有机化学第2章饱和烃课件

第二章饱和烃有机化学OrganicChemistry第二章饱和烃有机化学OrganicChemi1烃（碳氢化合物）：只由C、H两种元素组成的化合物。饱和烃：分子中只含有C－C单键和C－H键的烃。烃（碳氢化合物）：只由C、H两种元素组成的化22.1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式CnH2n+2,直链烃的通式可写为:

H-(-CH2-)n-H同系物—在组成上相差一个或多个CH2，且结构和性质相似的一系列化合物称为同系列。同系列中的各化合物互称同系物。系差—同系列相邻的两个分子式的差值CH2称为系差。如CH4，C2H6，C3H8，C5H10等。2.1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式CnH3象丁烷和异丁烷异构，只是分子中各原子间相互结合的顺序不同而引起的，只是构造不同而导致的异构现象，又叫做构造异构现象。构造异构正丁烷异丁烷烷烃的同分异构现象

象丁烷和异丁烷异构，只是分子中各原子间相互结4一、伯、仲、叔、季碳原子

只与一个碳原子相连的称为“伯”或一级碳原子，常用1o表示；与两个碳原子相连的称为“仲”或二级碳原子，常用2o表示；与三个碳原子相连的称为“叔”或三级碳原子，常用3o表示；与四个碳原子相连的称为“季”或四级碳原子，常用4o表示。与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。如：2.2烷烃的命名2.2.1烷基的概念一、伯、仲、叔、季碳原子2.2烷烃的命名2.2.1烷基5从烷烃分子中去掉一个氢原子后所剩下的基团称为烷基。烷基名称通常符号CH3-甲基MeCH3CH2-乙基EtCH3CH2CH2-正丙基n-Pr(CH3)2CH-异丙基i-PrCH3CH2CH2CH2-正丁基n-Bu(CH3)2CHCH2-异丁基i-BuCH3CH2CH(CH3)-仲丁基s-Bu(CH3)3C-叔丁基t-Bu烷基的通式为CnH2n+1—，常用R—表示。二、烷基从烷烃分子中去掉一个氢原子后所剩下的基团称为烷基。二、烷基6

1.习惯命名法通常把烷烃称为“某烷”，“某”是指烷烃中碳原子的数目。由一到十用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。十以上的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体。如：C11H24，叫十一烷。（1）凡直链烷烃叫正某烷。如：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷

（2）只有(CH3)2CH-端链的烷烃称为"异某烷"。2.2.2烷烃的命名2.2.2烷烃的命名7（3）只有(CH3)3C-端链的烷烃称为“新某烷”。习惯命名法只能命名简单的化合物。（3）只有(CH3)3C-端链的烷烃称为“新某烷”。习82.系统命名法

系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）制定的有机化合物命名原则，再结合我国汉字的特点而制定的。在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和习惯命名法是基本相同的，仅不写上“正”字。如:CH3CH2CH2CH2CH3普通命名法叫正戊烷，系统命名法叫戊烷。对于支链烷烃，把它看作是直链烷烃的烷基取代衍生物。

2.系统命名法系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹9支链烷烃的系统命名法原则如下：

（1）选取主链（母体）a.选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。b.分子中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。例如：(2)对主链碳原子编号a.从距离取代基最近的一端开始，将主链碳原子依次用1、2、3……编号。如：支链烷烃的系统命名法原则如下：（1）选取主链（母体）例如：10b.当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端开始编号。c.若在上述基础上，编号仍有选择性，则使各取代基位置和最小。b.当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端开始编号11(3)命名遵循以下原则：

a.将支链（取代基）写在主链名称的前面。b.取代基按“次序规则”小的基团优先列出。常见烷基的大小次序：甲基<乙基<正丙基<正丁基<异丁基<异丙基。c.相同基团合并写出，位置用2，3……标出,取代基数目用二,三……标出。d.表示位置的数字间要用“，”隔开，位次和取代基名称之间要用“－”隔开。如：

烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。(3)命名遵循以下原则：12

CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH33-甲基-5-乙基辛烷

CH2CH2CH3(注意编号)CH3CH2CH-CHCH2CH3

CH3-CH

CHCH32,5-二甲基-3,4-二乙基己烷CH3

CH3(注意主链)

11例11例132,6,6-三甲基－3－乙基辛烷2,6,7-三甲基壬烷2,6,6-三甲基－3－乙基辛烷2,6,7-三甲基壬烷14构型+取代基+母体R,S;Z,E;顺,反取代基位置号+个数+名称(有多个取代基时，中文按顺序规则确定次序，小的在前。)官能团位置号+名称(没有官能团时不涉及位置号)有机化合物系统命名的基本格式构型+取代基+15练习1、写出下列化合物的系统名称。2、写出下列化合物的结构式2，6-二甲基-3,,6-二乙基辛烷2，5-二甲基-3，4-二乙基己烷2，3，4-三甲基-4-丙基辛烷2，3，7-三甲基-5-丙基辛烷练习1、写出下列化合物的系统名称。2，6-二甲基-3163、写出下列化合物的系统名称3、写出下列化合物的系统名称172.3烷烃的结构甲烷的球棒模型2.3.1甲烷的结构和碳原子轨道的sp3杂化2.3烷烃的结构甲烷的球棒模型2.3.1甲烷的结构和碳原18——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键均称为键。以键相连的两个原子可以相对旋转而不影响电子云的分布。甲烷的四个C-H键——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键均称为键。以192.3.2其他烷烃的结构乙烷的C-C键2.3.2其他烷烃的结构乙烷的C-C键20

在其他烷烃中，C均以sp3杂化轨道成键，因此也都具有呈四面体结构。由于σ键可以自由旋转，所以烷烃的结构不象我们所写的那样一层不变，而是运动的，一般以锯齿形存在。并且在平衡位置不断振动。例如丁烷的分子。

在其他烷烃中，C均以sp3杂化轨道成键，因此21

2.4烷烃的构象2.4.1乙烷的构象构象是指构造一定的分子，由于单键旋转而引起的分子中的原子或基团在空间的不同排列方式。由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之发生变化，所以构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。重叠式构象交叉式构象2.4烷烃的构象2.4.1乙烷的构象构象是指构造22纽曼投影式重叠式构象交叉式构象重叠式构象交叉式构象透视式构象的表示方法：通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示。（以乙烷为例）纽曼投影式重叠式构象交叉式构象23乙烷分子的能量曲线图

由交叉式转变为重叠式时必须吸收12.5KJ/mol的能量，由重叠式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量。所以交叉式是最稳定的构象。低温时，交叉式构象增多。从理论上讲，乙烷分子的构象是无数的，其他构象则界于上述两种极限构象之间。乙烷分子的能量曲线图由交叉式转变为重叠式时24为主2.4.2丁烷的构象为2.4.2丁烷的构象25丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化262.5烷烃的物理性质自学！2.5烷烃的物理性质自学！272.6烷烃的化学性质烷烃在一般情况下与强酸、强碱、强氧化剂和强还原剂如浓硫酸、浓硝酸、苛性碱、重铬酸盐、高锰酸盐、钠和乙醇、锌汞齐／浓盐酸、氢化铝铿等都不起反应或反应极慢。因此，烷烃有时称为石蜡，意味亲和力差，反映出这类化合物的反应活性很低。这主要与构成烷烃分子的C一C及C一Hσ键较牢固及分子的非极性有关，故烷烃常用作惰性溶剂和润滑剂。但是，烷烃的这种稳定性不是绝对的，如它们可以与超强酸HF/SbF5或FSO3H等作用得到各种产物；在高温、光照或催化剂存在下也可以发生卤化等反应；在某些酶的作用下，烷烃还可以变成蛋白质。2.6烷烃的化学性质烷烃在一般情况下与强酸、强碱、强氧化28

ClCl+能量Cl·+Cl·(氯自由基)Cl·+HCH3

HCl+·CH3(甲基自由基)·CH3+Cl2

CH3Cl+·Cl

................Cl·+Cl·Cl2·CH3+·CH3

CH3CH3

Cl·+·CH3CH3Cl

................(1)链的引发：(2)链增长:(3)链终止:甲烷氯化反应的机理2.6.1取代反应(1)链的引发：(2)链增长:(3)链终止:甲29CH4+Cl2

CH3Cl

CH2Cl2

CHCl3

CCl4②其它烷烃的氯代—

Cl

CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3正丙基氯43%异丙基氯57%设:伯氢原子活泼性为1，仲氢原子相对活泼性为x:57/43=2x/6x=4Cl2光25℃,CCl4①甲烷的氯代反应(自由基取代)丙烷氯代反应:伯，仲，叔氢原子的反应活性Cl2光①甲烷的氯代反应(自由基取代)丙烷氯代反应:伯30CH3CH3CH3CH3CH+Cl2

CH3-C-Cl+CH3-CHCH3CH3CH2Cl叔丁基氯36%异丁基氯64%设y为叔氢原子的相对活泼性则:36/64=y/9y=5.06则在室温下伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:4:5*异丁烷氯代反应:产物混合，复杂，一般不用氯代来制备卤代烃--高温下逐渐接近1:1:1则在室温下伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:4:5*异丁烷氯代31光127℃CH3CH3CH3CH3-CHCH3+Br2CH3-C-Br+CH3-CHCH2BrCH399%③烷烃与其它卤素的取代反应伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:82:1600。溴更具有选择性。产物单一，可用溴代来制备卤代烃烷烃与碘作用得不到碘代烷。与氟反应剧烈，不易控制，会引起爆炸。痕量光③烷烃与其它卤素的取代反应伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:32从各键的离解能来看:形成各烷基自由基所需的能量:

·CH3>1ºR·(伯烷基自由基)>2ºR·>3ºR·

3ºR·>2ºR·>1ºR·>·CH3-------越稳定的自由基越易生成。3ºH>2ºH>1ºH烷基自由基的稳定次序:伯，仲，叔氢原子活泼性从各键的离解能来看:形成各烷基自由基所需的能量:烷基自由基的33将下列自由基按稳定性大小排列成序

将下列自由基按稳定性大小排列成序34

烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二氧化碳和水，并放出大量热。例如：

在无机化学中，是用电子的得失，也就是氧化数的升降，来描述、判断氧化还原反应。而在有机化学中，加氧去氢为氧化，加氢去氧为还原。

其中C12－C18的脂肪酸可直接与NaOH反应，制成高级脂肪酸的钠盐－肥皂。这种制皂方法可节约大量的食用油。⑴在空气中燃烧：

这是汽油、柴油等作为动力燃料的依据。当燃烧不完全时，则有游离碳生成，在动力车尾气中有黑烟冒出。⑵烷烃的部分氧化高级烷烃，如石蜡烃在KMnO4、MnO2或Mn(Ac)2催化下，用空气或O2氧化，可得到的C12－C18的脂肪酸。2.6.2氧化反应烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二352.6.3异构化反应化合物从一种结构转变成另一种结构的反应称为异构化反应。例如:正构烷烃异构成带支链的烷烃，可以改善油品的辛烷值，提高油品的质量。2.6.3异构化反应化合物从一种结构转变成另一种结构的反36

常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就开始分解。温度越高，分解越厉害。烷烃这种在高温下的热分解称为裂化。裂解：指深度裂化。目的：为了得到更多的低级烯烃。2.6.4裂化反应常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就372.7烷烃的主要来源和制法2.7.1烷烃的来源——石油和天然气2.7.2烷烃的制法1．烯烃的氢化在催化剂存在下，氢气和烯烃混合振荡发生多相反应，生成与烯烃骨架相同的烷烃。由于烯烃较容易得到，因此，烯烃氢化是烷烃制备中最主要的反应。例如：2.Corey一House反应将卤代烃先制成烷基铿RLi，加人卤化亚铜生成二烃基铜锉，然后再与另一分子的卤代烷R’X作用发生偶联反应，得到烷烃R一R’。本方法的发现者之一CoreyE.J.因在有机合成中取得杰出成就而荣获1990年诺贝尔化学奖。例如：2.7烷烃的主要来源和制法2.7.1烷烃的来源——石383.Wurtz反应卤代烷和钠作用也得到碳链增长一倍的烷烃，反应可能经过烷基钠中间体的过程，卤代烃以溴代烷或碘代烷为好，伯卤代烷可以得到更高的产率。该反应又称Wurtz反应。4.Grignard试剂法将卤代烷与金属镁在干燥的乙醚中反应，得到Grignard试剂RMgX（见8.4.4）。Grignard试剂和含活泼氢的化合物（如水、醇、氨等）作用得到烷烃：3.Wurtz反应4.Grignard试剂法39环烷烃-结构上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃相似的烃类，总称环烷烃。(1)环烷烃--饱和的环烷烃叫环烷烃。单环通式CnH2n环丙烷CH2-CH2简写:CH2环丁烷CH2-CH2简写:CH2-CH2甲基环丙烷CH2简写:CH-CH3CH2CH3同分异构体2.8环烷烃CH3同分异构体2.8环烷烃40由于碳原子连接成环，环上C-C单键不能自由旋转。只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团，就有构型不同的顺反异构体。顺-1,4-二甲基环己烷环烷烃的顺反异构:例:1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷立体异构体－构造相同，分子中原子在空间的排列不同的化合物。顺-1,4-二甲基环己烷环烷烃的顺反异构:例:1,4-二甲41定义：只有一个环的烷烃称为单环烷烃。命名步骤（1）确定母体:没有取代基的环烷烃本身就是母体,命名时只须在相应的烷烃前加“环”,环上有取代基的环烷烃以环为母体还是以链为母体视情况而定。（2）编号要符合最低系列原则，让顺序规则中顺序较小的基团位次尽可能小。（3）构型用顺反表示，分子没有对称性，构型用R、S表示。（4）按名称的基本格式要求写出全名单环烷烃的命名2.8.1环烷烃的命名定义：只有一个环的烷烃称为单环烷烃。命名步骤单环42实例乙基环己烷

2-甲基-4-环己基己烷侧链比较简单,以环为母体,链为取代基。侧链比较复杂,以链为母体,环为取代基。实例乙基环己烷2-甲基-4-环己基己烷侧链比较431,4-二甲基-2-乙基环己烷实例1,3-二甲基-5-乙基环己烷1,4-二甲基-2-乙基环己烷实例1,3-二甲基-5-乙基环44二环烷烃的命名联二环己烷螺[4.4]壬烷二环[4.4.0]癸烷(十氢化萘)二环[2.2.1]庚烷(降冰片烷)

联环烃螺环烃(螺烃)桥环烃(桥烃)二环烷烃的命名联二环己烷螺[4.4]壬烷二环[4.4.0]癸45桥环烷烃

桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为“二环”或“双环”“某烷”。将各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“某烷”中间。编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥。将环上取代基位次和名称放在“二环”之前。共用二个或多个碳原子的多环烷烃为桥环烷烃桥环烷烃桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为“二环”或“双环”467,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷

162

75347,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷1473,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷8-甲基二环[3.2.1]辛烷3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷8-甲基二环[3.248

二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺”“某烷”；将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，括号放在“螺”和“某烷”中间；编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环；支链命名与桥环烷烃相同。螺环烷烃单环之间共用一个碳原子的多环烷烃为螺环烷烃。二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺”“某烷”；螺环烷49螺[2.4]庚烷螺[5.5]十一烷1-甲基-7-乙基螺[4.5]癸烷螺[2.4]庚烷螺[5.5]十一烷1-甲基-7-乙基螺[4.50练习4、1,8-二甲基-2-乙基二环[3.2.1]辛烷5、顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷的稳定构象练习4、1,8-二甲基-2-乙基二环[3.2.1]辛51烷烃是sp3杂化，键角109.5°，环烷烃的碳也是sp3杂化，但键角不一定一样。这样的键与一般的键不一样，它的电子云没有轨道轴对称，而是分布在一条曲线上，故常称弯曲键。环烷烃的性质内角60°弯曲键比一般的键弱，并且具有较高的能量。这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力。由于构象是重叠式而引起的张力叫扭转张力。2.8.2环烷烃的物理性质和化学性质烷烃是sp3杂化，键角109.5°，环烷烃的碳也是52环烷烃的化学性质与相应的脂肪烃类似。含三元和四元环的小环化合物有一些特殊的性质，易开环生成开链化合物，五、六元环较稳定。2.7环烷烃的反应

1885年，Baeyer提出张力学说：环中碳碳键角的变形会产生张力，键角变形程度越大，张力越大，环的反应活性越大。张力学说环烷烃的化学性质与相应的脂肪烃类似。2.7环烷烃的反应53--在光或热的引发下发生卤代反应.取代反应（共性）光光热取代反应（共性）光光热54反应生成的有支链的化合物稳定：开环反应--也叫加成反应（特性反应）2.7.1催化加氢Ni40℃Ni110℃Pt330℃反应生成的有支链的化合物稳定：开环反应--也叫加成反应（特55环丙烷的烷基衍生物与HX加成，环的破裂发生在含H最多和最少的两个碳原子之间，且符合马氏规律.2.7.2加卤素四、五碳环不易开环，在常温下与卤化氢不反应。CH3—CH—CH2+HBrCH3CHCH2CH3CH2Br2.8.3加溴化氢环丙烷的烷基衍生物与HX加成，环的破裂发生在含H最多和最少56在常温下，环烷烃与一般氧化剂(KMnO4,O3)不反应。在加热，强氧化剂作用或催化剂存在时，可用空气氧化成各种氧化产物：例:CH2CH2COOHCH2CH2COOH

HNO32.7.4氧化反应Ba(OH)2思考题：如何鉴别环丙烷与烯烃?ΔHNO32.7.4氧化反应Ba(OH)2思考题：如何鉴别57练习用简单的化学方法区别下列化合物。甲基环丙烷丁烷1-丁烯练习用简单的化学方法区别下列化合物。582.8.3环烷烃的来源和制备石油中有一些五元和六元环烷烃及它们的衍生物，含量约0.1%~l%，随产地不同而有所不同。纯粹的环己烷可以由苯加氢来制备，纯度不高的环己烷由石油重整产物分离得到。合成脂环烃化合物通常有两个方法。一是用两端含有适当官能团的开链化合物为原料发生分子内的环化反应：二是通过分子间反应得到：

制备三元环最简便的方法是卡宾和烯烃的加成，制备四元环可以通过烯烃在光照作用下的环加成反应，普环可以经由各种缩环反应得到，而合成六元环最重要的方法是Diels－Alder双烯合成法。2.8.3环烷烃的来源和制备石油中有一些59(1)环己烷椅式(ChairForm)构象的画法锯架式纽曼式

1环己烷的椅式构象

2.8.4环己烷的构象分析(1)环己烷椅式(ChairForm)构象的画法锯架式纽60*1.有6个a(axial)键，有6个e(equatorial)键。(已为1HNMR证明)*2.有构象转换异构体。（K=104-105/秒）(2)环己烷椅式构象的特点*1.有6个a(axial)键，有6个e(equa61椅型构象中的两种C-H键a键(直立键)e键(平伏键)椅型构象中的两种C-H键a键(直立键)62（1）环己烷船式(Boatform)构象的画法2.

环己烷的船式构象锯架式纽曼式构象分布：环己烷椅式构象:环己烷扭船式构象=10000:1（1）环己烷船式(Boatform)构象的画法2.63一取代环己烷的构象（95%)(5%)E=7.6KJ/mol-1甲基环己烷椅式构象一取代环己烷的构象（95%)(5%)E=7.6KJ64二取代环己烷的构象同一平面上的比较：在同侧为顺，在异侧为反。二取代环己烷的构象同一平面上的比较：在同侧为顺，在异侧为反。651,2-二甲基环己烷的构象顺1，2-二甲基环己烷E=0反1,2-二甲基环己烷E=11.4KJmol-11,2-二甲基环己烷的构象顺1，2-二甲基环己烷E66顺1,3-二甲基环己烷构象E=22.8KJmol-1

1,3-二甲基环己烷构象反1,3-二甲基环己烷构象E=0顺1,3-二甲基环己烷构象E=22.8KJmol-167反-1-甲基-4-异丁基环己烷

E=15.9KJ/mol有二个不同取代基的环己烷衍生物反-1-甲基-4-异丁基环己烷E=15.9KJ/68叔丁基在e键上的构象比在a键上的另一种构象要稳定的多。顺-4-叔丁基环己醇的两种构象叔丁基在e键上的构象比在a键上的另一种构象要稳定的69Hassel规则带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末在两个构象异构体之间，总是有较多取代基取e键向位的构象为优势构象。Barton规则带有不同基团的多取代环己烷，如果没有其它因素的参与，那末其优势构象总是趋向于使作用最强的和较强的基团尽可能多地取e键的向位。两个规则Hassel规则带有相同基团的多取代环己烷，如果没有其它因70第二章饱和烃有机化学OrganicChemistry第二章饱和烃有机化学OrganicChemi71烃（碳氢化合物）：只由C、H两种元素组成的化合物。饱和烃：分子中只含有C－C单键和C－H键的烃。烃（碳氢化合物）：只由C、H两种元素组成的化722.1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式CnH2n+2,直链烃的通式可写为:

H-(-CH2-)n-H同系物—在组成上相差一个或多个CH2，且结构和性质相似的一系列化合物称为同系列。同系列中的各化合物互称同系物。系差—同系列相邻的两个分子式的差值CH2称为系差。如CH4，C2H6，C3H8，C5H10等。2.1烷烃的通式、同系列和构造异构烷烃的通式CnH73象丁烷和异丁烷异构，只是分子中各原子间相互结合的顺序不同而引起的，只是构造不同而导致的异构现象，又叫做构造异构现象。构造异构正丁烷异丁烷烷烃的同分异构现象

象丁烷和异丁烷异构，只是分子中各原子间相互结74一、伯、仲、叔、季碳原子

只与一个碳原子相连的称为“伯”或一级碳原子，常用1o表示；与两个碳原子相连的称为“仲”或二级碳原子，常用2o表示；与三个碳原子相连的称为“叔”或三级碳原子，常用3o表示；与四个碳原子相连的称为“季”或四级碳原子，常用4o表示。与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。如：2.2烷烃的命名2.2.1烷基的概念一、伯、仲、叔、季碳原子2.2烷烃的命名2.2.1烷基75从烷烃分子中去掉一个氢原子后所剩下的基团称为烷基。烷基名称通常符号CH3-甲基MeCH3CH2-乙基EtCH3CH2CH2-正丙基n-Pr(CH3)2CH-异丙基i-PrCH3CH2CH2CH2-正丁基n-Bu(CH3)2CHCH2-异丁基i-BuCH3CH2CH(CH3)-仲丁基s-Bu(CH3)3C-叔丁基t-Bu烷基的通式为CnH2n+1—，常用R—表示。二、烷基从烷烃分子中去掉一个氢原子后所剩下的基团称为烷基。二、烷基76

1.习惯命名法通常把烷烃称为“某烷”，“某”是指烷烃中碳原子的数目。由一到十用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。十以上的用汉字数字表示碳原子数，用正、异、新表示同分异构体。如：C11H24，叫十一烷。（1）凡直链烷烃叫正某烷。如：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷

（2）只有(CH3)2CH-端链的烷烃称为"异某烷"。2.2.2烷烃的命名2.2.2烷烃的命名77（3）只有(CH3)3C-端链的烷烃称为“新某烷”。习惯命名法只能命名简单的化合物。（3）只有(CH3)3C-端链的烷烃称为“新某烷”。习782.系统命名法

系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）制定的有机化合物命名原则，再结合我国汉字的特点而制定的。在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和习惯命名法是基本相同的，仅不写上“正”字。如:CH3CH2CH2CH2CH3普通命名法叫正戊烷，系统命名法叫戊烷。对于支链烷烃，把它看作是直链烷烃的烷基取代衍生物。

2.系统命名法系统命名法是中国化学学会根据国际纯粹79支链烷烃的系统命名法原则如下：

（1）选取主链（母体）a.选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作为取代基。b.分子中有两条以上等长碳链时，则选择支链多的一条为主链。例如：(2)对主链碳原子编号a.从距离取代基最近的一端开始，将主链碳原子依次用1、2、3……编号。如：支链烷烃的系统命名法原则如下：（1）选取主链（母体）例如：80b.当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端开始编号。c.若在上述基础上，编号仍有选择性，则使各取代基位置和最小。b.当取代基的位置相同时，则从连较简单的取代基一端开始编号81(3)命名遵循以下原则：

a.将支链（取代基）写在主链名称的前面。b.取代基按“次序规则”小的基团优先列出。常见烷基的大小次序：甲基<乙基<正丙基<正丁基<异丁基<异丙基。c.相同基团合并写出，位置用2，3……标出,取代基数目用二,三……标出。d.表示位置的数字间要用“，”隔开，位次和取代基名称之间要用“－”隔开。如：

烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。(3)命名遵循以下原则：82

CH2CH3CH3CHCH2CHCH2CH33-甲基-5-乙基辛烷

CH2CH2CH3(注意编号)CH3CH2CH-CHCH2CH3

CH3-CH

CHCH32,5-二甲基-3,4-二乙基己烷CH3

CH3(注意主链)

11例11例832,6,6-三甲基－3－乙基辛烷2,6,7-三甲基壬烷2,6,6-三甲基－3－乙基辛烷2,6,7-三甲基壬烷84构型+取代基+母体R,S;Z,E;顺,反取代基位置号+个数+名称(有多个取代基时，中文按顺序规则确定次序，小的在前。)官能团位置号+名称(没有官能团时不涉及位置号)有机化合物系统命名的基本格式构型+取代基+85练习1、写出下列化合物的系统名称。2、写出下列化合物的结构式2，6-二甲基-3,,6-二乙基辛烷2，5-二甲基-3，4-二乙基己烷2，3，4-三甲基-4-丙基辛烷2，3，7-三甲基-5-丙基辛烷练习1、写出下列化合物的系统名称。2，6-二甲基-3863、写出下列化合物的系统名称3、写出下列化合物的系统名称872.3烷烃的结构甲烷的球棒模型2.3.1甲烷的结构和碳原子轨道的sp3杂化2.3烷烃的结构甲烷的球棒模型2.3.1甲烷的结构和碳原88——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键均称为键。以键相连的两个原子可以相对旋转而不影响电子云的分布。甲烷的四个C-H键——凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键均称为键。以892.3.2其他烷烃的结构乙烷的C-C键2.3.2其他烷烃的结构乙烷的C-C键90

在其他烷烃中，C均以sp3杂化轨道成键，因此也都具有呈四面体结构。由于σ键可以自由旋转，所以烷烃的结构不象我们所写的那样一层不变，而是运动的，一般以锯齿形存在。并且在平衡位置不断振动。例如丁烷的分子。

在其他烷烃中，C均以sp3杂化轨道成键，因此91

2.4烷烃的构象2.4.1乙烷的构象构象是指构造一定的分子，由于单键旋转而引起的分子中的原子或基团在空间的不同排列方式。由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之发生变化，所以构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。重叠式构象交叉式构象2.4烷烃的构象2.4.1乙烷的构象构象是指构造92纽曼投影式重叠式构象交叉式构象重叠式构象交叉式构象透视式构象的表示方法：通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示。（以乙烷为例）纽曼投影式重叠式构象交叉式构象93乙烷分子的能量曲线图

由交叉式转变为重叠式时必须吸收12.5KJ/mol的能量，由重叠式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量。所以交叉式是最稳定的构象。低温时，交叉式构象增多。从理论上讲，乙烷分子的构象是无数的，其他构象则界于上述两种极限构象之间。乙烷分子的能量曲线图由交叉式转变为重叠式时94为主2.4.2丁烷的构象为2.4.2丁烷的构象95丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化丁烷C(2)-C(3)键旋转引起的各构象的能量变化962.5烷烃的物理性质自学！2.5烷烃的物理性质自学！972.6烷烃的化学性质烷烃在一般情况下与强酸、强碱、强氧化剂和强还原剂如浓硫酸、浓硝酸、苛性碱、重铬酸盐、高锰酸盐、钠和乙醇、锌汞齐／浓盐酸、氢化铝铿等都不起反应或反应极慢。因此，烷烃有时称为石蜡，意味亲和力差，反映出这类化合物的反应活性很低。这主要与构成烷烃分子的C一C及C一Hσ键较牢固及分子的非极性有关，故烷烃常用作惰性溶剂和润滑剂。但是，烷烃的这种稳定性不是绝对的，如它们可以与超强酸HF/SbF5或FSO3H等作用得到各种产物；在高温、光照或催化剂存在下也可以发生卤化等反应；在某些酶的作用下，烷烃还可以变成蛋白质。2.6烷烃的化学性质烷烃在一般情况下与强酸、强碱、强氧化98

ClCl+能量Cl·+Cl·(氯自由基)Cl·+HCH3

HCl+·CH3(甲基自由基)·CH3+Cl2

CH3Cl+·Cl

................Cl·+Cl·Cl2·CH3+·CH3

CH3CH3

Cl·+·CH3CH3Cl

................(1)链的引发：(2)链增长:(3)链终止:甲烷氯化反应的机理2.6.1取代反应(1)链的引发：(2)链增长:(3)链终止:甲99CH4+Cl2

CH3Cl

CH2Cl2

CHCl3

CCl4②其它烷烃的氯代—

Cl

CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3正丙基氯43%异丙基氯57%设:伯氢原子活泼性为1，仲氢原子相对活泼性为x:57/43=2x/6x=4Cl2光25℃,CCl4①甲烷的氯代反应(自由基取代)丙烷氯代反应:伯，仲，叔氢原子的反应活性Cl2光①甲烷的氯代反应(自由基取代)丙烷氯代反应:伯100CH3CH3CH3CH3CH+Cl2

CH3-C-Cl+CH3-CHCH3CH3CH2Cl叔丁基氯36%异丁基氯64%设y为叔氢原子的相对活泼性则:36/64=y/9y=5.06则在室温下伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:4:5*异丁烷氯代反应:产物混合，复杂，一般不用氯代来制备卤代烃--高温下逐渐接近1:1:1则在室温下伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:4:5*异丁烷氯代101光127℃CH3CH3CH3CH3-CHCH3+Br2CH3-C-Br+CH3-CHCH2BrCH399%③烷烃与其它卤素的取代反应伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:82:1600。溴更具有选择性。产物单一，可用溴代来制备卤代烃烷烃与碘作用得不到碘代烷。与氟反应剧烈，不易控制，会引起爆炸。痕量光③烷烃与其它卤素的取代反应伯，仲，叔氢原子的反应活性:1:102从各键的离解能来看:形成各烷基自由基所需的能量:

·CH3>1ºR·(伯烷基自由基)>2ºR·>3ºR·

3ºR·>2ºR·>1ºR·>·CH3-------越稳定的自由基越易生成。3ºH>2ºH>1ºH烷基自由基的稳定次序:伯，仲，叔氢原子活泼性从各键的离解能来看:形成各烷基自由基所需的能量:烷基自由基的103将下列自由基按稳定性大小排列成序

将下列自由基按稳定性大小排列成序104

烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二氧化碳和水，并放出大量热。例如：

在无机化学中，是用电子的得失，也就是氧化数的升降，来描述、判断氧化还原反应。而在有机化学中，加氧去氢为氧化，加氢去氧为还原。

其中C12－C18的脂肪酸可直接与NaOH反应，制成高级脂肪酸的钠盐－肥皂。这种制皂方法可节约大量的食用油。⑴在空气中燃烧：

这是汽油、柴油等作为动力燃料的依据。当燃烧不完全时，则有游离碳生成，在动力车尾气中有黑烟冒出。⑵烷烃的部分氧化高级烷烃，如石蜡烃在KMnO4、MnO2或Mn(Ac)2催化下，用空气或O2氧化，可得到的C12－C18的脂肪酸。2.6.2氧化反应烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二1052.6.3异构化反应化合物从一种结构转变成另一种结构的反应称为异构化反应。例如:正构烷烃异构成带支链的烷烃，可以改善油品的辛烷值，提高油品的质量。2.6.3异构化反应化合物从一种结构转变成另一种结构的反106

常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就开始分解。温度越高，分解越厉害。烷烃这种在高温下的热分解称为裂化。裂解：指深度裂化。目的：为了得到更多的低级烯烃。2.6.4裂化反应常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就1072.7烷烃的主要来源和制法2.7.1烷烃的来源——石油和天然气2.7.2烷烃的制法1．烯烃的氢化在催化剂存在下，氢气和烯烃混合振荡发生多相反应，生成与烯烃骨架相同的烷烃。由于烯烃较容易得到，因此，烯烃氢化是烷烃制备中最主要的反应。例如：2.Corey一House反应将卤代烃先制成烷基铿RLi，加人卤化亚铜生成二烃基铜锉，然后再与另一分子的卤代烷R’X作用发生偶联反应，得到烷烃R一R’。本方法的发现者之一CoreyE.J.因在有机合成中取得杰出成就而荣获1990年诺贝尔化学奖。例如：2.7烷烃的主要来源和制法2.7.1烷烃的来源——石1083.Wurtz反应卤代烷和钠作用也得到碳链增长一倍的烷烃，反应可能经过烷基钠中间体的过程，卤代烃以溴代烷或碘代烷为好，伯卤代烷可以得到更高的产率。该反应又称Wurtz反应。4.Grignard试剂法将卤代烷与金属镁在干燥的乙醚中反应，得到Grignard试剂RMgX（见8.4.4）。Grignard试剂和含活泼氢的化合物（如水、醇、氨等）作用得到烷烃：3.Wurtz反应4.Grignard试剂法109环烷烃-结构上具有环状碳骨架，而性质上与脂肪烃相似的烃类，总称环烷烃。(1)环烷烃--饱和的环烷烃叫环烷烃。单环通式CnH2n环丙烷CH2-CH2简写:CH2环丁烷CH2-CH2简写:CH2-CH2甲基环丙烷CH2简写:CH-CH3CH2CH3同分异构体2.8环烷烃CH3同分异构体2.8环烷烃110由于碳原子连接成环，环上C-C单键不能自由旋转。只要环上有两个碳原子各连有不同的原子或基团，就有构型不同的顺反异构体。顺-1,4-二甲基环己烷环烷烃的顺反异构:例:1,4-二甲基环己烷反-1,4-二甲基环己烷立体异构体－构造相同，分子中原子在空间的排列不同的化合物。顺-1,4-二甲基环己烷环烷烃的顺反异构:例:1,4-二甲111定义：只有一个环的烷烃称为单环烷烃。命名步骤（1）确定母体:没有取代基的环烷烃本身就是母体,命名时只须在相应的烷烃前加“环”,环上有取代基的环烷烃以环为母体还是以链为母体视情况而定。（2）编号要符合最低系列原则，让顺序规则中顺序较小的基团位次尽可能小。（3）构型用顺反表示，分子没有对称性，构型用R、S表示。（4）按名称的基本格式要求写出全名单环烷烃的命名2.8.1环烷烃的命名定义：只有一个环的烷烃称为单环烷烃。命名步骤单环112实例乙基环己烷

2-甲基-4-环己基己烷侧链比较简单,以环为母体,链为取代基。侧链比较复杂,以链为母体,环为取代基。实例乙基环己烷2-甲基-4-环己基己烷侧链比较1131,4-二甲基-2-乙基环己烷实例1,3-二甲基-5-乙基环己烷1,4-二甲基-2-乙基环己烷实例1,3-二甲基-5-乙基环114二环烷烃的命名联二环己烷螺[4.4]壬烷二环[4.4.0]癸烷(十氢化萘)二环[2.2.1]庚烷(降冰片烷)

联环烃螺环烃(螺烃)桥环烃(桥烃)二环烷烃的命名联二环己烷螺[4.4]壬烷二环[4.4.0]癸115桥环烷烃

桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为“二环”或“双环”“某烷”。将各桥碳原子数由大到小用数字表示，用下角圆点分开放在方括号中，将括号放在“二环”和“某烷”中间。编号从一个桥头开始，沿最长桥到另一桥头，再沿次长桥回到起始碳，最后是最短桥。将环上取代基位次和名称放在“二环”之前。共用二个或多个碳原子的多环烷烃为桥环烷烃桥环烷烃桥环烷烃命名时，按成环碳原子数称为“二环”或“双环”1167,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷

162

75347,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷11173,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷8-甲基二环[3.2.1]辛烷3,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷8-甲基二环[3.2118

二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺”“某烷”；将各环除螺原子以外的碳原子数由小环到大环用数字表示，用圆点分开放在方括号中，括号放在“螺”和“某烷”中间；编号从较小环与螺原子相邻的碳开始，沿小环经螺原子到较大的环；支链命名与桥环烷烃相同。螺环烷烃单环之间共用一个碳原子的多环烷烃为螺环烷烃。二环螺环烃命名时以“螺”为词头,称“螺”“某烷”；螺环烷119螺[2.4]庚烷螺[5.5]十一烷1-甲基-7-乙基螺[4.5]癸烷螺[2.4]庚烷螺[5.5]十一烷1-甲基-7-乙基螺[4.120练习4、1,8-二甲基-2-乙基二环[3.2.1]辛烷5、顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷的稳定构象练习4、1,8-二甲基-2-乙基二环[3.2.1]辛121烷烃是sp3杂化，键角109.5°，环烷烃的碳也是sp3杂化，但键角不一定一样。这样的键与一般的键不一样，它的电子云没有轨道轴对称，而是分布在一条曲线上，故常称弯曲键。环烷烃的性质内角60°弯曲键比一般的键弱，并且具有较高的能量。这种因键角偏离正常键角而引起的张力叫角张力。