有机化学(高鸿宾 第四版)第二章饱和烃：烷烃和环烷烃

1、第二章饱和烃：烷烃和环烷烃第一节烷烃和环烷烃的通式和结构异构化一、烷烃和环烷烃的通式二、烷烃和环烷烃的结构异构化第二节烷烃和环烷烃的命名一、两个基本概念二、烷烃的命名三、环烷烃的命名三碳的sp3杂化二、键的形成及其特性第四节链烷的构象一、乙烷的构象二、正丁烷的构象、第五节链烷和环烷烃的物理性质一、状态二、沸点三、密度四、溶解度第六节链烷的化学性质一、氧化反应二、热分解三、卤化反应第七节卤化历史二、卤素的活性三、卤化反应的取向和自由基的稳定性第八节环烷烃一、环烷烃的结构和环的稳定性二、环烷烃的化学性质一、饱和烃：不饱和烃：c、h这两种元素的化合物。烃、烃、乙烷、丁烷、烷烃通式： CnH2n 2、

2、环烷烃的通式： CnH2n、二、烷烃和环烷烃的结构异性、正丁烷、异丁烷、异戊烷、新戊烷、正戊烷、第二四级碳原子和第一、第二、第二、第三、第三级氢原子，第一、第二、第三、第四级碳原子2 .第一级、第二级、第三级氢原子，第二节链烷和环烷烃的命名，1o第一级、2o第二级、3o第三级、第二节链烷和环烷异丁基？简称、第二节烷烃和环烷烃的命名分别将直链、末端具有异丙基或叔丁基的结构异构体表示为“正”、“异”、“新”。 二、烷烃命名，1、普通命名法，正戊烷、异戊烷、新戊烷，第二节烷烃和环烷烃的命名，母体，例如2-甲基戊烷，2，系统命名法(IUPAC法)，internationalunionofpureand

3、 第二节烷烃和环烷烃的命名，红线表示的主链根据母体：IUPAC法命名规则，选择主链，确定母体，选择长链、支链多的链的主链的碳原子数，称为“有”烷基。 例如，2、3、5-三甲基-4-丙基庚烷、第二节链烷和环烷烃的命名、末端附近、编号低，即，将最初遇到取代基的序列作为最低序列的碳链的编号，例2 .例1 .例3-甲基-5-乙基庚烷5-。 4-甲基-3-乙基庚烷4-甲基-5-乙基庚烷，名称的标记是小的基在前面，好的基在后面。 第二节烷烃和环烷烃的命名，3，另外注意：阿拉伯数字表示取代基在碳链中的位置，汉文数字表示取代基的数量，两者不可混淆！ 如果第一个基本编号相同，则其它的基本编号小于33到354的最

4、低序列。 例3 .2，2，5，7 -四甲基辛烷2，4，7，7 -四甲基辛烷，第二节链烷烃和环烷烃的命名，4-甲基-3-乙基庚烷4-甲基-5-乙基庚烷， 判断为4-n-丙基-5-异丙基纳米4-异丙基-5-n-丙基纳米的命名是正确的的规则，例4 .例1，3的规则的基本内容，1 )如果比较各取代基的第一原子的原子编号，则原子编号大的一方为优异的基团，例如CH(CH3)2和-ch2ch3哪个好？ 第一个原子都是c。 比较与该c相关的其他原子，异丙基为(c、c、h )，正丙基为(c、h、h )，其中CH，因此异丙基为“优异”基。 也就是说，写名字时，更好的基础在后面。第二节链烷烃和环烷烃的命名，例5 .

5、3、7-二甲基-4-乙基壬烷、1、2、3、4、7、7-二甲基-6-乙基壬烷、第二节链烷烃和环烷烃的命名，环上有多个取代基时，环的碳原子编号。使“顺序规则”的“优先”的基础具有较大的顺序编号，尽量减小所有取代基的顺序编号。1-甲基-3-乙基环己烷、1，1 -二甲基-3-异丙基环戊烷、三、环烷烃的命名，烷烃名称前面加“环”字，称为“环某烷基”。 以环上的支链为取代基，命名第二节链烷和环烷烃，例如环己烷C6H12为12异构体(不包括顺式异构体)、环烃的结构异构化现象、第二节链烷和环烷烃的命名、1.sp3混合轨道：基态、激发态、sp3 sp3混合的基本构想，将碳的一个s轨道和三个p轨道混合，重新组合，

6、形成四个能量相等的sp3混合轨道。 混合化的优点：能量降低，有利于结合。 各轨道中含有1/4 S成分、3/4 P成分。 其立体形状为正四面体。 几个原子轨道混合后，形成几个新的混合轨道。 第三节链烷烃的结构是甲烷分子中，c原子是sp3杂化物。 s轨道成分：1/4； p轨道成分：3/4。 图2.2 sp3混合轨道，第三节链烷的结构，图2.3 sp3混合的碳原子，几何配置：四面体，第三节链烷的结构，sp3 -1s 键，4个C-H 键，图2.4甲烷的结构，第三节链烷的结构，图2.5甲烷的球棒模型，第三节 键可以自由旋转构象异性。 二、键的特征，第三节链烷的结构，图2.7乙烷的球棒模型，第三节链烷的结

7、构，图2.9乙烷的棍棒模型，第三节链烷的结构，因为键为圆柱形对称，C-C单键能够旋转，所以通过该单键的旋转，分子中的原子和基在空间上单键旋转后会产生无数的构象，但这些构象相互间是构象异构体。 1、构象概念，第四节链烷烃构象，乙烷构象，2 .纽曼(Newman )投影式：第四节链烷烃构象，交叉式，重叠式，体系能量：2222222222000000000000652邻居交叉是什么？ 部分重叠吗？ 全重？ 系统的能量比较？第四节链烷的构象，C2-C3 结合旋转产生的构象，图2.13丁烷构象的模型，第四节链烷的构象，图2.16环己烷的构象反转，1 .状态，常温，常压，C5C16 :液状，C1C4 :气

8、态， C18 :固体，C18 b .碳数相同的分支点，b.p下箭头； c .分支数相同对称性，b.p，第五节烷烃和环烷烃的物理性质，烷烃和环烷烃：无色，有一定的气味。 沸点/ 36.1 27. 9 9.5，与沸点和分子间的力van der Waals力有关。 相对分子质量大的分子表面积增大，分子间范数的分散力增大，沸点上升。 分子间力说明：例如：第五节链烷烃和环烷烃的物理性质，偶数碳链烷烃的熔点比奇数原子链烷烃的熔点高。 (晶格力)，图2.17的烷烃的熔点和分子中含有的碳原子数的关系图，烷烃的熔点的变化基本上与沸点相似。 直链烷烃的熔点随着相对分子质量的增加而上升。 第五节链烷和环烷烃的物理性

9、质、c原子数相同的链烷不同的异构体、对称性好的异构体具有高熔点。 熔点/ -130 -160 -17，原因：环烷烃刚性和对称性大，第5节烷烃和环烷烃的物理性质、条件：光、高温或催化剂、卤素； 反应物：烷烃、环烷烃(小环烷烃除外)生成物：卤代烷基和卤化氢。 第六节烷烃的化学性质，饱和烃中的氢原子被其他原子或基取代。 结构特征惰性，环戊烷环戊基氯(93% )，第6节链烷的化学性质，环己烷的制造方法，第6节链烷的化学性质，4，分解反应，3，异构化反应，一种异构体转化为另一种异构体。 烷烃阻断空气(无氧)下的热分解。生成异辛烷33542，2，4 -三甲基戊烷； 变成叔碳可以提高反应活性，异构化后，脱水

10、合成芳烃； 。 学习第六节烷烃的化学性质、有机反应的机制，可以判断反应是以什么样的中间体和过渡状态进行的，需要什么样的反应条件等。 正确地掌握有机反应的机制，可以避免背诵有机反应式，增强对所发生的反应事实的理解和记忆。 在科学研究和产品合成途径的设计中，掌握有机反应的机理可以避免违反反应的基本原理，并设计不同方向的产物。 第七节卤化反应机理(历史)，反应物中间体生成物、反应物转化成生成物的合理途径和过程。 另一方面，甲烷卤化反应的历史，链生长：链开始：，链结束：ClCH3生成，Cl2CH2生成，第六节链烷的化学性质，链烷经由自由基中间体，结果被卤原子取代的反应是自由基取代反应的机制。 二氯甲烷

11、生成的机理：反应物，中间体，生成物：第6节烷烃的化学性质，课程讨论(课题2.18 )，在甲烷氯化时观察以下现象，首先用光照射氯气，在黑暗中放置一段时间后，与甲烷混合，说明不生成甲烷氯化物先用氯气照射，马上在黑暗中与甲烷混合，生成甲烷的氯化产物。 甲烷一照射光，就马上在黑暗中与氯气混合，不会生成甲烷的氯化生成物。 第六节链烷的化学性质、二、卤化反应的取向和自由基的稳定性、丙烷(45%) (55% )、异丁烷(64%) (36% )、丙烷中，一级h数6、二级氢2理论收率比：1-氯丙烷：2-氯丙烷=3:1 丁烷中，叔h数9 t-氢1的理论收率比：异丁基氯：叔丁基氯=9:1实际收率：异丁基氯：叔丁基氯

12、：2:1，氢取代反应活性比： 111111航空航空航空航空航空航天653第六节链烷烃的化学性质，卤化反应方向性的理论说明了自由基的稳定性，实验说明了种ch键的解离能。 很明显，自由基形成的容易性：容易形成的自由基一定是稳定的自由基。 自由基稳定性的顺序是：但是一般的烷烃得到的是混合物，根据条件，某些产物的收率相对较高。 卤化物不用石蜡直接卤化合成。 第六节链烷的化学性质、自由基稳定性的理论与 、p-超共轭效应、p-超共轭效应的大小与参与共轭的c-h键数有关。 第六节烷烃的化学性质，课堂讨论(练习题2.22 )，甲基环己烷的单溴化物有几种？试着推测其中多吗？ 它少吗？可能是自由基中间体：三，反应

13、活性和选择性，卤素的反应活性顺序： F2 Cl2 Br2 I2，溴的反应性低，对反应部位的选择性高。 第六节烷烃的化学性质，第八节环烷烃，第一节环烷烃的结构和稳定性，自然界存在的环状物质的例子。 胆固醇、金刚烷C10H16、樟脑、C60足球烯(Soccerene )富勒烯(Fullerene )、1 .小环烷烃的结构、八叶张力说(1885 )、八叶张力说的要点：形成环的碳原子在同一平面上正常的C-C键间的角度为109.5，环中的C-C键间的角度偏离该键角时会产生张力。 键角的变形程度越大，张力越大。 分子不稳定，容易开环。 例：根据以上内容，a .环戊烷、环己烷的偏转角度最小，最稳定。 b .

14、环丙烷的结合角偏转比环丁烷大，因此环丙烷的反应活性比环丁烷大。600、900、1080、1200、环内耦合间的角度、偏转角度、拜耳“张力说”:环越小，角张力越大。 丙烷与环丙烷分子中的碳键原子轨道交叉的情况，以弯曲的形式交叉，不能最大的交叉，丙烷不稳定，具有不饱和烯烃的性质。1890年，H. Sachse沙赫斯对Bayer张力说提出异议。 1918年，E. Mohr摩尔提出了非平面、无张力环学说。 使用碳的四面体模型显示了可以构成2种环己烷模型。 椅子型配座和船型配座为1969Nobel奖，2环己烷的配座，因此，(1)椅子型和船型，椅子型，船型， 体系能量：椅子型构象环戊烷环丁烷环丙烷，1 .与烷烃类似的性质卤化反应，5，6碳环的化学性质类似石蜡，2 .与烯烃类似的性质小环烷烃的加成，(1)加入H2，环2.7环烷烃，(2)x2， 小环和不饱和烃一样，使溴水褪色。 加入2.7环烷烃、(3)hx，开环的方向：在含有最多氢的c原子和含有最少氢的c原子之间产生，卤素原子加入取代基多的碳中。 也