)3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3

6、CCH3CH3CH3C4C52021-12-3020CH3(CH2)4CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3C6如何命名？如何命名？如何命名？如何命名？2021-12-3021？CH2CH2CHCH3CH3异戊基异戊基练习：普通命名法进行命名：练习：普通命名法进行命名：仲丁基仲丁基2021-12-3022称为某烷某烷. 叫做“某基某烷某基某烷”CH3CHCH3CH32- -甲基甲基丙烷丙烷IUPAC命名法：命名法：2021-12-3023 1010以内以内：依次用天干：依次用天干: :甲乙丙丁戊

7、己庚辛壬甲乙丙丁戊己庚辛壬癸癸( (guigui) ) . .表示碳原子数。表示碳原子数。 1010以上以上：用中文数字：用中文数字: :十一十一.烷烷. .1 1、直链烷烃按碳原子数命名、直链烷烃按碳原子数命名 2021-12-3024CH4 methane 甲烷C2H6 ethane 乙烷C3H8 propane 丙烷C4H10 butane 丁烷C5H12 pentane 戊烷C6H14 hexane 己烷C7H16 heptane 庚烷C8H18 octane 辛烷C9H20 nonane 壬烷C10H22 decane 癸烷C11H24 undecane十一烷C12H26 dodec

8、ane 十二烷 常见直链烷烃的中、英文名称常见直链烷烃的中、英文名称2021-12-30252、支链烷烃的命名法的步骤支链烷烃的命名法的步骤： 选主链选主链把构造式中连续的最长最长碳链作为母体称为某烷某烷.CH2CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH3CH2CH3例例1 1：命名下列化合物：命名下列化合物2021-12-3026首先写出所有可能的连续碳链首先写出所有可能的连续碳链=把构造式中把构造式中连续连续的的最长碳链最长碳链-作为主链称为某烷作为主链称为某烷. .最长连续碳链最长连续碳链有有八八个碳原子个碳原子, ,该化合物母体的名称为该化合物母体的名称为辛烷辛烷CH2CH2CH3CH

9、3CHCH2CHCH2CH3CH2CH3625例例1 1解析：解析：3411 1：8 8个；个；2 2：7 7个；个；3 3：4 4个；个；4 4：6 6个；个；5 5：6 6个；个；6 6：7 7个。个。2021-12-3027l选主链，如果有等长的碳链均可作主链时选择含取代基（支链）最多最多的碳链为主链。 选a碳链为主链例1：7个碳的庚烷CH3CH2CHCHCHCHCH3CH3CH3CH3CH2CH2CH3acba: 4a: 4个个b:3b:3个个C：2 2个个应遵循以下原则：2021-12-3028例例2 2：六个碳的主链上有四个取代基，六个碳的主链上有四个取代基， 六个碳的主链上有两个

10、取代基六个碳的主链上有两个取代基2,5-2,5-二甲基二甲基-3,4-3,4-二乙基己烷二乙基己烷ba2021-12-3029 编号码编号码l 从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子用阿拉伯数字1,2,3.编号.例1 CH3CH2CHCH2CHCH3CH3CH2CH2CH2CH312345687CH3CH2CHCH2CHCH3CH3CH2CH2CH2CH312345678ab2021-12-3030例 2：CH3CH3 CCH3CH3CH-CH2-CH-CH3CH3左：左：2,2,3,5-2,2,3,5-四甲基己烷四甲基己烷 位号加和为位号加和为1212右：右：(2,4,5,5-(2,4,5,

11、5-四甲基己烷四甲基己烷) ) 位号加和为位号加和为1616左右 若主链两端取代基的位次相同，遵循最低系列规则(使取代基的位次加和最小最小) )左左位次加和左小于右位次加和左小于右2021-12-3031CH3CH2CH CH CH2CH CH2CH3CH3CH3CH2CH33 3，4-4-二甲基二甲基-6-6-乙基辛烷乙基辛烷ab例例 3 3 编号时，若主链上有几种取代基，从简单的编号时，若主链上有几种取代基，从简单的取代基这边开始编号：甲基、乙基、丙基的顺序）取代基这边开始编号：甲基、乙基、丙基的顺序）5 5，6-6-二甲基二甲基-3-3-乙基辛烷乙基辛烷2021-12-3032 命名取代

12、基命名取代基a):a):把它们在母链上的把它们在母链上的位次位次作为取代基的作为取代基的前缀前缀。CH3CH2CH CH3CH2CH33-3-甲基戊烷甲基戊烷1 12 23 34 45 52021-12-3033b):有不同取代基时，简单的放在前面，有不同取代基时，简单的放在前面，复复杂杂* *（较优基团）的放在后面（较优基团）的放在后面。3-3-甲基甲基- -5-5-乙基乙基辛烷辛烷CH2CH3CH3乙基甲基CHCHCH3CH2CH2CH2CH2CH312345678甲基比乙基简单应放前面：甲基比乙基简单应放前面：（英文名称则以首字母英文名称则以首字母A A、B B、C C、为次序、为次序）

13、2021-12-3034c): c): 相同的取代基可以相同的取代基可以合并合并，但应在基团名称，但应在基团名称之前写明位次和数目，数目用之前写明位次和数目，数目用汉字汉字二，三，二，三，四四.表示。表示。2,5-2,5-二二甲基甲基-3,4-3,4-二二乙基己烷乙基己烷CH3CH2CHCHCH3CH2CH3CH3CHCHCH3CH31234562021-12-3035d d）: :位次数字之间须用逗号位次数字之间须用逗号“,”,”隔开，位次隔开，位次与基名之间需用短线与基名之间需用短线“- -”相隔。最后一个基相隔。最后一个基名和母体名称名和母体名称直接直接相连。相连。3 3，9 9二甲基二

14、甲基6 6乙基十二烷乙基十二烷CHCH2CH3CH2CH2CH3CHCH2CH2CH3CH2CHCH2CH2CH3CH32021-12-3036总结例题总结例题. . 命名下列烷烃命名下列烷烃CH3CHCH2CHCH2CCH3CH3CHCH3CH3CH3CH2CH2CH31 2 3 4 5 6 7 8 9-4-4-异丙基异丙基A A）选主链。）选主链。B B）编号码。）编号码。C C）名取代。）名取代。壬烷壬烷2,6,6-2,6,6-三甲基三甲基2021-12-3037（1）形状：一头大，一头小。（2）成分：每一个轨道含1/4S，3/4P成分。（3）易于成键：成键时，轨道重叠程度大于单纯S或P

15、轨道。（4）键角：等性杂化，各轨道间夹角均为10928。2.3 烷烃的烷烃的结构结构(P35)(P35)2021-12-3038CHHHH109.5o1.09 键键(sp3-s)CHHCHHHH109.3o1.54 1.10 键键(sp3-s) 键键(sp3-sp3)2021-12-3039键键：轴对称，键可“旋转”。2021-12-3040构象（构象（conformationconformation）构象构象：一已知构型的分子，仅由一已知构型的分子，仅由单键的旋转单键的旋转而引起分而引起分子中的原子或基团在子中的原子或基团在空间空间的特定排列形式称为构象。的特定排列形式称为构象。构象异构体：

16、构象异构体：单键旋转时会产生无数个构象，单键旋转时会产生无数个构象，这些构象互为这些构象互为构象异构体。构象异构体。2021-12-3041比较比较构造异构和构象异构构造异构和构象异构2021-12-3042CHHCHHHH12HHHHHH1212HHHHHH1Ball and Stick Model不方便不方便伞形式伞形式( (透视式透视式)锯架式锯架式 ( (从斜侧面看分子模型的形象从斜侧面看分子模型的形象) )投影式投影式( (从碳碳键轴的延长线上来观察从碳碳键轴的延长线上来观察 ) )2021-12-3043构象有无数种，主要研究典型位置的构象：构象有无数种，主要研究典型位置的构象：重

17、叠式、交叉式。重叠式、交叉式。2021-12-3044von der waals排斥力，排斥力，CHHCHHHH2.3 小于两个小于两个H 的的von der waals 半半径（径（1.2）之和，）之和，有排斥力有排斥力2021-12-3045重叠式能量比交叉式高重叠式能量比交叉式高12.1KJ/mol12.1KJ/mol乙烷构象能量变化图乙烷构象能量变化图060120potential energy (KJ/mol)degrees of rotation12.11HHHHHH1HHHHHH1HHHHHH2021-12-3046分子由一个交叉式转到另一个交叉式需经过能量较高的分子由一个交叉式

18、转到另一个交叉式需经过能量较高的重叠式，亦称能垒。因此，重叠式，亦称能垒。因此，碳碳单键的旋转并非自由碳碳单键的旋转并非自由。说说 明明旋旋转转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排斥力排斥力2021-12-3047 2.5 2.5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 有机物的物理性质通常是指有机物的物理性质通常是指: : 物态、沸点、熔点、密度、物态、沸点、熔点、密度、溶解度、折射率、比旋光度和光谱性质等。通过测定物理常溶解度、折射率、比旋光

19、度和光谱性质等。通过测定物理常数可以鉴定有机物和分析有机物的纯度。数可以鉴定有机物和分析有机物的纯度。1. 1. 状态状态( (常温常压下常温常压下) )( (了解了解) )正烷烃正烷烃: C: C1 1C C4 4 C C5 5C C1616 C C1717以上以上 气体气体 液体液体 固体固体2. 2. 沸点沸点 ( b.p.)( b.p.)沸点主要与下列因素有关沸点主要与下列因素有关: :分子间分子间 van der Waals van der Waals 引力引力: : 包括色散力包括色散力( (与分子与分子量大小有关）、诱导力和取向力（与分子极性有关）。量大小有关）、诱导力和取向力（

20、与分子极性有关）。 分子间是否形成分子间是否形成氢键氢键, ,氢键的影响明显氢键的影响明显。2021-12-3048烷烃是非极性或极性很弱的分子烷烃是非极性或极性很弱的分子, , 分子间仅存在很弱分子间仅存在很弱 的色散力，与分子量相同或相近的其它有机物相比的色散力，与分子量相同或相近的其它有机物相比, , 烷烃的沸点最低。烷烃的沸点最低。l直链烷烃随着碳数的增加直链烷烃随着碳数的增加, , 分子间色散力增大分子间色散力增大, , 因而因而 沸点逐渐升高沸点逐渐升高. . 同碳数的烷烃中同碳数的烷烃中, , 直链烃的沸点较高直链烃的沸点较高, , 支链越多支链越多, , 沸点越低。沸点越低。3

21、. 3. 熔点熔点 ( m.p.) ( m.p.) ( (了解了解) ) 烷烃的熔点也随着碳数的增加而升高烷烃的熔点也随着碳数的增加而升高, , 结构对称的结构对称的分子熔点较高，但不像沸点变化那样有规律。分子熔点较高，但不像沸点变化那样有规律。4. 4. 密度密度 比水轻比水轻, 1 gcm35. 5. 溶解性溶解性 根据根据“极性相似者相溶极性相似者相溶”的规律的规律, , 所有烷烃均不溶于水所有烷烃均不溶于水, , 易溶于非极性或弱极性溶剂如乙醚、苯、易溶于非极性或弱极性溶剂如乙醚、苯、CClCCl4 4。2021-12-3049 CCH2021-12-30502.5.1 氧化反应（了解

22、氧化反应（了解P41）燃烧反应：催化氧化： RCH2CH2RO2,120 C0锰盐，1.53MPaRCOOH + RCOOH用途：用途：内燃机,汽油,柴油等发生热能的基本反应,热源利用(沼气等).CnH2n+2+3n+12()O2nCO2 (n+1)+H2O2021-12-30512.5.2、2.5.3 异构化和裂化（自学异构化和裂化（自学P41）CH3CH2CH2CH3隔绝空气600 CoCH4 + CH3CH3 + CH3CH2CH3 + CH2=CHCH3 + CH2=CH2等化合物从一种构造转变成另一种构造的反应称为异构化反应异构化反应。 CH3CH2CH2CH3AlCl3, HCl9

23、0 95 ,1 2MPaCH3CHCH3CH3正构烷烃异构成带支链的烷烃，可以提高油品的质量。烷烃在没有氧气存在下进行的热分解反应叫裂化反应裂化反应 利用裂化反应，可以提高汽油(C6C9)的产量和质量。 2021-12-3052工业上可控制不同反应条件，获得各种氯代物工业上可控制不同反应条件，获得各种氯代物hv orCH3Cl+Cl2CH2Cl2CHCl3CCl4+HCl+CH4 CH4 （过过量量）Cl2+hv or CH3Cl+HClCH4Cl2（过过量量）+hv or+HClCCl4 +2.5.4烷烃的取代反应烷烃的取代反应 (P42) 烷烃烷烃RHRH中的氢原子被其它原子或基团取代的反

24、应中的氢原子被其它原子或基团取代的反应称为称为取代反应取代反应. .烷烃常见的取代反应有烷烃常见的取代反应有卤代卤代反应。反应。2021-12-3053卤素与甲烷反应活性卤素与甲烷反应活性：F F2 2 Cl Cl2 2 Br Br2 2 I I2 2主要讨论的内容主要讨论的内容2021-12-3054二、二、l l 2021-12-30551 1、甲烷卤代反应机理、甲烷卤代反应机理-自由基链式反应自由基链式反应2021-12-30562021-12-30572 2、甲基自由基的结构、甲基自由基的结构CHHHCsp2120 C0有机物分子中有机物分子中(CH(CH3 3- -) )甲基甲基C

25、C： SPSP3 3杂化杂化(CH(CH3 3) )甲基自由基甲基自由基C C： SPSP2 2杂化杂化C2021-12-3058(Transition State)ClCH3H+ClH+CH3ClCH3H 势能增加势能增加势能降低势能降低势能最高势能最高三、甲烷卤代反应过程中的能量变化三、甲烷卤代反应过程中的能量变化 -活化能和过渡态活化能和过渡态对一个化学反应，除了要注意产物的生成外，对反应涉及到的对一个化学反应，除了要注意产物的生成外，对反应涉及到的能量能量变变化也必须给以充分重视，能量的变化不仅涉及到反应的化也必须给以充分重视，能量的变化不仅涉及到反应的快慢快慢，更可决，更可决定定反应

26、会否发生反应会否发生。2021-12-3059Ea即过渡态与反应物之间的能量差。活化能Ea越小，反应越易进行，反应速度也越快。Ea大的反应就不易进行，反应速度也慢。它是反应进行所需要的最低能量2021-12-3060ClCH3H+ClH+CH3ClCH3H 2021-12-3061hv orX2CH4 CH3XXX2CH3XH2021-12-3062其它烷烃的卤代反应更复杂，如：其它烷烃的卤代反应更复杂，如：CH3CH2CH3Cl2hv, 25 CoCH3CH2CH2Cl +CH3CHCH3Cl45%55%四、其它烷烃的卤代反应四、其它烷烃的卤代反应CH3CH2CH3CH3CH2CH2Br +

27、 CH3CHCH3Br3%97%Br2hv or 2021-12-3063CH3CHCH3CH3Cl2hv, 25 CoCH3CHCH3CH2Cl+CH3CCH3CH3Cl64%36%CH3CHCH3CH3Br2hv or CH3CHCH2BrCH3+CH3CCH3CH3Br99%痕量若继续反应，产物种类更多。若继续反应，产物种类更多。2021-12-3064五、卤素的反应五、卤素的反应活性活性与与选择性选择性 烷烃的溴化反应与氯化反应相比，往往能烷烃的溴化反应与氯化反应相比，往往能得到更多的得到更多的叔和仲氢原子叔和仲氢原子被取代的溴代物。被取代的溴代物。 卤素的活性对氢的选择性卤素的活性对

28、氢的选择性 在有机反应中，对于相同的底物，在有机反应中，对于相同的底物，活性小的试活性小的试剂有较强的选择性剂有较强的选择性。溴自由基的活性较低，选择性较。溴自由基的活性较低，选择性较好。好。2021-12-3065六、卤化反应的六、卤化反应的取向取向与自由基的与自由基的稳定性稳定性 高级烷烃由于可以生成各种异构体而使反应变得复杂，高级烷烃由于可以生成各种异构体而使反应变得复杂，这些异构体是由于烷烃上不同的氢原子被取代而生成的。这些异构体是由于烷烃上不同的氢原子被取代而生成的。h Cl2+ClCH2CHCH2CH3CH3+CH3CHCH2CH2ClCH3HCl34%16%CH3CCH2CH3H

29、CH3CH3CHCHCH3ClCH328%CH3CCH2CH3ClCH322%2021-12-3066 以上反应各产物所占比例不同。为什么？以上反应各产物所占比例不同。为什么？各种氢的相对活性不同！各种氢的相对活性不同！各种氢的相对活性：各种氢的相对活性：3 3 H 2 H 2 H 1 H 1 H H 从产物比率可以算出不同种类氢的相对活从产物比率可以算出不同种类氢的相对活性，若以伯氢的活性为性，若以伯氢的活性为1，则仲氢、叔氢的相对，则仲氢、叔氢的相对活性为：活性为：仲氢仲氢 伯氢伯氢=28/2 (34+16)/9=2.8，叔氢叔氢 伯氢伯氢=22 (34+16)/9=4.0。 h Cl2+

30、ClCH2CHCH2CH3CH3+CH3CHCH2CH2ClCH3HCl34%16%CH3CCH2CH3HCH3CH3CHCHCH3ClCH328%CH3CCH2CH3ClCH322%2021-12-30671 1、C-HC-H键的离解能键的离解能; ;2 2、自由基的稳定性。、自由基的稳定性。 CH3H离解能（KJ.mol-1）CH3CH2HCH3CH HCH3CH3CCH3HCH3435.4410.3397.4380.9C-HC-H键的离解能键的离解能：能量低者易离解。相对活性顺序的理论解释相对活性顺序的理论解释：2021-12-3068CH3CHCH3 CH3CH3CH2CH3CCH3C

31、H330自由基20自由基10自由基自由基稳定性：离解能低者易形成自由基，自由基也相对稳定，因离解能低者易形成自由基，自由基也相对稳定，因此，烷烃分子中活泼氢被卤代的几率大。此，烷烃分子中活泼氢被卤代的几率大。2021-12-3069本部分总结本部分总结 烷烃的卤代及其自由基反应机理；烷烃的卤代及其自由基反应机理； 烷烃的制备；烷烃的制备； 氢原子的活泼性：氢原子的活泼性：3 3 H H2 2 H H1 1 H H； 自由基的稳定性：自由基的稳定性：3 3 2 2 1 1 CHCH3 3。2021-12-3070主要内容主要内容u 直链烷烃两头的两个碳原子以单键连接成直链烷烃两头的两个碳原子以单

32、键连接成环状环状结构。结构。2021-12-30712021-12-3072二、环烷烃命名二、环烷烃命名1 1、单环烷烃、单环烷烃根据成环碳原子总数，称为根据成环碳原子总数，称为“环（环（cyclocyclo）某烷）某烷”；环丙烷cyclopropane环丁烷cyclobutane环戊烷cyclopentane2021-12-3073如如环上有取代基时，给取代基的位次尽量小。环上有取代基时，给取代基的位次尽量小。2021-12-30742 2、 二二 环环 烷烷 烃烃2021-12-307512345678910 桥桥 环环 烷烷 烃（二环）的命名烃（二环）的命名桥桥 头头 碳：碳：几个环共用

33、的碳原子。几个环共用的碳原子。桥头间碳原子数：桥头间碳原子数：不包括桥头不包括桥头C，由多到少列出。，由多到少列出。2021-12-3076编编 号号 从桥头碳开始，绕最长的桥到另一个桥头，从桥头碳开始，绕最长的桥到另一个桥头，再绕次长桥回来，最后再编最短的桥。再绕次长桥回来，最后再编最短的桥。 可能的情况下给取代基以尽可能小的编号可能的情况下给取代基以尽可能小的编号123456789102021-12-30772021-12-3078 螺螺 环环 烷烷 烃的命名烃的命名几个环共用的碳原子称螺碳原子几个环共用的碳原子称螺碳原子2021-12-307978CH31234659107-甲基螺4.5

34、癸烷7-methylspiro4.5decane螺原子1234567螺2.4庚烷spiro2.4heptane12345678910比较比较:2021-12-3080可能情况下给取代基以尽量小的编号。可能情况下给取代基以尽量小的编号。52021-12-3081三、环烷烃的同分异构三、环烷烃的同分异构1、 构造异构构造异构2021-12-30822、 顺反异构（构型异构）顺反异构（构型异构）-由于分子中与由于分子中与环或双键环或双键相连接的原子或原子团相连接的原子或原子团的相对旋转受到阻碍而产生的来的相对旋转受到阻碍而产生的来立体异构立体异构。 CH3CH3HHCH3CH3HCH3HCH3cis

35、-1,4-dimethylcyclohexanetrans-1,4-dimethylcyclohexane顺-1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷两个相同的原子（团）在环的两个相同的原子（团）在环的同侧同侧为为顺式顺式构型构型两个相同的原子（团）在环的两个相同的原子（团）在环的异侧异侧为为反式反式构型构型2021-12-30832021-12-3084四、四、 环烷烃的物理性质和化学反应环烷烃的物理性质和化学反应1、 物理性质（自学）物理性质（自学）2、 化学反应化学反应1 1）取代反应）取代反应( (大环大环) ) 2 2）开环反应）开环反应( (小环小环) ) 2021-12-30

36、85H2 / Pt催催化化加加氢氢不不反反应应Cl2 / hvClHI不不反反应应自自由由基基取取代代反反应应2021-12-3086H2 / Pt, 50oCor Ni, 80oCCH2CH3H2 / Pt, 50oCor Ni, 80oCCH3CHCH2CH3CH3H2 / Pt, 120oCor Ni, 200oCCH3CH2CH2CH3CH3CH2CH3213231 环环的催化的催化加氢加氢( (环越大越不易加氢环越大越不易加氢) )（打开一根（打开一根 C- -C 键）键）支链多支链多较稳定较稳定（小环烷烃，特别是环丙烷，和一些试剂作用时易发生开环）（小环烷烃，特别是环丙烷，和一些试

37、剂作用时易发生开环）2021-12-3087Br2 / r.t.CH2CH2CH2BrBrCl2 / FeCl3CH2CH2CH2ClCl不不反反应应（难难开开环环）Br2 / r.t.（离子型）（离子型）加成反应加成反应自由基自由基取代反应取代反应Cl2 / hvCl 三元环与三元环与X X2 2, HX, HX在常温下即可发生开环反应，在常温下即可发生开环反应， X X2 2, , HXHX于常温下不使四元环开环，但加热后，反应可发生。于常温下不使四元环开环，但加热后，反应可发生。需加热需加热! !室温即可室温即可! !2021-12-3088CH2CH2CH2HICH2CH2CH2HOH

38、HICH3HICH2CH2CH2CH2HIIHH2SO4H2OCH2CHCH2HICH3213132反应选择性反应选择性与碳正离子稳与碳正离子稳定性有关定性有关分别加两头分别加两头2021-12-3089Cl2 高温Br2 / CCl4CH3HBr练习练习. 完成下列反应。完成下列反应。（2）（3）（1）ClBrCH2CH2CH2BrBrCH3CHCH2CH32021-12-3090五、环烷烃的结构五、环烷烃的结构环烷烃的环烷烃的C C也为也为spsp3 3杂化，杂化，但为了成环，碳原子间键但为了成环，碳原子间键角很难维持角很难维持109.5109.5。键角因环不同而异。键角因环不同而异。1

39、1、 角张力（角张力（angle strainangle strain）角张力角张力：环烷烃分子中碳原子间的键角偏离正常键环烷烃分子中碳原子间的键角偏离正常键角而引起的张力。角而引起的张力。2021-12-3091 环丙烷三个原子环丙烷三个原子共平面共平面，相邻的两，相邻的两个个C C上上C-HC-H键处于键处于重重叠式叠式，能量高能量高。扭转张力：扭转张力：由于构象是重叠式而引起的张力由于构象是重叠式而引起的张力。环丙烷分子中由于环丙烷分子中由于角张力和扭转张力角张力和扭转张力均存在，分子能量高，不稳定。均存在，分子能量高，不稳定。2 、 环丙烷环丙烷2021-12-3092120oHHHH

40、HHHHHHHHn 环己烷不是平面型分子环己烷不是平面型分子2021-12-3093n 环己烷碳架是折叠的环己烷碳架是折叠的HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH123456123456两者互为构象异构体两者互为构象异构体2021-12-3094）船式构象和椅式构象船式构象和椅式构象-两种典型构象两种典型构象0.183nm船式船式0.25nm椅式椅式占99%以上 2021-12-3095HHHHHHHHHHHHHH之间距离之间距离均均大于大于H的的Van der Waals半径半径之和（之和（2.40 ） 椅式构象椅式构象中所有的中所有的键角键角都接近正常的四面体角都接近正常的四面体

41、角（109.5109.5度）度）, ,非键原子间的非键原子间的距离距离都大于范氏半径之和都大于范氏半径之和, ,故分故分子中无角张力及扭转张力。子中无角张力及扭转张力。HHHHHHHHHHHH123456C4-C3C6-C1HHHHHHHH6125432021-12-3096HHHHHHHHHHHH123456C3-C2C5-C6HHHHHHHH165423HHHHHHHHHHHH有几组有几组HH之间之间距离均距离均小于小于H的的Van der Waals半半径之和径之和.船式构象船式构象是环己烷能保持正常键角的另一个构象。是环己烷能保持正常键角的另一个构象。船式构象中虽然没有角张力存在，但船

42、式构象中虽然没有角张力存在，但存在着较大的存在着较大的非键张力和扭转张力非键张力和扭转张力. . 2021-12-3097）椅式构象中的平伏键与直立键）椅式构象中的平伏键与直立键 -两种键两种键平伏键平伏键: :六个六个C CH H键与分子的键与分子的C C3 3对称轴对称轴大致垂直大致垂直并伸出环外并伸出环外若以与碳原子若以与碳原子1 1、3 3、5 5或或2 2、4 4、6 6所在的平面相垂直的直线为轴，则旋转所在的平面相垂直的直线为轴，则旋转120120或其倍数得到的构象和原来的完全一样，椅式构象有一个或其倍数得到的构象和原来的完全一样，椅式构象有一个三重对称轴三重对称轴C C3 3。 直立键直立键: :六个六个C CH H键彼此键彼此基本平行基本平行，与环平面垂直轴基本平行，与环平面垂直轴基本平行1352462021-12-3098HHHHHHHHHHHH位于环位于环同侧