2 第2章 饱和烃：烷烃和环烷烃

1、1 烷烃和环烷烃的系统命名法；烷烃和环烷烃的系统命名法； 同系列和同分异构体的概念和书写方法；同系列和同分异构体的概念和书写方法； 烷烃和环烷烃构象的表示和书写方法；烷烃和环烷烃构象的表示和书写方法； 烷烃和环烷烃的物理性质和化学性质。烷烃和环烷烃的物理性质和化学性质。 烷烃的命名、性质烷烃的命名、性质, ,构型和构象；构型和构象； 环烷烃的命名、性质、反应。环烷烃的命名、性质、反应。第二章第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃饱和烃：烷烃和环烷烃2烃烃链烃链烃环烃环烃饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃脂环烃脂环烃芳香烃芳香烃CH3CH3CH2CH2CH CH烃烃:有机化合物中只含有碳氢两种元素有机化合物中只

2、含有碳氢两种元素, 统称为碳氢统称为碳氢化合物化合物, 简称为烃。简称为烃。 “烃烃”是取碳中之是取碳中之“火火”、氢中之、氢中之“ ”组合而组合而成成, 代表碳氢化合物。代表碳氢化合物。吡啶吡啶 N衍生物32.1 烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构2.1.1 烷烃的通式烷烃的通式1、烷烃的同系列、同系物、烷烃的同系列、同系物通式通式CnH2n+2同系列：具有一个通式，同系列：具有一个通式，结构相似结构相似，性质性质相似相似 的化合物系列。的化合物系列。同系物：同系列中的各个化合物互称同系物。同系物：同系列中的各个化合物互称同系物。系列差：系列差：CH2称为同系列的系列差

3、，也称系差。称为同系列的系列差，也称系差。42.1.2 烷烃和环烷烃的通式烷烃和环烷烃的通式 在判断两个化合物是否为同系物时在判断两个化合物是否为同系物时, 最重要的因素最重要的因素是要考虑它们的是要考虑它们的结构而不是分子式结构而不是分子式。 例如例如: CH3CHO(C2H4O)乙醛乙醛, CH3COCH3(C3H6O)丙酮丙酮, CH3CH2CH2CHO(C4H8O)丁醛丁醛, 虽然通式均为虽然通式均为CnH2nO, 但并不都是同系物。但并不都是同系物。 CH3CH2OCH3CH3CH2OH非同系物非同系物2.1.1 烷烃的通式烷烃的通式52.1.1 烷烃和环烷烃的通式烷烃和环烷烃的通式

4、2.1.1 环烷烃的通式环烷烃的通式1、环烷烃的通式、环烷烃的通式通式通式CnH2n6构造式：构造式：构造简式：构造简式：键线式：键线式：CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3CH3CH(CH3)2CH3CH2CH2CH3CH3CH3 CH CH31、构造式的书写方法、构造式的书写方法构造：分子中原子互相连接的方式和顺序。构造：分子中原子互相连接的方式和顺序。一、仅有链异构，又称碳架异构一、仅有链异构，又称碳架异构2.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构7CH4C2H6C3H82.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构随碳原子数增加，异构体数目增加随碳原子

5、数增加，异构体数目增加82.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构C4H10C5H12C6H14C20H42366,31923592.2 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子H3CCH2CH2CH3102.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子H3CCHCH3CH3H3CCCH3CH3CH3CH4?CHHHH不包含在伯仲叔季当中不包含在伯仲叔季当中11 一个化合物从形式上去掉一个或几个一个化合物从形式上去掉一个或几个H原子后原子后剩余的部分称为剩余

6、的部分称为“基基” ; 一个化合物分子去掉一个一个化合物分子去掉一个H 原子后得到的基团原子后得到的基团为一价基为一价基; 命名时称为命名时称为“某基某基” , 如如1) 一价基：一价基： CH3甲基甲基(Me) CH3CH2乙基乙基(Et) CH3CH2CH2丙基丙基(Pr) CH3CH2CH2CH2丁基丁基(Bu) 2.2.2 烷基和环烷基烷基和环烷基12异丙基异丙基(i-Pr)CH3CHCH3CH3 CH CH2HHCH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2正丙基正丙基(n-Pr)CH3CH2 CH CH2HH正丁基正丁基(n-Bu)仲丁基仲丁基(Sec-Bu): 去仲氢去仲氢CH3 C

7、 CH2HHCH3 异丁基异丁基(i-Bu)叔丁基叔丁基(t-Bu): 去叔氢去叔氢CH3CHCH2CH3CH3CCH3CH3CH3CH2CHCH3132) 二价基：二价基： 亚甲基亚甲基CH23) 三价基：三价基： 次甲基次甲基 C H环烷基环烷基 环丙基环丙基 环丁基环丁基 环戊基环戊基 环己基环己基142.2.3 烷烃的命名烷烃的命名1、习惯命名法、习惯命名法(普通命名法普通命名法) 以分子中所含碳原子的数目以分子中所含碳原子的数目, 用用“天干天干”: 甲、乙、丙、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和大写数字和大写数字十一、十二、十一、十二、二十二十等命名

8、的。等命名的。丁烷丁烷 CH3CH2CH2CH3CH3(CH2)10CH3十二烷十二烷 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3庚庚烷烷 二二十十烷烷 15 碳链异构体碳链异构体可以在名称前加形容词可以在名称前加形容词正、异、新正、异、新来表示。来表示。CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3 C CH3CH3 C CH2CH3CH3CH3正正戊烷戊烷 (n) 异异戊烷戊烷 (i) 新新戊烷戊烷(neo) 新己烷新己烷 正：正：直链化合物；直链化合物；异：异：由链端开始第二个碳上连有一个甲基；由链端开始第二个碳上连有一个甲基；新：新：由链端开始第二个碳上连

9、有两个甲基。由链端开始第二个碳上连有两个甲基。CH3CHCH3RCH3CCH3RCH3异异新新适用范围：适用范围：7C以下以下162、衍生物命名法衍生物命名法以甲烷为母体以甲烷为母体, 其它部分都作为取代基来命名其它部分都作为取代基来命名. (一般一般总是总是选连有烷基最多的碳原子选连有烷基最多的碳原子作为作为甲烷的碳原子甲烷的碳原子)CCH3CH3CH3CH3CCH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3四甲基甲烷四甲基甲烷二甲基正丙基异丙基甲烷二甲基正丙基异丙基甲烷173、系统命名法、系统命名法 (某烷某烷) 系统命名法由系统命名法由母体母体名称名称、取代基的位次取代基的位次和取代基和取

10、代基名称名称 共同决定。共同决定。烷烃烷烃没有官能团没有官能团, 最长链即为最长链即为母体母体! 根据根据IUPAC 命名原则，结合我国文字上的特点制定命名原则，结合我国文字上的特点制定183、系统命名法、系统命名法 (某烷某烷)1) 主链选择主链选择(母体母体): 最长链为主链最长链为主链具体命名法则：具体命名法则：CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CH3C2H5注：直链不一定是主链注：直链不一定是主链!当几条碳链等长时当几条碳链等长时, 则选择取代基则选择取代基最多最多的为主链。的为主链。192 1CH3CH2CHCHCH2CH2CH3CH3CHCHCH3CH3CH3

11、2) 主链编号主链编号: 取代基编号数最小取代基编号数最小, 从从最靠近取代基一最靠近取代基一端开始端开始。CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CH3C2H5CH3C CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3CCH2CH2CH2CCHCH3CH3CH3CH3CH3CH31 2 3 4 5 63 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8当几条碳链等长时当几条碳链等长时, 则选择取代基则选择取代基最多最多的为主链。的为主链。20注：注：当第一个取代基位置不同时当第一个取代基位置不同时, 取代基位次取代基位次最最低低; 当第一个取代基位置相同当第一个取代基位置相同,

12、 第二个取代基位置第二个取代基位置不同时不同时, 取代基位次取代基位次最低最低; 同理得之。同理得之。正确：支链编号正确：支链编号2，3，6CH3CH2CHCHCH2CHCH3CH3CHCH3CH3CH3不正确：支链编号不正确：支链编号2，5，6 1 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 1213)系统命名：系统命名：系统命名系统命名取代基取代基位次位次( (取代基取代基个数个数) )取代基名称取代基名称 母体母体名称。名称。CH3CH2CHCH2CH2CH3CH31 2 3 4 5 63-甲基己烷甲基己烷CH3CHCH2CH3C2H52 13 4 53-甲基戊烷甲基戊烷CH3C C

13、HCH2CH3CH3CH3CH31 2 3 4 52, 2, 3-三甲基戊烷三甲基戊烷22CH3CH2CHCHCH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CCH2CH2CH2CCHCH3CH3CH3CH3CH3CH31 2 3 4 5 6 7 82,2,6,6,7-五甲基辛烷五甲基辛烷4-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷 当主链中包含不同取代基时当主链中包含不同取代基时, 取代基必须分开写。取代基必须分开写。小小的取代基写在的取代基写在前前面面, 大大的取代基写在的取代基写在后后面。面。23 2，6，6 三三 甲基甲基 5 乙基乙基 辛烷辛烷CH3-CH-CH2-CH2-CHC-CH2-CH3CH

14、3CH3CH3CH3CH2主链主链取代基名称取代基名称取代基数目取代基数目取代基位置取代基位置24烷烃的命名要诀烷烃的命名要诀:CH3CH2CHCHCH2CH3CHCH3CH3CH3CHCH3选主链选主链最长碳链、连取代基多最长碳链、连取代基多编号编号 最先碰面、先小后大最先碰面、先小后大CCCCCCCCC C-C321456CCCCCCCCCC C-C烷烃烷烃没有官能团没有官能团, 最长链即为最长链即为母体母体(某烷某烷)!25CH3CH2CHCHCH2CH3CH3C2H5 3 4 4 3先小后大原则先小后大原则, 不违背不违背最先碰面原则最先碰面原则CH3CH2CHCHCH2CH2CH3C

15、H3C2H5 3 4系统命名的三个步骤系统命名的三个步骤选主链、编号、写全称。选主链、编号、写全称。最应当注意的问题最应当注意的问题各原则的使用层次。各原则的使用层次。选主链的原则选主链的原则: 最长最长碳链碳链; 取代基多。取代基多。编号的原则编号的原则: 最先碰面最先碰面; 先小后大；先小后大；26CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH35-丙基丙基-4-异丙基壬烷异丙基壬烷1234567893,7-二甲基二甲基-4-乙基壬烷乙基壬烷CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH3123475689课课堂堂练练习习2

16、7练习：练习： 1、CH3CHCHCHCH3CH3CH3CH3(CH3)3CCH2CH2C(CH3)3(CH3CH2)2CHCHCH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CCHCHCHCH3CH3CH3H3CCH3H3C3、2、4、2,3,4-三甲基戊烷三甲基戊烷4-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷2,2,5,5-四甲基己烷四甲基己烷2,4-二甲基二甲基-3,3-二异丙基戊烷二异丙基戊烷28CH2CCH2CH2CH2CH2CH3CH2CH2CHCH3CH3C2H5C2H53-甲基甲基-6, 6-二乙基二乙基十一烷十一烷CCCCCCCCCCC29CH3CH2CHCHCH2CHCH3CH3CH2CHC

17、H3CH3CH3765321423456715671、确定主链、确定主链: 有两根等长的主链有两根等长的主链, 侧链数均为三个。侧链数均为三个。练习2、编号、编号: 蓝色编号侧链位次蓝色编号侧链位次3,4,6; 黑色编号侧链位次黑色编号侧链位次2,4,5。按。按最底系列原则选黑色编号。最底系列原则选黑色编号。3、命名、命名: 2,5-二甲基二甲基-4-异丁基庚烷异丁基庚烷一长链侧链位次为一长链侧链位次为2,4,5; 而另一长链而另一长链侧链位次为侧链位次为2,4,6, 小的优先小的优先;30CH3 CHCH2CHCHCH2CH2CH2CH3CH3CH3CH2CHCH3CH3CCH2CH3CH3

18、1 2 31 2 3 4 5 6 7 8 9从连接从连接C开始编号开始编号CH3CH2CHCH3CH3CHCH2CH3更复杂的更复杂的(不讲不讲)：311) 单环烷烃单环烷烃 成环碳原子数成环碳原子数, 环某烷。环上的支链作为取代基环某烷。环上的支链作为取代基, 多个取代基时要编号多个取代基时要编号(取小位次取小位次)。 较优基团后置较优基团后置(较大编号较大编号), 较小基前置较小基前置(较小编号较小编号) 2.2.4 环烷烃的命名环烷烃的命名甲基环戊烷甲基环戊烷 1-甲基甲基-4-异丙基环己烷异丙基环己烷 CH332CH3C2H51,1,4-三甲基环己烷三甲基环己烷 1-甲基甲基-3-丙基

19、环己烷丙基环己烷 CH3CH3反反-1,4-二甲基环己烷二甲基环己烷顺顺-1-甲基甲基-3-乙基环己烷乙基环己烷2.2.4 环烷烃的命名环烷烃的命名332) 双环体系双环体系 (螺环和桥环烃螺环和桥环烃) 螺环烃：螺环烃：两个环共用一个碳原子两个环共用一个碳原子(螺原子螺原子)。编号顺序：编号顺序：从小环向大环编从小环向大环编；根据成环碳原子总数目称为根据成环碳原子总数目称为螺某烷或螺某烯螺某烷或螺某烯; 命名时：命名时：小环碳数在前小环碳数在前, 大环碳数在后（不含公用碳数）大环碳数在后（不含公用碳数）1 2 3 4 5 6 7 8 螺螺3.4辛烷辛烷 8 91 2 3 4 5 6 7 10

20、螺螺4.5-6-癸烯癸烯 螺螺a.b某烃某烃 (ab) 螺螺4.5-1,6-癸二烯癸二烯 12345673410-甲基螺甲基螺4.5-6-癸烯癸烯 总结总结: 小前小前, 大后大后, 从小到大。从小到大。(螺环螺环)123456781,5-二甲基螺二甲基螺3.4-6-辛烯辛烯 C H3C H376543211 , 3 - 二 甲 基 螺 3 . 5 - 5 - 壬 烯5 - 甲 基 螺 2 . 4 庚 烷7123456H3C1,3-二甲基螺二甲基螺3.5-5-壬烷壬烷 35 桥环烃桥环烃: 两个碳环共用两个或两个以上碳原子。两个碳环共用两个或两个以上碳原子。 根据成环碳原子总数目称为根据成环碳

21、原子总数目称为二环某烷二环某烷; 编号从编号从大环到大环到小环小环。方括号内。方括号内, 大的数在前大的数在前, 小的数在后。小的数在后。二环二环a.b.c某烃某烃 (abc，a为大环碳数，为大环碳数， b为小环碳数，为小环碳数，c为桥头碳数为桥头碳数) 二环二环3.2.1辛烷辛烷 1 2 3 4 5 6 7 8 CH3CH3CH3CH3123456789101113123456712345678912CH3CH3CH3CH31234567891011131234567123456789122-甲基二环甲基二环4.3.0壬烷壬烷5,7,7-三甲基二环三甲基二环2.2.1-2-庚烯庚烯对于相同大

22、小的环对于相同大小的环, 以双键位置较小为宜以双键位置较小为宜 361234567891011环烃的命名关键是编号环烃的命名关键是编号应当遵循应当遵循的原则依次为的原则依次为: 桥环、螺环的特定桥环、螺环的特定原则原则; 官能团位置最小原则官能团位置最小原则; 取代取代基基最先碰面原则最先碰面原则; 先小后大原则。先小后大原则。总结总结: 大前大前, 小后小后, 从大到小。从大到小。(桥环桥环)372.3 烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构2.3.1 烷烃的空间结构烷烃的空间结构有机化合物中有机化合物中碳是四价的碳是四价的, 烷烃烷烃中碳都是中碳都是sp3杂化。杂化。 4个个CH键全部为键全

23、部为sp31s键键1、甲烷的结构、甲烷的结构382、其他烷烃的空间结构、其他烷烃的空间结构CC: sp3sp3 键键, CH: sp31s键。键。碳原子都是碳原子都是sp3杂化杂化, 碳氢键和碳碳键都是碳氢键和碳碳键都是键。键。392.3.2 环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性(1) 燃烧热燃烧热与稳定性与稳定性 1mol1mol化合物完全燃烧生成化合物完全燃烧生成COCO2 2和水所放出的热量和水所放出的热量 其大小反映分子能量的高低，可提供有关化合其大小反映分子能量的高低，可提供有关化合物稳定性的依据物稳定性的依据 开链烷烃分子每增加一个亚甲基，燃烧热增值开链烷烃分子每增加一

24、个亚甲基，燃烧热增值658.6kJ/mol658.6kJ/mol 环烷烃可看作多个亚甲基相连的化合物环烷烃可看作多个亚甲基相连的化合物 燃烧热不象烷烃那样有规律燃烧热不象烷烃那样有规律 不同环烷烃中的亚甲基单元的燃烧热因环的大不同环烷烃中的亚甲基单元的燃烧热因环的大小不同而有明显差别小不同而有明显差别40每个每个CH2的燃烧的燃烧 (KJ/mol) 每个每个CH2的燃烧热的燃烧热 (KJ/mol)小环小环C3C4环丙烷环丙烷 697.1环丁烷环丁烷 686.1中中环环C8 C11环辛烷环辛烷 663.8环壬烷环壬烷 664.6环癸烷环癸烷 663.6普通普通环环C5C7环戊烷环戊烷 664.0

25、环己烷环己烷 658.6环庚烷环庚烷 662.4大大环环C12 环十四烷环十四烷 658.6环十五烷环十五烷 659.0开链烷烃的能量，称为张力能开链烷烃的能量，称为张力能环烷烃的燃烧热数据环烷烃的燃烧热数据(2) (2) 张力能张力能角张力：键角偏离正常键角引起的张力角张力：键角偏离正常键角引起的张力扭转张力：构象是重叠式引起的张力扭转张力：构象是重叠式引起的张力411) 环丙烷环丙烷环丙烷上的碳原子都是饱和碳原子环丙烷上的碳原子都是饱和碳原子, 为为sp3杂化。杂化。 104 60 HH角张力角张力: 分子内部试图恢复正常键角的力。分子内部试图恢复正常键角的力。 电子云偏向环平面外侧电子云

26、偏向环平面外侧, 容易受到亲电容易受到亲电试剂进攻试剂进攻, 故似烯烃进行加成反应。故似烯烃进行加成反应。弯曲键弯曲键115 422) 环丁烷和环戊烷的构象环丁烷和环戊烷的构象 环丁烷环丁烷的四个碳原子不在一个平面上。的四个碳原子不在一个平面上。 半椅式信封式环戊烷可以半椅式和信封式构象存在，环戊烷可以半椅式和信封式构象存在， 二者的能量相差不大，二者的能量相差不大，两种构象可以相互转变。这两种构象的角张力和扭转张力都比两种构象可以相互转变。这两种构象的角张力和扭转张力都比较小，因此，环戊烷的化学性质比较稳定。但信封式构象是优较小，因此，环戊烷的化学性质比较稳定。但信封式构象是优势构象。势构象

27、。 433) 环己烷环己烷120oHHHHHHHHHHHHn 环己烷不是平面型分子环己烷不是平面型分子44 7-12C 7-12C环：没有角张力，存在扭转张力环：没有角张力，存在扭转张力 更大的环，自然界中少见更大的环，自然界中少见HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH12345612345645 由于烷烃分子中的碳原子可以以由于烷烃分子中的碳原子可以以C-C C-C 键键为轴进行旋转，这就使得碳原子上的基团在为轴进行旋转，这就使得碳原子上的基团在空间的相对位置随之发生变化，产生不同形空间的相对位置随之发生变化，产生不同形象的分子，属于象的分子，属于立体异构立体异构中的中的构象异构构

28、象异构。46一、烷烃的构象一、烷烃的构象构象：构象：烷烃分子中烷烃分子中C C 单键单键可绕键轴可绕键轴自由旋转自由旋转, 而而产生分子的中原子或基团在空间的不同排列形式。产生分子的中原子或基团在空间的不同排列形式。构象异构和构造异构的区别：构象异构和构造异构的区别：构造异构构造异构: 原子间连接原子间连接顺序和方式不同顺序和方式不同。构象异构构象异构: 原子间连接原子间连接顺序和方式相同顺序和方式相同, 在在空间的排列空间的排列形式不同。形式不同。 2.4 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 的构象的构象472.4.12.4.1乙烷的构象乙烷的构象重叠式重叠式视角视角: 从从CC键轴斜方键轴斜方450

29、角角视角视角: 平行于平行于CC键轴键轴60060048纽曼投影式纽曼投影式:交叉式交叉式重叠式重叠式两种构象的稳定性比较两种构象的稳定性比较: 交叉式交叉式 重叠式重叠式2.4.1乙烷的构象乙烷的构象0.229nm0.25nm小于两个小于两个H 的的范德华半径范德华半径(0.24nm)之和之和, 有排斥力有排斥力.4900 600 1200 1800 2400 2700 36002、CC转动所需能量转动所需能量10-40kJmol-1, 室温下分子热运室温下分子热运动可产生能量动可产生能量80kJmol-1。3、研究构象异构主要是比较各式稳定性的差异、研究构象异构主要是比较各式稳定性的差异,

30、 并并找出找出稳定的构象稳定的构象。1、构象异构体有无数种、构象异构体有无数种, 只研究其有代表性的几种。只研究其有代表性的几种。三点说明：三点说明：乙烷构象的能量曲线乙烷构象的能量曲线是由扭转张力造成的是由扭转张力造成的50CH3CH2CH2CH3全重叠式全重叠式邻位交叉式邻位交叉式部分重叠式部分重叠式对位交叉式对位交叉式大基团彼此相距越远越稳定大基团彼此相距越远越稳定51丁烷不同构象的能量曲线图丁烷不同构象的能量曲线图522、丁烷的构象、丁烷的构象 ：可看作乙烷的二甲基衍生物：可看作乙烷的二甲基衍生物全重叠式全重叠式对位交叉式对位交叉式H3CCH3HHHHCH3HHHHCH3CH3HHHH

31、CH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3邻位交叉式邻位交叉式部分重叠式部分重叠式CH3HHHHCH3邻位交叉式邻位交叉式部分重叠式部分重叠式53练习练习1：写出优势构象和最不稳定构象的纽曼投影式：写出优势构象和最不稳定构象的纽曼投影式(CH3)3CC(CH3)3CH3CH2CH(CH3)CHBr2优势优势构象构象优势优势构象构象最不稳最不稳定构象定构象最不稳最不稳定构象定构象542.4.3 环己烷的构象环己烷的构象1) 环己烷的椅式结构和船式结构互为构象异构环己烷的椅式结构和船式结构互为构象异构 六个碳原子均为六个碳原子均为sp3杂化杂化, 在保持键角在保持键角10928不变不变的情况下

32、的情况下, 能以两种不同的空间形式组成六员环。能以两种不同的空间形式组成六员环。透视式：透视式： 椅型船型稳定不稳定55相邻碳上碳氢键全为重叠式构象相邻碳上碳氢键全为重叠式构象, 存在存在扭转张力扭转张力; C1和和C4上氢原子距上氢原子距离较近离较近, 斥力较大斥力较大船式构象不稳定的原因：船式构象不稳定的原因：扭转张力扭转张力 由于键的扭转而产生的斥力。由于键的扭转而产生的斥力。船式构象船式构象C1与与C4碳原子上氢原子相对距离碳原子上氢原子相对距离只有只有183pm, 远小于范德华半径之远小于范德华半径之和和(248pm), 产生斥力。产生斥力。56重点掌握椅式构象重点掌握椅式构象 全为

33、交叉式全为交叉式; C1和和C4上氢原子上氢原子距离较远距离较远, 斥力较小斥力较小所有化学键的夹角都是所有化学键的夹角都是109.5 椅式构象椅式构象572) 直立键和平伏键直立键和平伏键 椅式构象中的碳氢键可以分为两类椅式构象中的碳氢键可以分为两类, 6个碳氢键与分子个碳氢键与分子的对称轴平行的对称轴平行, 叫做叫做直立键或直立键或a(axial ksil )键。键。另外另外6个个碳氢键指向环外碳氢键指向环外, 与直立键成与直立键成10928的角的角, 平伏着向环外伸平伏着向环外伸展展, 叫做叫做平伏键或平伏键或e(equatorial ,ekwt:ril )键。键。三上三下三上三下; 三

34、左三右三左三右; 三平行三平行直立键或直立键或a键键平伏键或平伏键或e键键Ring-flip在室温下就能迅速转环在室温下就能迅速转环, 在转在转环的过程中环的过程中, a键、键、e键互变键互变58123456六个六个a键六个键六个e键键; 画法画法: 3左左3右右, 3上上3下。下。 59603) 取代环己烷的构象取代环己烷的构象 一元取代环己烷的构象一元取代环己烷的构象 一元取代环己烷中，取代基占据一元取代环己烷中，取代基占据e键的构象更稳定。键的构象更稳定。CH3CH3室温5% 95% HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH原因原因: a键上的甲基和环同一边相邻键上的甲基和环同一边相

35、邻的两个的两个a键氢原子距离较近键氢原子距离较近, 存在较存在较大的斥力。大的斥力。CHHHHHH0.255nm 0.233nm 2个个H范德华半径之和范德华半径之和(248pm)61CH3CH3室温HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH99.9% C(CH3)3C(CH3)3室 温C(CH3)3C(CH3)3室 温空间张力空间张力 指二个非键合的原子或原子团在空间指二个非键合的原子或原子团在空间产生相互排斥作用力（也叫范德华张力）产生相互排斥作用力（也叫范德华张力）空间张力空间张力62二元取代环己烷的构象二元取代环己烷的构象 当有多个取代基时，书写时在当有多个取代基时，书写时在满足取代

36、基的顺反满足取代基的顺反异构关系异构关系后，后，让尽可能多的取代基处于让尽可能多的取代基处于e e键键。当有多个。当有多个不同的取代基时，不同的取代基时，大的取代基处于大的取代基处于e e键稳定。键稳定。简言之简言之:最大的基团尽可能在最大的基团尽可能在e键上键上尽可能多的基团在尽可能多的基团在e键上键上注意顺反异构现象注意顺反异构现象63v1,2-二取代：二取代： 优势构象优势构象 CH3CH3HHC H3C H3C H3C H3C H3CH3C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H3CH3C H3C H3CH3CH3HH等价等价在透视图中构型判断在透视图中构型判断: 键同向键

37、同向(同向上或向下同向上或向下)为顺式为顺式; 反向为反式构型反向为反式构型64CH3CH3室温HHHHHHHHHCH3HHHHHHHHH HH3CHC(CH3)3C(CH3)3室 温C(CH3)3C(CH3)3室 温CH3C(CH3)3HH优势构象优势构象 65A A、烷烃具有较大的化学稳定性，常作为溶剂、烷烃具有较大的化学稳定性，常作为溶剂 烷烃是饱和烃烷烃是饱和烃, CC键和键和CH键都是比较牢固的键都是比较牢固的 共价键共价键(键键), 键能较大；键能较大； 分子无极性分子无极性(0), 碳和氢的电负性差别小碳和氢的电负性差别小(C: 2.5, H: 2.2), 分子中的分子中的共价键

38、不易极化共价键不易极化； 分子中分子中无官能团无官能团。 在在常温下常温下, 强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都等都不能和烷烃起反应。不能和烷烃起反应。原因：原因：2.6 烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质66B B 烷烃反应类型烷烃反应类型CCH672.6.1 自由基取代反应自由基取代反应 (光照光照hv或加热或加热) 烷烃分子中烷烃分子中氢原子被其它原子或基团取代的反应氢原子被其它原子或基团取代的反应。 CH4Cl2CH3ClHCl+漫射光CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2氯甲烷氯甲烷 二氯甲烷二氯甲烷 三氯甲烷三氯甲烷 四氯

39、化碳四氯化碳 1) 甲烷的氯代甲烷的氯代甲烷的氯代反应很难停留在一氯甲烷阶段甲烷的氯代反应很难停留在一氯甲烷阶段。卤代反应卤代反应: 被卤原子取代的反应。被卤原子取代的反应。68CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3Cl25Cl2, h1-氯丙烷氯丙烷(43%) 2-氯丙烷氯丙烷(57%)14:436:5721H与与2H的活性比的活性比:等价氢等价氢: 周围环境相同的氢。周围环境相同的氢。2) 其他烷烃的氯代其他烷烃的氯代69CH3 CHCH3CH3 Cl2, h25CH2 CHCH3CH3ClCH3 C ClCH3CH3+64%36%1H与与3H的活性比的活性比:15

40、:649:3612) 其他烷烃的氯代其他烷烃的氯代3H : 2H : 1H = 5 : 4 : 1由此得出氯代反应氢的活性由此得出氯代反应氢的活性:703H : 2H : 1H = 5 : 4 : 1由此得出氯代反应氢的活性：由此得出氯代反应氢的活性：1-氯丁烷氯丁烷(A)2-氯丁烷氯丁烷(B)AB=2 H1 H的个数活性的个数活性=614438= 27.3%= 72.7%CH3(CH2)2CH3+CH3CHCH2CH3ClCl2, h25CH3(CH2)3ClH的卤代活性：的卤代活性：3H 2H 1H, 或或: 叔叔H 仲仲H 伯伯H713) 其他卤代反应其他卤代反应溴代反应溴代反应 (比氯

41、代反应缓慢比氯代反应缓慢)CH3CHCH3CH3 hBr2CH3CCH3CH3BrCH3CHCH2CH3Br+99%3H : 2H : 1H = 1600 : 82 : 1溴代反应中氢的活性差别较大：溴代反应中氢的活性差别较大：溴溴对各种氢的对各种氢的选择性选择性较好较好, 特别是三级氢特别是三级氢(叔氢叔氢)。 F2与烷烃反应剧烈与烷烃反应剧烈并放出大量热并放出大量热, 无法控制易爆炸无法控制易爆炸, 无价值无价值; I2的活性太低的活性太低则基本不发生反应。则基本不发生反应。(F2 Cl2 Br2 I2 )72 反应物转变为产物所经过的途径或过程叫做反反应物转变为产物所经过的途径或过程叫做

42、反应历程或反应机理。应历程或反应机理。 反应机理反应机理是在是在综合实验事实后提出的理论假说综合实验事实后提出的理论假说。如果。如果一个假说能完满地解释观察到的实验事实和新发现的现象一个假说能完满地解释观察到的实验事实和新发现的现象, 同时根据这个假说所作的推断被实验所证实同时根据这个假说所作的推断被实验所证实, 它与其它有它与其它有关反应的机理又没有矛盾关反应的机理又没有矛盾, 这个假说则称为反应机理。这个假说则称为反应机理。2、卤代反应历程、卤代反应历程通过通过反应历程反应历程可以告诉我们：可以告诉我们：反应分几步进行反应分几步进行? 反应的活性中心在哪里反应的活性中心在哪里?分子内部如何

43、调整分子内部如何调整? (包括键的变形、电子云分布包括键的变形、电子云分布 情况、键的破裂与形成等情况、键的破裂与形成等)73氯与甲烷反应有如下的实验现象：氯与甲烷反应有如下的实验现象： CH4 + Cl2 () CH4 + Cl2 () CH4 + Cl2 () 反应很快停止反应很快停止 CH4 + Cl2 () Cl2 + CH4 () Cl2 停止一段时间停止一段时间 ()室温室温暗暗高温高温暗暗室温室温hv停止停止hvhvhvhv+ CH4甲烷的卤代反应历程几点反应事实：几点反应事实：文字描述文字描述1-3: 光照或加热光照或加热Cl2气和气和CH4气混合物气混合物, 反应可以进行反应

44、可以进行; 4: 光照光照CH4气后气后, 迅速和迅速和Cl2气混合气混合, 反应不能进行反应不能进行;5: 光照光照Cl2气后气后, 迅速和迅速和CH4气混合气混合, 反应可以进行反应可以进行;6: 光照光照Cl2气气, 延时再和延时再和CH4气混合气混合, 反应不能进行。反应不能进行。74取代反应的反应历程取代反应的反应历程(机理机理) 1) 甲烷的氯代反应历程甲烷的氯代反应历程 (途径或过程途径或过程) hCl Cl2 Cl+ CH4HCl +ClCH3+ Cl2+CH3ClCH3Cl链引发：链引发：链传递：链传递：链终止：链终止：+Cl2ClClCH3CH3CH3CH3+CH3ClCH

45、3ClCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2氯自由基氯自由基甲基自由基甲基自由基C是是sp2杂化杂化碳自由基碳自由基外层只有外层只有7个个电子电子, 是缺电子的是缺电子的, 能夺能夺取其它分子中的某原子取其它分子中的某原子形成中性分子形成中性分子, 同时产同时产生新的自由基。生新的自由基。 75甲烷氯代反应的能量变化甲烷氯代反应的能量变化链引发链引发, 为什么不是为什么不是CH3:H光或热光或热CH3 + H 链增长链增长, 为什么不是为什么不是而是而是 Cl + CH4HCl + CH3Cl + CH4CH3Cl + H 离解能离解能()431HCl349CH3Cl243

46、ClCl435CH3H能量变化是反应的基本动力能量变化是反应的基本动力断裂价键断裂价键需要能量需要能量 生成价键生成价键放出能量放出能量ClCl CH3H 需要的能量越少需要的能量越少, 放出的能量放出的能量越多越多, 反应越容易进行。反应越容易进行。 HCl CH3Cl762) 烷烃的相对活性烷烃的相对活性H = 410 kJmol-1 H = 395.5 kJmol-1 CH3CH2CH2 HCH3CH2CH2+HCH3CHCH3+HCH3CHCH3HH = 380.7 kJmol-1 CH3CCH3+HCH3CCH3HCH3CH3CH4CH3H+H = 435 kJmol-1 生成自由基生成自由基, 所需能量越低所需能量越低, 即自由基所含能量即自由基所含能量越低越低, 故越稳定故越稳定, 越容易形成。越容易形成。(解离能解离能)77烷基自由基的稳定性顺序烷基自由基的稳定性顺序:（也可从相连接烷基的供电子效应解释）（也可从相