有机-02第二章饱和烃

烃：仅由碳、氢两种元素组成的化合物统称碳氢化合物，简称烃。分类：根据分子中碳原子的连接方式不同分类。烃脂肪烃芳香烃饱和脂肪烃不饱和脂肪烃烷烃环烷烃烯烃、炔烃环烯、环炔烃单环芳香烃稠环芳香烃多环芳香烃第二章第三章第四章第二章饱和烃hydrocarbon1.掌握烷烃的系统命名与同分异构现象2.烷烃的构象：透视式，投影式3.烷烃的卤代反应机理4.环烷烃的结构，命名及化学性质5.环己烷、取代环己烷的构象(椅、船)基本要求：2.1烷烃（alkane）烷烃：分子中碳和碳以单键相连，碳的其余价键都为氢原子所饱和的化合物。白菜叶C29烷苹果皮C27-C29烷烟叶C27-C31烷蜂蜡C29-C31烷石油——各种烃的混合物天然气——主要成份是甲烷动植物

来源2.1.1、烷烃的同系列和同分异构通式CnH2n+2R-HCH4CH3CH3CH3CH2CH3

CH3CH2CH2CH3……同系列：结构相似，组成上相差CH2或其倍数的一系列化合物。同系物：同系列中的各化合物互称同系物。系差：—CH2—。2.1.2．异构现象

甲、乙、丙烷无异构现象丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3CH3—CH—CH3CH3－0.6℃正丁烷－11.7℃异丁烷

b·p·正丁烷异丁烷（1）同分异构现象：化合物分子式相同，但结构不同的现象。（2）同分异构体：分子式相同而结构式不同的化合物。说明：同一分子式，C数越多，异构体数越多

C|C—C—C—C

异戊烷

27.9℃C—C—C—C—C

b·p·正戊烷

36.1℃戊烷C5H12

C|C—C—C|

C新戊烷

9.5℃练习：写出戊烷的同分异构体的结构碳原子数异构体数碳原子数异构体数（推算）42123555313802651418587915434781820363199352536797588107530

11159烷烃的同分异构体数目【了解】

同分异构体构造异构立体异构碳链异构位置异构官能团异构互变异构构型异构构象异构顺反异构对映异构构造异构：仅由分子中各原子连接方式和次序不同而引起的异构。碳链异构：仅由分子中碳原子的连接方式不同而产生的异构。C、H的类别1°2°3°伯（一级）1°：与另外一个C相连仲（二级）2°：与另外二个C相连叔（三级）3°：与另外三个C相连季（四级）4°：与另外四个C相连

碳原子H请写出庚烷(C7H16)的同分异构体的结构式并标明1º、2º

、3º

、4º碳原子及1º、2º、3º氢原子。课下练习：参考答案：参考答案：参考答案：C10以内用天干次序表示（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）C10以上用中文数字表示（十一、十二…）

名称前冠“正”直链烷烃1．普通命名法（适用于简单、含碳原子数较少的烷烃）2.1.3烷烃的命名

CH3CH2CH2CH2CH2CH3正已烷正十五烷

CH3(CH2)13CH3在链端具有(CH3)2CH-结构异构体为“异”“iso-”侧链烷烃

CH3|CH3－C－CH2－CH3

|CH3

CH3－CH－CH2CH2CH3|CH3异已烷新已烷在链端具有(CH3)3C-结构异构体为“新”“neo-”烷基：烷烃分子中去掉一个氢原子剩下的基团。CnH2n+1－,R－异丙基异丁基仲丁基叔丁基甲基乙基丙基丁基（1）选主链（定母体）：最长最多（相同长链，含支链多的为主链）

2．系统命名法：（2）编号：“最低系列”规则（近链端）

566123456(1)(2)(3)(4)(5)(6)“优先次序规则”P45>>>从基开始，依次比较原子序数，大则优HOCH2->H2NCH2->CH3CH2-双键看做两个单键；叁键看做单个单键位置——阿拉伯数字标位（多个的话用“，”隔开数目——中文数字计数名称：按“优先次序规则”(P45)排列，较优基团列后。取代基之间用“—”隔开，取代基与母体之间无间隔号

(3)写全名：取代基(前)

母体(后)★★★★“重头戏在后面”①编号

优先次序规则②命名2,4-二甲基-3-乙基己烷123456

CH2CH2CH3|CH3－CH－CH－CH－CH－CH－CH2－CH3

||||CH3CH3CH(CH3)2CH2CH32,3－二甲基－6－乙基－5－丙基－4－异丙基辛烷

CH3|CH3－CH2－CH－CH2－C－CH2－CH3||CH－CH3CH3|CH32,5,5－三甲基－3－乙基庚烷2,3,5-三甲基-4-丙基-庚烷3-甲基-5-乙基辛烷2,4-二甲基-3-乙基庚烷P17问题2-22,4-二甲基-3,3-二异丙基戊烷1、甲烷的分子结构（1）sp3杂化：“重新组合”

1个s轨道3个p轨道“混合”2.1.4烷烃的结构四个能量等同新轨道形状：梨形能量：（）伸展方向：正四面体轴线方向，键角109°5′碳原子构型：正四面体型特点(2)

甲烷球棍模型斯陶特模型2．乙烷的分子结构

1个C－Cσ键6个C－Hσ键键角～109.5°C－C0.154nmC－H0.107nm键长键能C－C347.3kJ·mol－1其它烷烃类似于甲、乙烷，除甲烷外，其余烷烃键角稍有改变，三个碳以上烷烃分子中的碳链常呈锯齿形。3．乙烷的构象

看一段动画（1）构象：在有机物分子中，由于C—Cσ键的自由旋转或扭曲，使碳原子上连接的原子或基团在空间具有多种不同的排列形式称构象。（2）构象异构体：同一分子的不同构象。（3）表示法:透视式和纽曼投影式交叉式透视式纽曼投影式重叠式透视式纽曼投影式（4）优势构象：内能小，稳定性最大的构象（5）能量图

重叠式与交叉式的能量差为12.6kJ/mol，此能量差称为能垒。4、丁烷的构象

CH3CH2——CH2CH3

表明二个甲基典型构象（1）纽曼投影式表示：（2）能量图

稳定性：对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式（3）推广：ACH2CH2B（A=B或A≠B）

例：1,2-二溴乙烷(对位交叉式构象约占84％)优势构象的特例乙二醇HO-CH2-CH2-OH

分子内氢键，主要为邻位交叉式构象练习题：P222,2-二甲基戊烷1．物态：常温常压下C1—C4气体，C5—C17液体，C17以上固体。2.1.5烷烃的物理性质2．沸点：①同系列中，C越多，b·p·

越大②同分异构体：直链＞支链，支链越多，b·p·越小。

b·p·36.1℃28℃9.5℃

戊烷异戊烷新戊烷分子间接触面积大作用力强分子间接触面积小作用力弱bp：36.1℃bp：9.5℃练习P39-4非极性<极性<氢键CH3CH2CH3<CH3CHO<CH3CH2OH<HCOOH

3.熔点：同系列中

C奇

C偶

M越大，m·p·越大（对称性越大）

C偶

C奇

M越大，m·p·下降或升高不大锯齿状对称性大的烷烃熔点要高些，但总体还是上升。烃是非极性化合物，易溶于非极性溶剂，不溶与水，可以用“相似相溶”原理解释。4.溶解度5.相对密度

分子量↑，密度↑，但＜1。

2.1.6烷烃的化学性质

烷烃分子中，C—C，C—Hσ键牢固，化学性质稳定，一般情况下不与强酸，强碱，强氧化剂反应，但特殊条件下能发生反应（如氧化、裂化、取代等）。烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。用途：内燃机中汽油，柴油等发生热能的基本反应，热源利用（沼气等）。1.氧化反应无机氧化：电子的得失，化合价的升降有机氧化：加氧去氢为氧化，加氢去氧为还原2．取代反应:有机化合物分子中原子或原子团被其它原子或原子团取代的反应（1）卤代反应：烷烃中的H被X2代替的反应。Br2,Cl2

在紫外光漫射或高温下,甲烷易与氯,溴发生反应。工业原料、溶剂麻醉剂、冷却剂“氯仿”“哥罗芳”萃取剂有“氯仿”的甜味，灭火剂反应产物是混合物，控制反应物比例，可得其中一主要产物.

CH4:Cl2=10:1（以CH3Cl为主）CH4:Cl2=0.263:1（以CCl4为主）拓展：丙烷的一氯代产物有几种？练习：P40-9（2）氯代反应历程

反应历程（机理，机制）：从反应物转变为产物所经历的过程。自由基反应（游离基反应）:采取共价键均裂的方式进行的反应。离子型反应:采取共价键异裂的方式进行的反应。氯代历程：属于自由基型取代反应历程。自由基反应条件：一般由光、辐射、热（高温）、过氧化物引起消耗旧自由基的过程，直至自由基被消耗殆尽第一步链引发C-H:415.3KJ/molCl-Cl:242.7KJ/molC-C:345.6KJ/mol第二步链增长第三步链终止含多个C的烷烃：先3oC（叔碳）再2oC（仲碳）最后1oC（伯碳）3oC（叔碳）形成的自由基最稳定2.2环烷烃(cycloalkane)环烷烃是链形烷烃两端的碳原子相互以σ键结合形成的环状化合物。分类：环碳原子数目：三元环、四元环、五元环等。分子内环的数目：单环烃、双环烃、多环烃。主要学习单环烃和双环烷烃环数：使环状化合物变成开链化合物所需打破的碳碳键的数目。CnH2nCnH2n-22.2.1．环

烷烃命名：类似烷烃（1）环上无取代基时：环+烷烃名称环戊烷环己烷（2）环上只有一个取代基时，取代基+环母体甲基环丙烷乙基环己烷

1－甲基－2－乙基－5－异丙基环己烷（3）环上多个取代基时编号：把最不优先的取代基连接的C定为“1”，遵循编号之和最小的原则123456165432（4）若取代基碳链较长，则环作为取代基。2－甲基－3－环丙基庚烷（5）双环烃螺环：两个碳环共用一个碳原子桥环：两个或两个以上碳环共用两个或两个以上碳原子分类母体：螺[X.Y]

某烷（“某”指碳原子总数,[X.Y]小螺和大螺

除去螺原子以外的碳原子数目，由小到大）编号：近螺碳，小环经螺原子到大环，位次和最小螺环

1,5—二甲基螺[3.5]壬烷1549螺[4.5]癸烷236783,7,7－三甲基二环[4.1.1]辛烷2,7,7－三甲基二环[4.1.0]庚烷16781267③.编号：从桥头碳开始编，先编大桥后编小桥，使取代基位次最小。②.环数的确定：把桥环烃变为链烃，打开几次，就是几元环①.确定母体：几环某烷（由桥环中总碳数确定）④几环[a.b.c]某烷，a、b、c由大到小，不包括桥头碳桥环2345螺、桥环命名异同点同：某烷（除支链外总碳数）均有[.][]内不包括螺原子、桥头碳取代基位次和最小，从小到大书写。

异：[]内数字小-大（螺环）；大-小（桥环）编号：小桥-大桥（螺环），大桥-小桥（桥环）从近螺C开始（螺环），从桥头C开始（桥环）

7-甲基螺[4.5]癸烷7,12-二甲基二环[4.3.3]十二烷

练习：P302-5213456789101234567891011122.2.2环烷烃的异构1.碳环异构：

C3

C4C52.顺反异构(1)概念：由于分子中与双键或环相连接的原子或原子团的相对旋转受到阻碍可能产生的立体异构称顺反异构。1,2-二甲基环丙烷(2)异构的表示：在系统命名前分别加“顺－”或“反－”。两个相同的原子或原子团在环的同侧为顺式构型。两个相同的原子或原子团在环的异侧为反式构型。顺－1,2－二甲基环丙烷（b.p.37℃）反－1,2－二甲基环丙烷(b.p.29℃)反－1－甲基－4－异丙基环己烷（3）*构象和构型的异同点回顾构象：同一构型的化合物，由于单键的旋转和扭曲，而使得原子或原子团在空间产生多种不同的排布方式。不同点：

一种构型变成另一种构型需要化学键的断裂与形成。（可分离）一种构象变成另一种构象只需要键的旋转。(不可分离）相同点：都表示分子中原子或原子团在空间的排布方式。同分异构体构造异构立体异构碳链异构

位置异构官能团异构互变异构构型异构构象异构顺反异构对映异构2.2.3环烷烃的物理性质（自学）

2.2.4环烷烃的化学性质

结构分析：C—C，C—Hσ键，牢固，化性稳定，似烷烃；但C3—C4环易破，环可以加成似烯烃大环似烷，小环似烯1．加成反应

（1）催化加氢

CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3H2H2H2H2Ni/80℃Pt/300℃Ni/120℃×结论：环丙烷、环丁烷不稳定，环戊烷以上者较稳定，证明环烷的稳定性与环大小有关。C数≥6的环烷烃一般不进行加氢反应（2）加卤素+Br2室温(褪色)CH2CH2CH2BrBr用于鉴别环烷烃和烷烃+Br2Br(CH2)4Br×C数≥5的环烷烃一般不进行加卤素反应（3）加卤化氢+HBrCH3CH2CH2Br室温下只有环丙烷能反应马氏规则：断裂连接取代基最多和最少的键，H加在含H多的C上。练习：P322-6第一题1、在哪里断2、X和H如何分配+

HBrCH3C－CHCH2CH3CH3BrH2．取代反应

Cl2光Cl2hvBr2hvClClBr3、氧化反应×+KMnO4室温HNO3(浓)HOOC–(CH2)4–COOH己二酸鉴别烯烃和环丙烷自由基反应练习：P322-62.2.5环烷烃的分子结构和稳定性化学性质表明：环丙烷和环丁烷不稳定；环戊烷和环己烷较稳定。环丙烷环丙烷张力较大，具有较高的能量。因此，环丙烷的化学性质活泼，容易开环加成。

环丁烷（蝴蝶式结构）环丁烷与环丙烷相似，C-C键也是弯曲的，C-C-