第3章 饱和烃

1、第3章 饱和烃,饱和烃（5学时）,第一节 烷烃 第二节 环烷烃 第三节 烷烃和环烷烃的主要来源和用途,第一节 烷烃,烃: 仅由碳、氢两种元素组成的化合物，分子中只有C-C 键和C-H键。,一、烷烃的结构,C-H键是由碳的sp3杂化轨道分别与氢原子的1s轨道沿轴方向重叠形成的。形成的键为键。,二、烷烃的构象,构象：分子由于围绕键旋转所产生的分子的各种立体形象 称为构象（conformation）。 （一）乙烷的构象,重叠式构象,交叉式构象,交叉式构象为稳定构象或优势构象。,乙烷构象与能量的关系,构象异构产生的原因和特点,描述立体结构的几种方式,乙烷分子,（二）正丁烷的构象,二、正丁烷的构象与能量

2、图,对位交叉式邻位交叉式部分重叠式全重叠式,三、烷烃的物理性质,（二）熔点,环烷烃的沸点、熔点和相对密度比同碳原子数的直链烷烃高。,练习：将下列化合物按沸点降低的顺序排列。 （1）丁烷 （2）己烷 （3）3-甲基戊烷 （4）2-甲基丁烷（5）2,3-二甲基丁烷 （6）环己烷,（6） （2） （3） （5） （4） （1）,四、烷烃的化学性质,（一）卤代反应,反应特点： （1）反应需要光照或加热； （2）控制反应物浓度可以控制主要产物的产率。,甲烷与其它卤素的卤代反应,甲烷卤代的反应机理,（一）自由基链锁反应-甲烷的氯代反应过程分析,（一）自由基链锁反应-甲烷的氯代反应过程分析,（一）自由基链锁

3、反应-甲烷的氯代反应过程分析,甲烷氯代反应机理的表达,甲烷溴代反应机理的表达,甲烷卤代反应机理的循环表达式,O2存在对反应的延迟现象,过渡态理论,碳原子的级-烷烃中碳原子直接相连碳原子的个数,烷烃的卤代产物,烷烃卤代反应的选择性问题,氯代反应的选择性,溴代反应的选择性,根据反应活性预测产率,卤素的活泼性比较,氯代与溴代的反应速率,烷烃的卤代反应小结,二、烷烃的燃烧-氧化反应,燃烧热,燃烧热,练习题： 推测辛烷、2,2-二甲基己烷和2,2,3,3-四甲基丁烷 燃烧热大小的次序？,答案：1 2 3,三、烷烃的裂解反应,广泛应用到石油工业中，如催化重整，以提高汽油的 产量和质量。,第二节 环烷烃,环

4、烷烃：饱和的具有环状碳架的烷烃。,一、环烷烃的结构,除环丙烷外，四元环以上的环烷烃上的碳原子不在一个平面上。,（1）环丙烷的结构,有较大的角张力，不稳定，容易开环。,（2）环丁烷的结构,“蝴蝶式”结构,有角张力，不稳定，容易开环，但比环丙烷稍稳定。,（3）环戊烷的结构,角张力小，结构稳定。,（4）环己烷的结构及取代环己烷的构象,顺反异构,（4）环己烷的结构及取代环己烷的构象,椅式构象,船式构象,环己烷的椅式构象,椅式的Newman投影式,环己烷的船式构象,船式的Newman投影式,椅式和船式比较,椅式与船式的势能,椅式,半椅式,船式,扭船式,椅式构象的翻环作用,环己烷构象的画法,（5）取代环己

5、烷的构象,5.1 甲基环己烷的构象,室温下，平衡混合物中e-甲基构象约占95%。,5.2 叔丁基环己烷的构象,5.3 二取代环己烷的构象,椅式1,2-二甲基环己烷构象的稳定性顺序：,反-ee顺ea反aa,5.4 取代环己烷的构象规律,6. 多脂环化合物的结构-以十氢萘为例,含两个以上碳环的脂环化合物称为多脂环化合物。,二、环烷烃的性质,（一）物理性质,环烷烃比同碳原子数的开链烷烃有更高的熔沸点和密度。,（二）化学性质,（二）化学性质,环的稳定性：五元环四元环三元环,（二）化学性质,碳环断裂: 发生在含H最多和含H最少的两碳之间。,加成规律: H加在含H最多的碳上,卤素加在含H少碳上。,马氏加成

6、,常温下即使小环烷烃对氧化剂相当稳定，不被KMnO4/H2O或O3氧化，可鉴别环烷烃与烯烃。,（二）化学性质,（3）氧化反应,练习：,第三节 烷烃和环烷烃的主要来源和用途,一、烷烃的主要来源,甲烷主要存在于天然气、石油气、沼气和煤矿的坑气中。,（一）烷烃的工业来源,C1C4的烷烃、正戊烷和异戊烷，都可以从天然气和石 油分馏得到纯的产品。新戊烷在自然界中不存在，戊烷 以上的异构体沸点差别小，分馏提纯困难，只有靠化学 方法合成。,（二）烷烃的制法,烯烃氢化得烷烃,卤代烷还原得烷烃,1) Grignard试剂水解得烷烃,Grignard试剂,烷烃,2) 用金属+酸产生的氢还原得烷烃,3）卤代烷与有机金属化合物偶联得烷烃,RX必须是1o,（二）烷烃的制法,1.环烷烃的工业来源,五元环、六元环烷烃的衍生物可从石油中获得，三元环、四元环烷烃在自然界含量不多，一般通过合成来制取。,环己烷及其衍生物也可由相应的芳烃经催化氢化还原制得。例如，现在工业上就用这种方法大规模生产环己烷和十氢化萘。,二、环烷烃的主要来源,2. 环烷烃的制法,（1）亚甲基(CH2)插入法(Simmons-Smith reaction),烯烃和碳烯反应生成环丙烷,（2）Baeye