第10-11章 烃

1、 有机化合物有机化合物 是指碳氢化合物及其衍生物是指碳氢化合物及其衍生物 有机化学有机化学 研究有机化合物的化学研究有机化合物的化学有机化合物结构的表示法（）4HCH CHHH有机化合物结构的表示法 乙醇和甲醚的结构式：乙醇和甲醚的结构式：乙醇和甲醚的结构简式：乙醇和甲醚的结构简式： CH3CH2OH CH3OCH3（1）结构式和结构简式：）结构式和结构简式：（二）有机化合物结构的表示法（二）有机化合物结构的表示法 1.根据碳架来分类根据碳架来分类2. 按官能团的不同分类按官能团的不同分类有机化合物的反应往往是在有机物有机化合物的反应往往是在有机物结构中的某一个原子或原子团上发生的，将这一结构

2、中的某一个原子或原子团上发生的，将这一存在于有机物结构中、决定有机物化学性质的原存在于有机物结构中、决定有机物化学性质的原子或原子团。子或原子团。表表1 1 常见官能团常见官能团 分子中只含有分子中只含有C、H两种元素的有机两种元素的有机化合物叫碳氢化合物化合物叫碳氢化合物,简称烃简称烃.碳碳氢氢烃烃2、同系物和分子通式、同系物和分子通式构造异构体是不同的化合物.物理性质有一定的差异. 直链烃的沸点比带有支链的构造异构体的高。如： 正丁烷 异丁烷 沸点： - 0.5 - 11.7 熔点： - 138.3 - 159.4 同分异构体同分异构体由于分子式相同由于分子式相同,但它们但它们的构造不同的

3、构造不同(分子中各原子相连的方式和分子中各原子相连的方式和次序不同次序不同). 导致性质不同的化合物，又导致性质不同的化合物，又叫构造异构体。叫构造异构体。 CH3CH3CH3CH3CH3CCHCH212345678与伯与伯,仲仲,叔叔C相连的相连的H原子原子,分别称为分别称为 伯伯,仲仲,叔叔H原子原子CH3 C CH2 CH CH3CH3CH31234CH31 正烷基、仲烷基异烷基、叔烷基CH3CH3CH2CHCH3CHCH2CH3CH3H3CCH3C 选择含碳原子数目最多的碳链作为主链，支链作 为取代基。选择主链选择主链母体(己烷)CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3取代基.CHCH

4、2CH2CH3CH3CH2CH3.母体(己烷，不是戊烷) 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。 选择主链选择主链CH3CH2CHCHCH3CH3CH3CHCH3支链最多（戊烷）碳原子的编号碳原子的编号碳原子的编号碳原子的编号CH3CH2CHCH2CHCH2CH3CH3CH2CH32134567 1 2 3 4 5 6 7 碳原子的编号碳原子的编号碳原子的编号碳原子的编号8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 1234567CH2CH3CH3CH3CH2CHCHCH2CH2CH3CH3CH2CHCH2CHCH2CH3CH3CH2CH32134567(1

5、) 物态物态（直链烷烃）（直链烷烃）在室温和在室温和0.1MPa下下:C1C4的烷烃是气体的烷烃是气体C5C17的烷烃是液体的烷烃是液体C18以上的烷烃是固体以上的烷烃是固体 烷烃分子中氢原子是被卤素取代生成卤代烃的烷烃分子中氢原子是被卤素取代生成卤代烃的反应反应（1）甲烷的氯代反应）甲烷的氯代反应 烷烃分子中的烷烃分子中的H原子可被其他原子或原子团原子可被其他原子或原子团取代的反应取代的反应HClCClClCHClHClCHClClClCHHClClCHClClCHHClClCHClCH42332222223324 漫射光漫射光漫射光漫射光+ O2RCOOH+ RCOOHRCH2CH2R1.

6、5-3MPa120，锰盐 在隔绝空气的情况下加热到高温，分子发生断裂在隔绝空气的情况下加热到高温，分子发生断裂，生成较小分子量的分子这一过程。，生成较小分子量的分子这一过程。 CH3CH2CH2CH3CH4CH3CHCH2CH3CH3H2CCH2CH3CH2CHCH2H2+催化氧化催化氧化 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O H = 881 KJ/mol 燃烧燃烧一般在一般在5Mpa及及500600温度下进行的裂化反应叫热裂化反应温度下进行的裂化反应叫热裂化反应, 而在催化剂存在下的裂化，则称为催化裂化，此时反应一般在而在催化剂存在下的裂化，则称为催化裂化，此时反应一般在常压，常压，40

7、0500进行。进行。碳键异构碳键异构双键的位置不同双键的位置不同1.烯烃烯烃例例1:丁烯的同分异构体丁烯的同分异构体(1) CH3-CH2-CH=CH2 1-丁烯丁烯(2) CH3-CH=CH-CH3 2-丁烯丁烯(3) CH3-C=CH2 2-甲基丙烯(异丁烯) CH3 烯烃的系统命名法与烷烃相似，只是烯烃含有双键，在烯烃的系统命名法与烷烃相似，只是烯烃含有双键，在命名时要将双键位置标清楚，才能正确反映出烯烃的结构。命名时要将双键位置标清楚，才能正确反映出烯烃的结构。 1.直链烯烃的命名直链烯烃的命名与直链烷烃的命名相似，不同之处是：与直链烷烃的命名相似，不同之处是：a.将烷字改为烯字，如：

8、将烷字改为烯字，如：CH3CH2CH3 丙烷丙烷 CH2=CHCH3 丙烯丙烯b.从丁烯开始，将双键位置标明从丁烯开始，将双键位置标明 CH2=CHCH2CH3 1丁烯丁烯 CH3CH=CHCH3 2丁烯丁烯c.十一个碳及以上的烯烃，在十一个碳及以上的烯烃，在“烯烯”字前面加一个字前面加一个“碳碳”字字。 CH3CH2 = CH (CH2)8 CH3 2十二碳烯十二碳烯2. 带支链的烯烃的命名带支链的烯烃的命名 原则：原则：找出含有双键的最长碳链作为主链，根据主链碳原子找出含有双键的最长碳链作为主链，根据主链碳原子数目命名为某烯。从数目命名为某烯。从靠近双键靠近双键的一端进行编号，使双键碳的的

9、一端进行编号，使双键碳的编号最小。支链作为取代基，双键的位置，以双键上编号较编号最小。支链作为取代基，双键的位置，以双键上编号较小的数目来表示，写在烯烃前面，取代基的位置、数目、名小的数目来表示，写在烯烃前面，取代基的位置、数目、名称也标在烯烃名称之前。称也标在烯烃名称之前。12345(CH3)2CH2C(CH3)CH2CH31，3-二甲基二甲基-2-戊烯戊烯3. 顺反异构体的命名顺反异构体的命名 某些烯烃有顺反异构现象，命名时将某些烯烃有顺反异构现象，命名时将“顺顺”或或“反反”写在该烯烃名称前面，写在该烯烃名称前面，“顺顺”、 “反反”表示烯烃构型。表示烯烃构型。 H3CHCH2CH3CC

10、CH3.12345H3CHCH2CH3CCCH3.12345顺顺-3-甲基甲基-2-戊烯戊烯 反反-3-甲基甲基-2-戊烯戊烯 双键在环上，以环为母体，双键在环上，以环为母体，双键在链上，链为母体，环为取代基。双键在链上，链为母体，环为取代基。H2CCCH3CH21232-甲基甲基-3-环己基环己基-1-丙烯丙烯CH123CH3CH33-异丙基环己烯异丙基环己烯CH2=CH2CH3CH=CH2 CH3C=CH2CH3CH3-CH-C=CH-CH3CH3CH2CH3在常温下，在常温下，C2-C4的烯烃为气体，的烯烃为气体，C5-C16的为液体，的为液体，C17以上为固体。沸点、熔点、比重都随分子

11、量的增以上为固体。沸点、熔点、比重都随分子量的增加而上升，比重都小于加而上升，比重都小于1，都是无色物质，溶于有，都是无色物质，溶于有机溶剂，不溶于水。机溶剂，不溶于水。烯烃的化学性质很活泼，可以和很多试剂作用，烯烃的化学性质很活泼，可以和很多试剂作用，主要发生在碳碳双键上，能起加成、氧化、聚合主要发生在碳碳双键上，能起加成、氧化、聚合等反应。等反应。1. 烯烃的加成反应烯烃的加成反应 CH2=CH2 +Cl-Cl CH2Cl-CH2Cl CH2=CH2 +Br-Br CH2Br-CH2Br CH2=CH2 +H-Br CH3-CH2BrPt,或或Ni为催化剂为催化剂 CH2=CH2 + H2

12、 CH3-CH3 在进行催化加氢时在进行催化加氢时, ,常将烯烃先溶于适当的溶剂（如常将烯烃先溶于适当的溶剂（如乙醇，乙酸等）然后和催化剂一起在搅拌下通入氢气。乙醇，乙酸等）然后和催化剂一起在搅拌下通入氢气。大部分催化加氢都是大部分催化加氢都是, ,即新的碳氢即新的碳氢 键都形成于键都形成于双键双键的同侧的同侧。烯烃与卤素加成的活泼性：烯烃与卤素加成的活泼性：F2 Cl2 Br2 I2CH2+ Br2CH2(H2O或CH2CH2BrBr无无色色红棕色无无色色CCl4的溶液)卤化氢加成的活性顺序为：卤化氢加成的活性顺序为：HIHBrHCl。CH2CH3CH+ HClCH3CH2CH2ClClCH

13、3CHCH3()()马氏规律：马氏规律：极性试剂（如极性试剂（如HCl）与不对称烯烃加成时，）与不对称烯烃加成时，H主要加在主要加在含氢较多含氢较多的双键碳上，的双键碳上，X加在加在含氢较少含氢较少的双键碳上的双键碳上卤化氢加成的活性顺序为：卤化氢加成的活性顺序为：HIHBrHCl。 用稀的碱性用稀的碱性KMnO4氧化，可将烯烃氧化成邻二醇。氧化，可将烯烃氧化成邻二醇。 RCH=CH23R-CH-CH2碱性3OH OH或中性2KMnO44H2O2MnO22KOH KMnO4H2SO4R-COOHHCOOHCO2 + H2OC CHRRRKMnO4H2SO4C ORRR-COOH羧酸酮羧酸R-C

14、H=CH2各种带有双键的基团氧化结果为：各种带有双键的基团氧化结果为： CH2OCO2+ H2OCOOHOHCH ROCOROH(羧酸)(酮)CR ROCORR(1) 聚乙烯聚乙烯聚合反应：聚合反应：由低相对分子质量的有机化合物分子由低相对分子质量的有机化合物分子相互作用而生成高分子化合物的反应相互作用而生成高分子化合物的反应引发剂引发剂(2) 聚丙烯聚丙烯CHCH2nTiCl4 R3Al5060CH3CHCH2nCH3丙 烯聚 丙 烯含有两个双键的碳氢化合物称为双烯烃或二烯烃。含有两个双键的碳氢化合物称为双烯烃或二烯烃。CH2=C=CH2 CH2=CHCH2CH2CH=CH2 CH2=CH-

15、CH=CH2 丙二烯丙二烯 1,5-己二烯己二烯 1,3-丁二烯丁二烯（聚集聚集二烯烃）二烯烃） （隔离隔离二烯烃）二烯烃） （共轭二烯烃）（共轭二烯烃） 分子中单双键交替出现的体系称为共轭体系，含共轭体分子中单双键交替出现的体系称为共轭体系，含共轭体系的多烯烃称为共轭烯烃。系的多烯烃称为共轭烯烃。 H2CCHCHCH2+ HBrH2CCHCHCH3BrCH3CHCHCH2Br1,2-加成1,4-加成CH2CHCHCH21234H+CH2CHCHCH2H+CH2CHCHCH2H+()() 共轭二烯烃容易进行聚合反应，生成高分子聚合物，共轭二共轭二烯烃容易进行聚合反应，生成高分子聚合物，共轭二烯

16、烃的聚合反应可以是烯烃的聚合反应可以是1,2-加成聚合，也可以是加成聚合，也可以是1,4-加成聚合加成聚合。nH2CCHCHCH2CH2CHCHCH21,2-加成1,4-加成*nCH2CH*CHCH2n 在在1，4-加成聚合产物中，由于双键两侧亚甲基的排列顺序加成聚合产物中，由于双键两侧亚甲基的排列顺序不同，可以是顺式产物，也可以是反式产物。不同，可以是顺式产物，也可以是反式产物。 nH2CCHCHCH2CCCH2HHH2C*n顺丁橡胶如：如：CHCH CH3C CH炔烃炔烃：CH3CH2C CHCH3CH2CH2 C CH(1) 异构体异构体从丁炔开始有异构体从丁炔开始有异构体.同烯烃一样同

17、烯烃一样,由于碳链不同和叁键位置不同所引起的由于碳链不同和叁键位置不同所引起的.由于在碳链分支的地方不可能有叁键的存在由于在碳链分支的地方不可能有叁键的存在,所以炔所以炔烃的异构体比同碳原子数的烯烃要少烃的异构体比同碳原子数的烯烃要少.由于叁键碳上只可能连有一个取代基由于叁键碳上只可能连有一个取代基,因此炔烃不存因此炔烃不存在顺反异构现象在顺反异构现象.C5H10的构造异构体的构造异构体:3-甲基甲基-1-丁炔丁炔CH3CHC CHCH3CH2C CCH3 2-戊炔戊炔CH3CH2CH2C CH 1-戊炔戊炔炔烃的系统命名法与烯烃相似炔烃的系统命名法与烯烃相似; ;以包含叁键在内的最以包含叁键

18、在内的最长碳链为主链长碳链为主链, ,按主链的碳原子数命名为某炔按主链的碳原子数命名为某炔, ,代表叁代表叁键位置的阿拉伯数字以取最小的为原则而置于名词之键位置的阿拉伯数字以取最小的为原则而置于名词之前前, ,侧链基团则作为主链上的取代基来命名侧链基团则作为主链上的取代基来命名. .例题例题: 命名下列化合物？命名下列化合物？CH3CH2C CCH3CH3CHC CH 2-戊炔戊炔3-甲基甲基-1-丁炔丁炔Pt,Pd或或NiH2(1) 催化加氢催化加氢CH CH + H2CH3CH3H2H2C=CH2ptpt在在 H2 过量的情况下过量的情况下,不易停止在烯烃阶段不易停止在烯烃阶段.Pt,Pd

19、或或NiH2 HCCl2-CHCl2+ Cl2HC CH + Cl2 ClCH=CHCl 例如：例如： 和烯烃情况相似和烯烃情况相似,在在光光或或过氧化物过氧化物存在下存在下,炔烃和炔烃和HBr的加成也是自由基加成反应的加成也是自由基加成反应,得到得到反反马马尔科夫尼尔科夫尼科夫规律科夫规律的产物的产物. CH3C CH + HBrCH3CCHBrHH2SO4HgSO4烯醇式烯醇式 酮酮H2SO4HgSO4炔烃的聚合反应不象烯烃炔烃的聚合反应不象烯烃,只生成几个分子的聚合物只生成几个分子的聚合物 3 CH CH Ni(CN)2,(C6H5)3P醚醚二、芳烃的构造异构和命名二、芳烃的构造异构和命

20、名 芳烃单环芳烃多环芳烃稠环芳烃CH3CH3CH3CH苯甲苯二甲苯联苯三苯甲烷萘菲HHHHHH0.108nm0.140nm120。 HHHHHHCH3CH2CH3CH(CH3)2 甲苯 乙苯 异丙苯1,2-二甲苯 1,3-二甲苯 1,4-二甲苯o o- - m m- - p p- -CH3CH3CH3CH3CH3CH3邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯1,2,3-三甲苯 1,2,4-三甲苯 1,3,5-三甲苯连三甲苯 偏三甲苯 均三甲苯CH3CH3CH3CH3CH3H3CCH3CH3CH3 CH3简单的烷基苯的命名是以简单的烷基苯的命名是以苯环作为母体苯环作为母体，以，以烷基作为取烷基作为取代基代基

21、； CH2CH3异丙苯异丙苯 甲苯甲苯乙苯乙苯CH3CHCH3 二烃基苯因取代位置不同有二烃基苯因取代位置不同有3 3种异构体种异构体命名时，也可以用阿拉伯数字表示两个取代基的位次命名时，也可以用阿拉伯数字表示两个取代基的位次 . .CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH2CH33-3-乙基甲苯乙基甲苯1,2-1,2-二甲苯二甲苯1 11 11 11 12 22 22 22 23 33 33 33 34 44 44 44 41,3-1,3-二甲苯二甲苯1,4-1,4-二甲苯二甲苯 邻邻二甲苯二甲苯O- -二甲苯二甲苯间间二甲苯二甲苯m- -二甲苯二甲苯对对二甲苯二甲苯p- -二甲苯二甲

22、苯间间乙基甲苯乙基甲苯m- -乙基甲苯乙基甲苯 CH=CH2CH=CH2对二乙烯基苯CH=CH2苯乙烯 CH2ClCH2OH氯苄苄醇苯氯甲烷苯甲醇 单环芳烃难溶于水，单环芳烃难溶于水，而溶于石油醚、四氯化而溶于石油醚、四氯化碳、乙醚等有机溶剂，液态的芳烃自身也是一碳、乙醚等有机溶剂，液态的芳烃自身也是一种良好的有机溶剂。种良好的有机溶剂。4.4.芳香烃燃烧时产生带烟的火焰。苯及同系物有毒，芳香烃燃烧时产生带烟的火焰。苯及同系物有毒，长期吸入其蒸气会损坏造血器官及神经系统长期吸入其蒸气会损坏造血器官及神经系统. . 1.苯及其低级同系物都是无色液体，有芳香气味苯及其低级同系物都是无色液体，有芳香

23、气味. . NO2SO3HRClBrIORNitrationHalogenationF-C acylationF-C alkylationSulfonation(1) 卤代反应 C6H65560铁粉或FeCl3+ Cl2C6H5Cl + HClCH330铁粉或FeCl3+ Cl2+CH3ClCH3Cl对氯甲苯邻氯甲苯C6H65560铁粉或FeCl3+ HONO2C6H5NO2+ H2O硝基苯苯(2) 硝化反应 (3) 磺化反应 C6H6+ H2SO4C6H5SO3H + H2O苯磺酸 + RXAlCl3R+ HX(X=Br Cl)、+ HClCH3芳香化合物芳香化合物 酰基化试剂酰基化试剂+

24、HClROC+AlCl3ClCORCH3H3COCH3COOC+AlCl3COCH3H3C+ CH3COOHH3COC+AlCl3ClCOCH3COCH3HClZn/H gCH2CH3 苯环的加成反应需要较高的或特殊的反应条件苯环的加成反应需要较高的或特殊的反应条件 + H2或Ni,加热,加压Pt,180250+ Cl2紫外线ClClClClClCl苯环较难被氧化，但在剧烈的条件下也能被氧化苯环较难被氧化，但在剧烈的条件下也能被氧化例如工业上用下列方法制备顺例如工业上用下列方法制备顺- -丁烯二酸酐：丁烯二酸酐：+ O2400500V2O5COCOCH2CH2O11.2.4.3 氧化反应苯环较

25、难被氧化，但苯环上的侧链受苯环的影响，可苯环较难被氧化，但苯环上的侧链受苯环的影响，可被强氧化剂如高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸等氧化，生被强氧化剂如高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸等氧化，生成苯甲酸。成苯甲酸。 KMnO4CH3COOH甲苯甲苯 苯甲酸苯甲酸 二、稠环芳烃二、稠环芳烃稠环芳烃是多环芳烃中的一类，它是由两个或两个稠环芳烃是多环芳烃中的一类，它是由两个或两个以上的苯环以两个邻位碳原子并联在一起的化合物，以上的苯环以两个邻位碳原子并联在一起的化合物，比较重要的有萘、蒽、菲等，它们均存在于煤焦油比较重要的有萘、蒽、菲等，它们均存在于煤焦油的高温分馏产物中。的高温分馏产物中。 萘萘萘为无色结晶，熔点

26、为萘为无色结晶，熔点为80，沸点为，沸点为215，不溶于水，不溶于水，易溶于乙醇、苯、乙醚等有机溶剂中，易升华。以前易溶于乙醇、苯、乙醚等有机溶剂中，易升华。以前市售的卫生丸就是用萘做成的，因对人体有害，已被市售的卫生丸就是用萘做成的，因对人体有害，已被禁止使用。禁止使用。 萘的分子式为萘的分子式为C10H8，是由两个苯环稠合而成的，它的，是由两个苯环稠合而成的，它的结构式及环上碳原子的编号表示如下：结构式及环上碳原子的编号表示如下：12345678萘的一元取代物有萘的一元取代物有和和两种异构体两种异构体OHOH 萘萘如如：11.5 卤代烃R-X 官能团：官能团：-XCH3CH2 ClCH3CH2CH2 BrCH3CH2BrCH3CHCH3CHI3CH3CHCH2CH2CH3CH2XCH2=CHCH2XXCH2X饱和卤代烃饱和卤代烃CH3CH2BrClCH2CH2Cl(CH3)2CHCH2Cl(CH3)3C-I11.5.1卤代烃的分类和命名CH3CH2CHCH3Br(二二)、 命名命名CH=CHCH2Br（CH3）2CHBrCCH3CH3CH3ClCH2ClCH3CHCHCHCH3BrClCH3CH2CHCHCH2CH3CH3CH3CH2CHCH2CH2BrBrXC卤代烷烃分子中因为卤代烷烃分子中因为X具有较大的电负性，使具有较大的电负性，使C-X键键中电子对偏向中电子对