第二章 烷烴和環(huán)烷烴

第二章烷烴和環(huán)烷烴第1頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

烴（hydrocarbon)的種類烴類鏈烴環(huán)烴飽和烴（烷烴）不飽和烴烯烴炔烴脂環(huán)烴芳環(huán)烴第2頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)烷烴Alkane第3頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)C——Hσ鍵的形成C——Cσ鍵的形成“頭碰頭、軸對(duì)稱、可旋轉(zhuǎn)、較牢固”第4頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷二、同系列和通式第5頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三“同系列差”——CH2“同系列”（homologous）“同系物”（homolog）開鏈烷烴的通式：第6頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、同分異構(gòu)現(xiàn)象（一）構(gòu)造異構(gòu)伯仲叔季第7頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三碳原子的四種類型1

C（伯碳，一級(jí)碳）primarycarbon2

C（仲碳，二級(jí)碳）secondarycarbontertiarycarbon3

C

（叔碳，三級(jí)碳）4

C

（季碳，四級(jí)碳）quaternarycarbon1

H（伯氫）2

H（仲氫）3

H（叔氫）第8頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二種類型2C二種類型1C二種類型1C分析下列化合物所含碳原子種類第9頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三碳原子種類的擴(kuò)展1自由基（伯自由基）2自由基（仲自由基）3自由基（叔自由基）1碳負(fù)離子（伯碳負(fù)離子）3碳正離子（伯碳正離子）第10頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）構(gòu)象異構(gòu)

交叉式重疊式透視式紐曼投影式1、乙烷的構(gòu)象異構(gòu)第11頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三……

乙烷構(gòu)象轉(zhuǎn)換與勢(shì)能關(guān)系圖旋轉(zhuǎn)中須克服能壘——扭轉(zhuǎn)張力電子云排斥相鄰兩H間的vonderwaals排斥力一般情況下(T>-250oC):

單個(gè)乙烷分子：絕大部分時(shí)間在穩(wěn)定構(gòu)象式上。一群乙烷分子：某一時(shí)刻，絕大多數(shù)分子在穩(wěn)定的構(gòu)象式上。第12頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、正丁烷構(gòu)象異構(gòu)體對(duì)位交叉式（最穩(wěn)定）部分重疊式（較不穩(wěn)定）鄰位交叉式（較穩(wěn)定）全重疊式（最不穩(wěn)定）第13頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

丁烷構(gòu)象轉(zhuǎn)換與勢(shì)能關(guān)系圖第14頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、烷烴的命名（一）普通命名法中文名英文名甲烷乙烷丙烷methaneethanepropane碳原子數(shù)目+烷英文命名用詞尾-ane表示烷烴碳原子數(shù)為1~10用天干（甲、乙、丙、……壬、癸）表示C1C2C3第15頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三練習(xí)：1、寫出正庚烷、異庚烷、新庚烷的結(jié)構(gòu)式。2、寫出正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基及新戊基的結(jié)構(gòu)式。第16頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三C6正己烷異己烷新己烷n-hexaneisohexaneneohexane中文名英文名如何命名？如何命名？第17頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三取代基（烷基）：烷烴去掉一個(gè)氫原子后留下的原子團(tuán)烷烴烷基（二）系統(tǒng)命名法普通命名法：異丁烷IUPAC命名法：2-甲基丙烷基本方法：選定一條最長(zhǎng)鏈作為主鏈（以普通命名法命名）其它支鏈作為主鏈上的取代基。第18頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三主鏈的選擇和取代基位置編號(hào)最長(zhǎng)鏈為主鏈取代基編號(hào)數(shù)最小取代基最多的鏈為主鏈小基團(tuán)排在前面（英文以字母順序排列）第19頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三不同基團(tuán)編號(hào)相同時(shí)，使小取代基編號(hào)最小相同取代基合并用大寫數(shù)字表示（英文表示基團(tuán)數(shù)目用詞頭

di,tri,tetra,penta,hexa表示）用“,”隔開第20頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三含支鏈的取代基的命名仲丁基2-丁基1-甲基丙基

2,7-二甲基-4-仲丁基辛烷

2,7-二甲基-4-(2-丁基)辛烷2,7-二甲基-4-(1-甲基丙基)辛烷這樣選取主鏈及編號(hào)是否合適？第21頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

3—甲基己烷不稱4—甲基己烷

2,4,7—三甲基辛烷不稱2,5,7—三甲基辛烷課堂練習(xí)：第22頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2—甲基—3—乙基戊烷

不稱3—異丙基戊烷3—甲基—6—（1',1'—二甲基丙基）癸烷2′1′3′第23頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三五、烷烴的物理性質(zhì)（一）物理狀態(tài)（physicalsdale）（二）正烷烴的沸點(diǎn)（boilingpoint）（三）正烷烴的熔點(diǎn)（meltingpoint）（四）密度（density）（五）溶解度（solubility）第24頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三六、烷烴的化學(xué)性質(zhì)（一）穩(wěn)定性（二）鹵代反應(yīng)（halogenation）

鹵代反應(yīng)一般多指氯代和溴代第25頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三甲烷的氯代反應(yīng)機(jī)理1、鏈引發(fā)2、鏈增長(zhǎng)3、鏈終止第26頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三烷基自由基的穩(wěn)定性比較：叔碳自由基＞仲碳自由基＞伯碳自由基＞CH3·各級(jí)氫原子的反應(yīng)活性比較：叔氫原子＞仲氫原子＞伯氫原子＞CH3—H氫原子的相對(duì)反應(yīng)活性：氯代反應(yīng)：30H∶20H∶10H=5∶3.8∶1溴代反應(yīng)：30H∶20H∶10H=1600∶82∶1第27頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1-鹵代烷2-鹵代烷3-鹵代烷10H總數(shù)×10H的相對(duì)活性20H總數(shù)×20H的相對(duì)活性30H總數(shù)×30H的相對(duì)活性＝＝＝

A∶B∶C（各鹵烴份數(shù)之比）1-鹵代烷（％）AA＋B＋C×100％各種鹵代烴的收率計(jì)算方法第28頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)環(huán)烷烴Cycloalkane第29頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三環(huán)烷烴單環(huán)環(huán)烷烴多環(huán)環(huán)烷烴橋環(huán)螺環(huán)一、分類與單烯烴是異構(gòu)體第30頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（一）單環(huán)脂環(huán)烷烴的命名環(huán)戊烷氯代環(huán)丙烷1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷3-環(huán)丙基戊烷二、命名第31頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三橋環(huán)烴（Bridgedhydrocarbon）的命名橋頭碳：幾個(gè)環(huán)共用的碳原子，環(huán)的數(shù)目：斷裂二根C—C鍵可成鏈狀烷烴為二環(huán)；斷裂三根C—C

鍵可成鏈狀烷烴為三環(huán)橋頭碳原子數(shù)：不包括橋頭C，由多到少列出環(huán)的編號(hào)方法：從橋頭開始，先長(zhǎng)鏈后短鏈橋頭碳原子十氫萘二環(huán)[4.4.0]癸烷bicyclo[4.4.0]decane橋頭間的碳原子數(shù)

(用"."隔開)環(huán)的數(shù)目組成橋環(huán)的碳原子總數(shù)第32頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三8-甲基二環(huán)[4.3.0]壬烷用","隔開bicyclo[2.2.1]heptane8-methylbicyclo[4.3.0]nonane三環(huán)[2.2.1.02,6]庚烷tricyclo[2.2.1.02,6]heptane二環(huán)[2.2.1]庚烷2,7,7-三甲基二環(huán)[2.2.1]庚烷

2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptane第33頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三練習(xí)二環(huán)[4.4.0]癸烷二環(huán)[3.2.1]辛烷411112222二環(huán)[2.2.2]辛烷三環(huán)[3.2.1.02,4]辛烷第34頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

螺環(huán)烴（spirohydrocarbon）的命名

編號(hào)從小環(huán)開始取代基數(shù)目取最小螺[4.5]癸烷spiro[4.5]decane4-甲基螺[2.4]庚烷4-methylspiro[2.4]heptane除螺C外的碳原子數(shù)

(用"."隔開)組成橋環(huán)的碳原子總數(shù)第35頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三環(huán)烷烴的其它命名方法:Decahydro-naphthalene十氫萘萘naphthalene莰烷2-莰酮（樟腦）camphanecamphor立方烷金剛烷cubaneadamantane按形象命名按衍生物命名第36頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三橋環(huán)與螺環(huán)在命名上的主要不同點(diǎn):1、詞頭不同2、括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示次序不同3、編號(hào)不同第37頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（一）單環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)和互為異構(gòu)體和互為異構(gòu)體等三、同分異構(gòu)第38頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）單環(huán)烷烴的順?lè)串悩?gòu)順式反式表示法表示法第39頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三四、單環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)

1、催化加氫：第40頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

2、加鹵素、加鹵化氫：第41頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三取代環(huán)丙烷更易開環(huán)，開環(huán)位置發(fā)生在取代基個(gè)數(shù)相差懸殊的兩個(gè)碳原子之間；氫加在含氫較多的碳原子上，鹵素原子加在含氫較少的碳原子上。第42頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3、鹵代反應(yīng)：五、環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)（一）環(huán)的大小和穩(wěn)定性的關(guān)系第43頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三環(huán)烷烴的燃燒熱名稱環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷環(huán)己烷環(huán)庚烷環(huán)辛烷環(huán)壬烷環(huán)癸烷環(huán)十一烷每個(gè)亞甲基的燃燒熱697.0686.2664.0658.6662.3664.2664.4663.6662.3燃燒熱即為物質(zhì)燃燒時(shí)放出的熱量；其大小代表著分子內(nèi)能的高低。第44頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三環(huán)丁烷、環(huán)戊烷的構(gòu)象蝶式信封式半椅式第45頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三環(huán)丙烷分子中彎曲鍵的形成第46頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（二）環(huán)己烷的構(gòu)象椅式船式第47頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三椅式環(huán)己烷的平伏鍵與直立鍵a鍵——axialbonde鍵——equartorialbond第48頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三椅式環(huán)己烷的a鍵與e鍵的互換第49頁(yè)，共52頁(yè)，2023年，2月20日，星期三取代環(huán)己烷優(yōu)勢(shì)構(gòu)象的幾點(diǎn)原則：1、椅式構(gòu)象為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象；(無(wú)取代時(shí)