第二章饱和烃烷烃和环烷烃---有机化学ppt课件

1、烃开链烃(脂肪烃)不饱和烃烯烃炔烃二烯烃环状烃脂环烃(). .芳香烃(CH3). .饱和烃烷烃CHHH氢数甲烷乙烷丙烷丁烷分子式CH4C2H6C3H8C4H10结构式结构式CCHHHHHHCCHHHHHCHHCCHHHHHCHHHCHHHH碳数24132 1+22 2+22 3+22 4+2H2CH2CCH2CH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2CH2H2CH2CCH2CH2H2CCH2CH2环丙烷环丁烷环戊烷环己烷CCHHHHCHHHCHHHCCHHHHHCHHCHHHm.p -159 C。b.p 11.7 C。m.p -138 C。b.p -0.5 C。 烷烃和环烷烃分子中，随着碳原子

2、数添加，同分异构体迅速添加。 举例(同分异构体的写法)： CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC6H14：CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCH3CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3季碳，4oC仲碳，2oC伯碳，1oC伯碳，1oC叔碳，3oCCH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3伯氢，1oH叔氢，3oH伯氢，1oH仲氢，2oH2.2.2 烷基和环烷基烷基和环烷基烷基烷基 (alkyl groups): 从烷烃中去掉一个从烷烃中去掉一个

3、H原子原子,剩余的构造部分剩余的构造部分 RHR名称 缩写CH3HCH3甲基 MeCH3CH2HCH3CH2乙基 Et(methyl)(ethyl)CH3CH2CH2HCH3CH2CH2正丙基(propyl)Pr一些烷基的称号与表示一些烷基的称号与表示CH3CHCH3异丙基异丙基(iso-propyl)i-PrCH3CH2CH2CH2H CH3CH2CH2CH2正丁基(butyl)BuCH3CH2CHCH3仲丁基(sec-butyl)s-BuCCH3CH3CH3叔丁基(tert-butyl)t-BuCH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3异丁基(iso-butyl)i-BuRHR称号称号

4、缩写缩写C CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC C正正辛辛烷烷正正十十一一烷烷新新庚庚烷烷异异己己烷烷CH3-C-CH2-CH2-CH3CH3CH3CH3-CH-CH2-CH2-CH3CH3CCCC C CCCCH3CHCH3CH2CH3CCH3CH3CH3CH3二甲基乙基甲烷四甲基甲烷系统命名是由三部分构成：系统命名是由三部分构成：Chemistry，International Union of Pure and Applied缩写作缩写作IUPAC母体母体 取代基的取代基的位次与称号位次与称号化合物化合物的称号的称号碳

5、原子的个数碳原子的个数 选取最长的碳链作为主链。选取最长的碳链作为主链。 对于相等长的碳链，选取含支链最多的碳链。对于相等长的碳链，选取含支链最多的碳链。 根据主链的碳原子数，称根据主链的碳原子数，称“某烷。某烷。(a) 选择主链，确定母体选择主链，确定母体支链烷烃的命名，按以下步骤进展：支链烷烃的命名，按以下步骤进展：CHCH CH CH2CH2CH3CH3CH3CH3CH CH3CH2CH3庚烷庚烷(b) 为主链上的碳原子编号为主链上的碳原子编号 从接近支链一端依次用阿拉伯数字编号。当编号有几种能够时，从接近支链一端依次用阿拉伯数字编号。当编号有几种能够时， 要使支链的位次号较小要使支链的

6、位次号较小(符合符合“最低系列规那么最低系列规那么)。CHCH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3987654321CH CH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3219876543( I )( II )3,6,73,4,7(c) 确定化合物的称号确定化合物的称号 将取代基的称号写在烷烃称号的前面，在取代基称号将取代基的称号写在烷烃称号的前面，在取代基称号 的前面，加上它的位次号，并用半字线的前面，加上它的位次号，并用半字线“将两者衔接。将两者衔接。 当含有几个不同的取代基时，按照当含有几个不同的取代基时，按照“次序规那么，将次序规那么

7、，将“优先的基团列在后面，各取代基优先的基团列在后面，各取代基 之间用半字线之间用半字线“衔接。衔接。 当含有几个一样的取代基时，用当含有几个一样的取代基时，用“一、二、三、四一、二、三、四表示其个数，逐个标明其位次号表示其个数，逐个标明其位次号 ，并用逗号分开。，并用逗号分开。CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH35丙基丙基4异丙基壬烷异丙基壬烷1234567893,7二甲基二甲基4乙基壬烷乙基壬烷CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH3756891 2 3 4系统命名法总结系统命名法总结:简化成四个简化成四

8、个 “ “最最: : 最长最长, ,最多最多, ,最小最小, ,最简单最简单 最长最长: :而不是最直而不是最直 最多最多: :假设有假设有2 2个或个或2 2个等长的最长链个等长的最长链, ,选择取代基选择取代基 最多的一条做主链最多的一条做主链 最小最小: (: (最低系列原那么最低系列原那么: :取代基的位次和最小取代基的位次和最小) ) 最简单最简单: :书写时先写简单的取代基书写时先写简单的取代基( (根据次序规那么根据次序规那么) )CH2CH2CH2CH2CH2即环戊烷CH3甲基环丁烷CH3CH31,2-二甲基环戊烷CH3CH2CH3123456CH3CH3CH(CH3)2124

9、531甲基甲基3乙基环己烷乙基环己烷1,1二甲基二甲基3异丙基环戊烷异丙基环戊烷联二环己烷二环4,4,0癸烷螺4,4壬烷二环2,2,1庚烷(联环烃)(螺环烃)(稠环烃)(桥环烃)先找桥头碳两环共用的碳原子，从桥头碳开场编号。先找桥头碳两环共用的碳原子，从桥头碳开场编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次：号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次： 双环3.1.1庚烷5-甲基双环2.1.0戊烷76543212-甲基双环2.2.1庚烷7,7-二甲基双环2.2.1庚烷

10、1234567CH31234567CH354321固定格式：双环固定格式：双环a.b.c某烷某烷 (abc)CH3CH376543211,3-二甲基螺3.5壬烷5-甲基螺2.4庚烷7123456H3C 固定格式：螺a.b某烷 (ab) 激发杂化(线性组合)4个sp 杂化轨道33个sp2p轨道2个spp轨道(sp 杂化)3(sp 杂化)(sp杂化)2C:2s 2p22s轨道p轨道C:1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0激发杂化(线性组合)4个sp 杂化轨道3杂化的结果： sp3杂化的碳原子杂化的碳原子几何构型：四面体几何构型：四面体sp3 1s 键键4个个CH 键键图图 2.4 甲烷的构

11、造甲烷的构造CHHHH 由于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。 乙烷、丙烷、丁烷中的碳原子也都采取sp3杂化： 乙烷C CC CH HH HH HH HH HH H-s3 sp -sp3sp3 丁烷1个个C键键6个个CH键键sp3 sp3 键键sp3 1s 键键图图 2.7 乙烷的球棒模型乙烷的球棒模型成键方式成键方式: :轨道在轴线轨道在轴线( (两核连线之外头碰头、斜两核连线之外头碰头、斜 侧式重迭侧式重迭, ,重迭程度较小重迭程度较小, ,构成的键比通常构成的键比通常 的的-键弱，比键弱，比-键强，称香蕉键。键强，称香蕉键。 1 1、环丙烷、环丙烷

12、斜侧式重叠斜侧式重叠头碰头重叠头碰头重叠 角张力角张力: :键角键角105.5105.5偏向偏向4040，具有角张力。，具有角张力。改动张力改动张力: :相邻碳上的相邻碳上的H H均为重叠式构象，具有改动张力均为重叠式构象，具有改动张力环丁烷的构象环丁烷的构象球棒模型球棒模型2、环丁烷、环丁烷成键方式成键方式: :轨道也为斜侧式重叠轨道也为斜侧式重叠, ,但斜侧程但斜侧程 度小度小. .构成的键也是香蕉键。构成的键也是香蕉键。斜侧式重叠斜侧式重叠角角 张张 力力: :键角键角111.50111.50偏向偏向2020，有角张力。，有角张力。改动张力改动张力: :相邻碳上的氢均为交叉式构象无改动张

13、力。相邻碳上的氢均为交叉式构象无改动张力。环丁烷的构象环丁烷的构象翼式翼式3、环戊烷、环戊烷成键方式成键方式:轨道正常重叠，根本坚持了轨道正常重叠，根本坚持了109028 的正常键角的正常键角环戊烷的构象环戊烷的构象信封式信封式12345HHHHHHHHHHHH交叉式构象交叉式构象重叠式构象重叠式构象HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH锯架式锯架式NewmanNewman投影式投影式楔型式楔型式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重叠式构象重叠式构象重叠式构象重叠式构象HHHHHHHHHHHH 由于由于键呈圆柱状对称，键呈圆柱状对称，C单键可以发生旋转，单键

14、可以发生旋转，由此而导致的分子中的其它原子或基团在空间的排布由此而导致的分子中的其它原子或基团在空间的排布方式不同，分子的这种立体笼统方式不同，分子的这种立体笼统构象构象(conformation)。由此产生的异构体由此产生的异构体构象异构体构象异构体 (conformers)60120180240 300 360 420 480量能旋转角度重叠式重叠式重叠式重叠式交叉式交叉式交叉式交叉式12.6KJ/molCH3CH3HHHHHHHHCH3CH3HHHHCH3CH3对位交叉式部分重叠式邻位交叉式IIIIII0。60120CH3HHHHH3CHHHHCH3H3CCH3HHHHH3C全重叠式邻位

15、交叉式部分重叠式IVVVI。180240300丁烷有以下四种典型构象：留意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全重叠式实践上不存在。 椅型船型稳定不稳定2. 椅式环己烷的分子中的椅式环己烷的分子中的a键和键和e键：键：从环己烷分子的椅式构象模型中可以看出：从环己烷分子的椅式构象模型中可以看出：C1C1、C 3C 3和和C5C5处在同一个平面内，处在同一个平面内，C2C2、C 4C 4和和C 6C 6处在另外一处在另外一个平面。个平面。123456a 键e 键每个碳上与氢原子相连的两个键都是一个垂直于平面，这个每个碳上与氢原子相连的两个键都是一个垂直于平面，这个键叫直立键，以键叫直立键，以a

16、a表示；另一个键那么大致与平面平行，叫做表示；另一个键那么大致与平面平行，叫做平伏键，以平伏键，以e e表示。六个表示。六个a a键六个键六个e e键；键；画法：画法：3 3左左3 3右，右，3 3上上3 3下。下。 2.4.4 取代环己烷的构象取代环己烷的构象 一取代的环己烷，取代基可以处在一取代的环己烷，取代基可以处在a键上，也可以处键上，也可以处在在e 键上：键上：取代基越大，它处于取代基越大，它处于e 键的构象越稳定键的构象越稳定CHHHC(CH3)3H0.01%99.9%CH3CH3H3CCH3HHHCH3H5%95%二取代环己烷二取代环己烷1、1,2-二取代环己烷二取代环己烷顺顺-

17、1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷CH3CH3构造式构造式构构 型型 式式CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3反反-1,2-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷H3CCH3CH3CH3ae型型能能量量相相同同ea型型顺顺-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷CH3CH3CH3CH3aa型型能能量量低低为为优优势势构构象象ee型型2 2、1,3-1,3-二取代环己烷二取代环己烷顺顺-1,3-1,3-二甲基环己烷二甲基环己烷反反-1,3-1,3-二甲基环己烷二甲基环己烷CH3CH3CH3CH3aa型型能能量量低低为为优优势势构构象象e

18、e型型CH3CH3CH3CH3ae型型能能量量相相同同ea型型3 3、有两个不同取代基时、有两个不同取代基时反反-1-1-甲基甲基-3-3-异丙基环己烷异丙基环己烷CH3CH3ae型型ea型型CH(CH3)2CH(CH3)2ae型型能能量量低低为为优优势势构构象象能能量量差差: : E E = = 8 8. .8 8- -7 7. .1 1= =1 1. .7 7K KJ J/ /m mo ol l顺顺-1-1-甲基甲基-4-4-叔丁基环己烷叔丁基环己烷CH3CH3ae型型ea型型ae型型能能量量低低为为优优势势构构象象能能量量差差: : E E= =2 23 3 - - 7 7. .1 1=

19、 =1 15 5. .9 9K KJ J/ /m mo ol l(CH3)3CC(CH3)31.1.具有一个取代基的环己烷具有一个取代基的环己烷, ,取代基在取代基在e e键键 上时为稳定构象上时为稳定构象. .2.2.具有多个一样取代基的环己烷具有多个一样取代基的环己烷, ,取代基取代基 在在e e键上越多键上越多, ,构象越稳定构象越稳定. .3.3.环上有不同取代基时环上有不同取代基时, ,大基团在大基团在e e键上的键上的 构象是稳定构象构象是稳定构象. .规律规律: :2.5.1 沸点沸点2.5.2 熔点熔点 2.5.3 相对密度相对密度 2.5.4 溶解度溶解度 2.5.5 折射率

20、折射率 CH3CH3Cl2CH3CH2ClHCl+420 C78%。聚乙烯氯化聚乙烯氯代耐热、耐候、耐燃、耐腐蚀 可用作涂料或塑料石蜡氯化石蜡氯代阻燃剂、增塑剂、合成加脂剂 根据反响现实，对反响做出的详细描画和实际解释根据反响现实，对反响做出的详细描画和实际解释叫做反响机理。叫做反响机理。 研讨反响机理的目的是认清反响的本质，掌握反响研讨反响机理的目的是认清反响的本质，掌握反响的规律，从而到达控制和利用反响的目的。的规律，从而到达控制和利用反响的目的。 Cl Cl +Cl + Cl：能量氯原子（氯自由基）链引发 链引发的特点是只产生自在基不耗费自在基。 Cl + H CH3 HCl + CH3

21、甲基自由基，有未成对电子，活泼，可与Cl2反应夺取一个Cl原子，生成CH3Cl和Cl CH3 + Cl Cl CH3Cl + Cl链增长 链增长的特点是：耗费一个自在基的同时产生另一个自在基。链增长的特点是：耗费一个自在基的同时产生另一个自在基。 Cl + CH3CH3ClCH3 + CH3CH3CH3Cl + ClCl2链终止ClCH2CH2CH2Cl + CH3CHClCH2Cl + CH3CH2CHCl2 + Cl2（ ）hCH3CCl2CH3 + ClCH2CHClCH3（ ）+ Cl2hCH3CH2CH3 + Cl2 正丙基氯43%异丙基氯57%h（ ）（ ）CH3CH2CH2Cl

22、+ CH3CHClCH3 + HCl x 5762434574326xCH3CH2CH3 + Cl2 正丙基氯43%异丙基氯57%h（ ）（ ）CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH3 + HCl CH3-CH-CH3 + Cl2CH3CH3-CH-CH2Cl + CH3-C-CH3Clh64% 36%CH3CH336649xNoImage反响的取向与自在基的稳定性反响的取向与自在基的稳定性反响取向反响取向: : 反响有生成两种或两种以上产物的能够反响有生成两种或两种以上产物的能够 性时性时, ,主要生成哪一种产物。主要生成哪一种产物。卤代反响的活性卤代反响的活性: 30H 20H 10H CH4 卤代反响是经过自在基活性中间体进展的卤代反响是经过自在基活性中间体进展的, ,反反响的活性取决于相应的烷基自在基能否容易生成。响的活性取决于相应的烷基自在基能否容易生成。体系总是由高能态向低能态自发地进展并趋于稳定。体系总是由高能态向低能态自发地进展并趋于稳定。C C H H2 2C C H H2 2= =C C