有机 第五版 高等教育出版第二章 烷烃和环烷烃-1

1、 学习要求学习要求 了解并掌握烷烃的结构、同分异构现象等知识。了解并掌握烷烃的结构、同分异构现象等知识。 掌握烷烃的两种基本命名方法，能用掌握烷烃的两种基本命名方法，能用IUPAC命名法命名结构命名法命名结构较为复杂的烷烃分子。较为复杂的烷烃分子。 了解并掌握化合物构象的概念，熟练掌握开链烷烃构象式的了解并掌握化合物构象的概念，熟练掌握开链烷烃构象式的基本表达方法。基本表达方法。 掌握烷烃的卤代（氯代和溴代）反应。掌握烷烃的卤代（氯代和溴代）反应。 了解烷烃的卤代机理了解烷烃的卤代机理自由基取代机理的各个步骤及表示自由基取代机理的各个步骤及表示方法。方法。 不同类型不同类型H H的反应选择性或

2、不同类型的反应选择性或不同类型H H的反应活性，自由基的的反应活性，自由基的稳定性稳定性 烷烃的氯代和溴代在选择性上的差别烷烃的氯代和溴代在选择性上的差别烃类烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃）（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃） CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14C20H42366,319235C1C2C3CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CH3(CH2)3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3C4C5CH3(CH2)4CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3CH

3、3CH3CH2CHCH2CH3CH3C6如何命名？如何命名？如何命名？如何命名？CH3(CH2)5CH3CH3(CH2)6CH3CH3(CH2)7CH3CH3(CH2)8CH3CH3(CH2)9CH3CH3(CH2)10CH3CH3(CH2)11CH3CH3(CH2)18CH3C7C8C9C10C11C12C13C20CH3CHCH3CH3IUPAC命名法：命名法：2- -甲基甲基丙烷丙烷R HRR（烷烷基基）CH3CH3CH2CH3CH2CH2中中文文名名英英文文名名甲甲基基乙乙基基（正正）丙丙基基methylethyln-propylCH3CHCH3异异丙丙基基缩缩写写MeEtn-Pris

4、opropyli-PrCH3CH2CH2CH2CH3CHCH2CH3（正正）丁丁基基异异丁丁基基n-butylisobutylCH3CCH3CH3叔叔丁丁基基tert-butyln-Bui-But-Bu(tertiary)CH3CH2CH仲仲丁丁基基sec-butyls-BuCH3(secodary)R（烷烷基基）中中文文名名英英文文名名缩缩写写CH3(CH2)3CH2CH3CHCH2CH2CH3（正正）戊戊基基异异戊戊基基n-pentyln-amylisopentylCH3CH2CCH3CH3叔叔戊戊基基tert-pentylCH3CCH2CH3CH3新新戊戊基基neopentylR（烷烷基

5、基）中中文文名名英英文文名名缩缩写写命名步骤1. 选择烷烃分子中的最长碳链为主链，注意：当分子中有两条等长碳链，则选择取代基多者为主链。2. 编号：从靠近取代基一端开始用“ 1，2.” 等编号，3. 书写名称：将相同取代基合并，数目用汉字表示；“ 次序规则” ，使取代基编号的位次最小。按其碳原子数称为“ 某烷” 。不同取代基时，名称按优先者置后。遵循遵循“最低系列原则最低系列原则”最长链为主链最长链为主链取代基编号数最小取代基编号数最小CH3CH2CH2CHCHCH3CH2CH31234CH356122- -甲甲基基- -3- -乙乙基基己己烷烷3- -异异丙丙基基己己烷烷3- -ethyl-

6、 -2- -methylhexane3456不不正正确确命命名名取代基最多的链为主链取代基最多的链为主链小基团排在前面（英文小基团排在前面（英文以字母顺序排列）以字母顺序排列）CH3CH2CH2CHCH2CH3CH2CH2CH2CH312345678123456784- -乙乙基基辛辛烷烷4- -ethyloctane4- -乙乙基基- -辛辛烷烷不不正正确确命命名名不同基团编号相不同基团编号相同时，使小取代基同时，使小取代基编号最小编号最小7CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3123456CH3123456CH2CH38783- -甲甲基基- -6- -乙乙基基辛辛烷烷6- -eth

7、yl- -3- -methyloctane相同取代基合并用相同取代基合并用大写大写数字表示（数字表示（英英文表示基团数目用词文表示基团数目用词头头 di, tri, tetra, penta, hexa 表示）表示）CH3CH2CHCH2CHCHCH2CH3EtEt123456Et783, 4, 6- -三三乙乙基基辛辛烷烷3, 4, 6- -triethyloctane用用 “,” 隔开隔开-CH2Cl-CH3-CH2CH2CH2CH3-CH2CH2CH3-CHO-CN-CH=CH2-CH2CH3:CHCH3CH3CCH3CH3CH3CH2CH2CHCH3CH3异丙基isopropyl新戊基

8、neopentyl异丁基isobutylCCH3CH3CH3CHCH2CH3CH3CH2CHCH3CH3叔丁基tert-butyl仲丁基sec-butyl异丁基isobutylCH2(CH2)2CH3正丁基n-butylC H3C H2C H2C H C H C H2C H2C H3C H (C H3)2C H2C H2C H3 4- 4-丙基丙基-5-5-异丙基辛烷异丙基辛烷1234567823123456781这样选取主链及这样选取主链及编号是否合适？编号是否合适？H3CCH2CH2H3CCCH3CH3H3CCHCH3H3CCH2CH2CH2H3CCCH3CH3H3CCH2CH2CH3H3

9、CCHCH3CH3H3CCCH3CH3CH3H3CCH2CH2CH2CH3H3CCHCH2CH3CH3CHCH2CCH3CH3CH3H3CCH3 2s 2px 2py 2pz 2s 2px 2py 2pz跃迁跃迁原子轨道重组原子轨道重组4个个sp3轨道轨道C: 1s22s22p2109.5o(一一). 烷烃的结构烷烃的结构l 甲烷甲烷(CH4)的的 成键示意成键示意CHHHHCHHHH轴对称方式交叠轴对称方式交叠Space FillingModelBall and Stick ModelCHHHH109.5o1.09 键键(sp3-s)CHHCHHHH109.3o1.54 1.10 键键(sp

10、3-s) 键键(sp3-sp3)甲烷和乙烷的结构甲烷和乙烷的结构( (二二).).构象构象 ( (Comformation) ) 和构象异构体和构象异构体乙烷的两种构象乙烷的两种构象伞形式伞形式锯架式锯架式费歇尔投影式费歇尔投影式(Fischer)(Fischer)纽曼投影式纽曼投影式(Newman)(Newman)CHHCHHHH12HHHHHH1212HHHHHH1von der waals排斥力，排斥力，CHHCHHHH2.3 小于两个小于两个H 的的von der waals 半半径（径（1.2）之和，）之和，有排斥力有排斥力60oC1旋旋转转-250oC): 单个乙烷分子：绝大部分时

11、间单个乙烷分子：绝大部分时间在稳定构象式上。在稳定构象式上。一群乙烷分子：某一时刻，绝一群乙烷分子：某一时刻，绝大多数分子在稳定的构象式上。大多数分子在稳定的构象式上。CH3HHHCH3HC2旋转123460oCH3HHHHH3CCH3HHHHH3C60oCH3HHCH3HH60o60oCH3HHCH3HH甲基间距离甲基间距离最远最远(最稳定最稳定)较不稳定较不稳定较稳定较稳定甲基间距离最近甲基间距离最近（最不稳定）（最不稳定）CH2H3C12CH2CH334060120degrees of rotation36030024018014.63.822.614.63.8potential ene

12、rgy (KJ/mol)CH3HHHCH3HCH3HHHCH3HCH3HHHHH3CCH3HHCH3HHCH3HHCH3HHCH3HHHHH3CCH3HHHCH3HCH3HBrBrHH3C60oCH3HBrBrHH3C60o2360oHBrCH3BrHH3CC2转HBrCH3BrHH3C60oBrH3CHBrHH3C60oBrH3CHBrHH3C60o例例：画画出出化化合合物物的的所所有有交交叉叉式式和和重重叠叠式式构构象象BrHCH3BrH3CH23规律规律: 大基团总是占据大基团总是占据反式对位交叉位置反式对位交叉位置最稳定最稳定最不稳定最不稳定(1) 沸点沸点 为什为什么？么？为什为什么

13、？么？CCHhv orCH3Cl+Cl2CH2Cl2CHCl3CCl4+HCl+CH4 CH4 （过过量量）Cl2+hv or CH3Cl+HClCH4Cl2（过过量量）+hv or+HClCCl4 +I2HICH3I+CH4+hv orCH3X+X2CH2X2CHX3CX4+HX+CH4 +CH4 （过过量量）X2+hv or CH3X+HXCH4X2（过过量量）+hv or+HXCX4 主要讨论的内容主要讨论的内容l l CH4X2+hv or CH3X+HXn Cl2n CH4hv or CH4ClCl2ClClCl ClCl+DH = 242.7 kJ/mol易易发发生生Cl2ClCl

14、 ClCl+自自由由基基消消失失，回到起始物 Cl+ Cl+ClCl无无效效碰碰撞撞（净净结结果果= =0 0）氯自由基氯自由基CH3HHCH3+不不易易发发生生DH = 439.3 kJ/molClCH3H+ClH+CH3有有效效碰碰撞撞（产产生生新新的的自自由由基基）甲基自由基甲基自由基ClCH3H+ClH+CH3重重复复前前面面反反应应CH4ClCl2HClCH3CH3ClCH4ClCl2HClCH3CH3ClCl+CH3Cl+Cl有有效效碰碰撞撞( (产产生生CH3Cl和和Cl )ClCH3+CH3Cl自自由由基基消消失失，反反应应终终止止CH3CH4+CH3CH4+净净结结果果= =

15、0 0ClHClCH3CH3ClCH3ClClCl+ClClClCH3+CH3ClCH3CH3+CH3CH3Cl2n HClCH3CH3( (少少) )n CH3ClClCH3H+ClCl ClCl+CH3ClCl+CH3Cl+ClClCl+ClClClCH3+CH3ClCH3CH3+CH3CH3ClH+CH3(1)(2)(3)(4)(5)(6)第第(2), (3)步步反反应应重重复复进进行行链链引引发发链链转转移移（链链传传递递, ,链链增增长长）链链终终止止chain initiationchain propagationchain terminationhv or hv orX2CH4

16、CH3XXX2CH3XH机理应解释机理应解释的实验现象的实验现象Csp2HHH甲基自由甲基自由基的结构基的结构X2RH+RXHX+hv or XXhv or 2 X(1)(2)XRH+XH+R(3)RXX+RX+X(4)第第( (2 2) ), , ( (3 3) )步步重重复复进进行行XX+XXXR+RXRR+RR(5)(6)链链引引发发链链转转移移链链终终止止n 烷烃卤代反应的烷烃卤代反应的选择性选择性问题问题 反应对不同类型氢的反应对不同类型氢的反应选择性反应选择性如何如何? ?（不同类型氢的（不同类型氢的相对反相对反 应活性应活性如何？如何？） 不同卤素的不同卤素的反应选择性反应选择性

17、有何差异有何差异?（不同卤素的（不同卤素的相对反应活性相对反应活性 如何如何?）CH3CH2CH3X2CH3CH2CH2XCH3CHCH3+Xhv or 只考虑氢原子的类型只考虑氢原子的类型, , 忽略烷烃结构的影响忽略烷烃结构的影响CH3CH2CH3Cl2hv , 25oCCH3CH2CH2ClCH3CHCH3+Cl45%55%CH3CHCH3Cl2hv , 25oCCH3CHCH2ClCH3CCH3+Cl64%36%CH3CH3CH3氯代选择性氯代选择性（25oC）：3o H : 2o H : 1o H = 5.0 : 3.7 : 1选择性：选择性：2o H : 1o H = 3.7 :

18、1选择性：选择性：3o H : 1o H = 5 : 1CH3CH2CH3Br2hv , 127oCCH3CH2CH2BrCH3CHCH3+Br3%97%CH3CHCH3Br2hv , 127oCCH3CHCH2BrCH3CCH3+Br少量 97 %CH3CH3CH3选择性：选择性：2o H : 1o H = 82 : 1选择性：选择性：3o H : 1o H = 1600 : 1溴代选择性溴代选择性（127oC）：3o H : 2o H : 1o H = 1600 : 82 : 1XH+R1XH+R2XRH+自由基生成的自由基生成的相对速度决定相对速度决定反应的选择性反应的选择性自由基稳定性：自由基稳定性：R1R2自由基的相对稳定性自由基的相对稳定性决定反应的选择性决定反应的选择性R- -H的键离解能（的键离解