第2章-饱和脂肪烃-4学时

1、Alkane and Cycloalkane4学时学时 本章学习要求本章学习要求1. 掌握烷烃、环烷烃的掌握烷烃、环烷烃的系统命名法系统命名法；2. 掌握烷烃、环烷烃的构象异构及环烃的顺反异构；掌握烷烃、环烷烃的构象异构及环烃的顺反异构；3. 掌握饱和脂肪烃的主要化学性质；掌握饱和脂肪烃的主要化学性质；4. 了解烷烃卤代反应的历程；了解烷烃卤代反应的历程；5. 了解常见的饱和脂肪烃。了解常见的饱和脂肪烃。天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；十以上用中文数字表示。如：十一烷，十二烷等。十以上用中文数字表示。如：十一烷，十二烷等。CH3H3C

2、H3CCH3H3CCH3H3CCH3CH3(CH2)9CH3丙烷丙烷 丁烷丁烷 戊烷戊烷十一烷十一烷2. 用正、异、新等词区分碳架异构体用正、异、新等词区分碳架异构体正正(n-)： 直链烃直链烃 CH3CH2CH2CH2CH3，（，（正正）戊烷戊烷新新(neo-)：从链端起第二个碳原子上带两个甲基：从链端起第二个碳原子上带两个甲基H3CCH3CH3CH3CHCH2H3CH3CCH3异异(iso-)：从链端起第二个碳原子上带一个甲基：从链端起第二个碳原子上带一个甲基伯碳原子伯碳原子(一级碳原子，一级碳原子，1):与其他一个碳原子相连；与其他一个碳原子相连；仲碳原子仲碳原子(二级碳原子，二级碳原子

3、，2):与其他两个碳原子相连；与其他两个碳原子相连；叔碳原子叔碳原子(三级碳原子，三级碳原子，3):与其他三个碳原子相连；与其他三个碳原子相连；季碳原子季碳原子(四级碳原子，四级碳原子，4):与其他四个碳原子相连。与其他四个碳原子相连。 3. 碳原子分类：碳原子分类：相应地，与伯、仲、叔碳原子相连的氢为伯、相应地，与伯、仲、叔碳原子相连的氢为伯、仲仲、叔叔氢原子。氢原子。CCH3H3CCH3CCH3HCHHCHHH 4. 烷基的概念烷基的概念烷基烷基：烷烃去掉一个氢剩下的原子团，通式为烷烃去掉一个氢剩下的原子团，通式为 CnH2n+1, 常用常用R-表示表示 CH2CH2CH3CHCH3CH3

4、CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3CHCH2CH3CCH3H3CCH3CH3CH3丙基丙基 n-Pr 异丙基异丙基 i-Pr正丁基正丁基 n-Bu仲丁基仲丁基 sec-Bu异丁基异丁基 i-Bu叔丁基叔丁基 t-BuCH3CH2CH3甲基甲基 Me 乙基乙基Et 能否用普通命名法命名？能否用普通命名法命名？CH3C H3C H3 国际上通用的国际上通用的(International Union of Pure and Applied Chemistry)命名法则。命名法则。CH2CH3CH3CH2CHCH3：选择含碳原子最多的链作为主链，决定：选择含碳原子最多的链作为主链，决定母体，其他

5、分支链作为取代基；母体，其他分支链作为取代基；：如果有两种选取主链的可能，：如果有两种选取主链的可能，应该应该选择取代基最多选择取代基最多的碳链作为主链；的碳链作为主链；CHHCCHH2CCH2CH3CH3CHCH3CH3H3CH2CCH3选择选择(a)链作为主链，能将复杂的取代基尽量简化。链作为主链，能将复杂的取代基尽量简化。(a)(b)：将主链碳原子从离取代基将主链碳原子从离取代基最近最近的一端开始编号的一端开始编号2,3,5-三甲基三甲基-4-丙基庚烷丙基庚烷CHHCCHH2CCH2CH3CH3CHCH3CH3H3CH2CCH31234567主链碳原子的编号有几种可能时，应按照主链碳原子

6、的编号有几种可能时，应按照“最低序列最低序列”原则编号原则编号H3C-CH-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH3CH3CH3CH3123456782,4,7-三甲基辛烷（不是三甲基辛烷（不是2,5,7-三甲基辛烷）三甲基辛烷）大小两个不同的取代基处于主链两端相同的位大小两个不同的取代基处于主链两端相同的位置时，应该给较优基团以较大的位次。置时，应该给较优基团以较大的位次。CH3-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3CH3CH2CH312345673-甲基甲基-5-乙基庚烷乙基庚烷顺序规则：顺序规则：原子序数大的优先，如原子序数大的优先，如IBrClSPFONCH；同位素质量高的优先

7、，如同位素质量高的优先，如DH；二个基团中第一个原子相同时，依次比较第二、第三个原子；二个基团中第一个原子相同时，依次比较第二、第三个原子；重键分别可看作几个单键的叠加；重键分别可看作几个单键的叠加；(1) 取代基名称写在母体名称前面；取代基名称写在母体名称前面；(2) 取代基之间用短线隔开，相同的取代基合并，位次用逗号取代基之间用短线隔开，相同的取代基合并，位次用逗号 隔开，相同取代基数目用中文表示；隔开，相同取代基数目用中文表示；(3) 位次与基团之间用短线隔开；位次与基团之间用短线隔开；(4) 基团列出顺序：基团列出顺序：CH3-，CH3CH2-，CH3CH2CH2-, n-C4H9，n

8、-C5H11，i-Pr，t-Bu123456782,6,6-三甲基三甲基-3-乙基辛烷乙基辛烷CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3CHH3CCH3CH3CH32,5-二甲基己烷二甲基己烷2,6,7-三甲基壬烷三甲基壬烷3,3,4,5-四甲基四甲基-4-乙基庚烷乙基庚烷(CH3)2CHCH2CH2CH(CH3)2CH3CHCH2CH2CH2CHCHCH2CH3(2)(1)CH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH2CCH2CH3CH3CH CCH2CH3H3CCH2H3CCCH3CH3H2CCH3(3)(4)CH3CH3CHCH3H3CCH3-CH2-CH-CH2-CH2-CH3CHH3

9、CCH32-甲基甲基-3-乙基己烷乙基己烷 例：例：HHHHCH4 HHHH四面体四面体 HCH=109.5 键键+ 4HHHHH+ 4CCHHHHHH （一）碳胳异构（一）碳胳异构 (isomerism) 由于碳原子连接方式不同所产生的同分异构现由于碳原子连接方式不同所产生的同分异构现象称为碳胳异构（或碳链异构）。象称为碳胳异构（或碳链异构）。构造：分子中原子相互连接的方式和次序叫构造构造：分子中原子相互连接的方式和次序叫构造(constitution)。C4H10CH3-CH-CH3CH3CH3-CH2-CH2-CH3正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷 （二）烷烃的构象（二）烷烃的构象 (confo

10、rmation) 由于单键的旋转产生的分子在空间的不同排列由于单键的旋转产生的分子在空间的不同排列 方式叫做构象。分子不同的构象称为构象异构体。方式叫做构象。分子不同的构象称为构象异构体。例例1：乙烷的构象（：乙烷的构象（CH3-CH3）重叠式重叠式交叉式交叉式1. 透视式（锯架式）：透视式（锯架式）：HCHHHCHHHCHHHHHC 旋转(2n+1)*180HCHHHCHHHHHHHH光HCHHHCHHHHHHHH光BrHHHHBrBrHHBrHHBrHHHBrHBrHHBrHHBrHHBrHHBrHHHHBrBrHHHHBrBrHHHBrH全全重重叠叠式式部部分分重重叠叠式式对对位位交交叉

11、叉式式邻邻位位交交叉叉式式 关于构象的研究是以能量为基点的。能量最关于构象的研究是以能量为基点的。能量最低的构象最稳定，最稳定的构象称为低的构象最稳定，最稳定的构象称为优势构象优势构象。 错开距离有利于分子能量降低，构象错开距离有利于分子能量降低，构象稳定。稳定。 优势构象不是所有分子的唯一构象，而是所优势构象不是所有分子的唯一构象，而是所占比例最多的构象。占比例最多的构象。 1. 物理性质物理性质 2. 化学性质化学性质 相对稳定相对稳定在室温下不与强酸、强碱、在室温下不与强酸、强碱、强氧化剂反应，在特定条件下仍可反应。强氧化剂反应，在特定条件下仍可反应。瓦斯爆炸瓦斯爆炸CH4 + 2O2点

12、 燃点 燃CO2 + H2O点 燃点 燃RH +O2CO2+OH2反应活性：反应活性：F2Cl2Br2I2反应条件：反应条件：CH4+Cl2hvCH3Cl+ClHCHCl3+Cl2CCl4+ClHCH2Cl2+Cl2CHCl3+ClHCH3Cl+Cl2CH2Cl2+ClH（reaction mechanism）Homolytic cleavage & heterolytic cleavage ABA+BA+BClCH4CH3HClCH3Cl2CH3ClClClHClCH3ClCH2ClCH2ClCl2CH2Cl2ClCl-ClClClClClCl2ClCH3CH3Cl+光CH3+ CH

13、3CH3CH3（reaction mechanism）: 烷烃在烷烃在光照光照条件下与卤素反应属于自由基反应条件下与卤素反应属于自由基反应引发引发:增长增长:终止终止:：烷烃上的烷烃上的不同类型氢原子不同类型氢原子（自由基）取代反应活泼性（自由基）取代反应活泼性：CH3HCH3CH2HCH3CHCH3HCH3CCH3CH3HCH3HCH3CH2HCH3CHCH3H(CH3)3CH+435KJ/mol410KJ/mol397KJ/mol380KJ/molCH3-H32 1 CH4结论：结论：含单电子的碳上连接的烷基越多，这样的含单电子的碳上连接的烷基越多，这样的 自由基越稳定。自由基越稳定。(C

14、H3)3CCH3CHCH3CH3CH2CH3CH3H3CH3CCH3H3CClCl+Cl2光光照照中间体越稳定反应越易发生，则产物就越多中间体越稳定反应越易发生，则产物就越多按碳原子数目分为：小环、中环和大环按碳原子数目分为：小环、中环和大环 根据碳环数目分为：单环、二环或多环根据碳环数目分为：单环、二环或多环1. 单环烃单环烃二、环烷烃二、环烷烃(cycloalkane)的命名的命名(1) 环为母体，取代基系数低；环为母体，取代基系数低；(2) 多取代基中，较小取代基系数低；多取代基中，较小取代基系数低； CH3H2CCH3CH3H3CH3C(3) 分子同时有大环与小环，以大环为母体，小环为

15、取分子同时有大环与小环，以大环为母体，小环为取代基；代基；(4) 环上带有较复杂的支链，则将碳环作为取代基来命名。环上带有较复杂的支链，则将碳环作为取代基来命名。1-甲基甲基-3-环丙基环己烷环丙基环己烷CH3CHCH2CH2CCH2CH3CH3CH32,5-二甲基二甲基-5-环丁基庚烷环丁基庚烷2.烃烃CCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2=3.烃烃CH2CHCH2CH2CHCH2CH2CH276=CH3CH3H3C16234578910十氢萘十氢萘立方烷立方烷金刚烷金刚烷有些桥环烃的命名常用习惯名：有些桥环烃的命名常用习惯名：7,7-二甲基二甲基-2-乙基双环乙基双环2.2.1庚烷庚

16、烷1,5-二甲基二甲基-8-乙基螺乙基螺3,4辛烷辛烷1. 催化加氢催化加氢(catalyzed hydrogenation)+Br2常温BrCH2CH2CH2BrBr2BrCH2CH2CH2CH2Br+加热 使溴的使溴的CCl4溶液褪色，可鉴别开链烷烃与小环烷烃。溶液褪色，可鉴别开链烷烃与小环烷烃。环丙烷不能使环丙烷不能使KMnO4褪色，这可鉴别环丙烷与不饱和烃。褪色，这可鉴别环丙烷与不饱和烃。+Br2300oCBr+Br2hvBr+HBrHBru 加试剂加试剂u 看现象看现象：颜色变化、沉淀产生或放出气体颜色变化、沉淀产生或放出气体u 得结论得结论例：用简单的化学方法鉴别环丙烷和丙烯例：用

17、简单的化学方法鉴别环丙烷和丙烯CH3CH=CH2KMnO4/H+CH3CH=CH2褪色不褪色想一想：想一想：如何鉴别丙烷、环丙烷和丙稀？如何鉴别丙烷、环丙烷和丙稀？ （马氏规则）（马氏规则）+HBr常常温温H3CCHCH2CH3BrCH3+HBr常温CH3CH2CH2Br：环在环在和和的两的两个环碳原子之间断开，且个环碳原子之间断开，且氢原子往往加到含氢较氢原子往往加到含氢较多的碳原子上多的碳原子上。CH3CH3CH3+CH3CH3-CH-C(CH3)2HBrBr4. 自由基取代自由基取代 (free radical substitution) 小环小环(34)易加成，与烯烃相似；易加成，与烯

18、烃相似；中环中环(58)易取代，与开链烷烃相似。易取代，与开链烷烃相似。ClCl2光 照 1885年，拜尔年，拜尔(A.von Baeyer)张力学说张力学说(strain theory)环中碳环中碳-碳键键角的变形会产生张力，键角变碳键键角的变形会产生张力，键角变形的程度越大，张力越大。形的程度越大，张力越大。6082103106sp3开链烷烃开链烷烃环烷烃环烷烃角张力角张力HHHHHH 105.5105.50 0 1141140 01. 顺反异构顺反异构CH3HCH3HCH3CH3HH顺顺-1，2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷 反反-1，2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷CH3HCH3HHCH3CH

19、3HCH3HCH3HHCH3CH3H2. 环己烷及其衍生物的构象环己烷及其衍生物的构象椅式构椅式构象象 船式构象船式构象 环己烷的船式和椅式构象，正常键角，环己烷的船式和椅式构象，正常键角，无角张力，化学性质稳定。无角张力，化学性质稳定。三组平行线组成；三组平行线组成；C1、C3、C5在一个平面上；在一个平面上；C2、C4、C6在另一个平面上。在另一个平面上。3. 环己烷结构特点环己烷结构特点162534 六个与分子对称轴平行的六个与分子对称轴平行的C-H键，叫做键，叫做 直立键（直立键（ 键，键，axial），另六个），另六个C-H 键与其成键与其成1095，叫做平伏键（，叫做平伏键（ 键，

20、键，quatorial）。）。一种构象的一种构象的a键是另一种构象的键是另一种构象的e键。键。一取代：写出甲基环己烷的椅式构象一取代：写出甲基环己烷的椅式构象优势构象优势构象HCH3CH3HHHHH二取代：二取代：1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷优势构象优势构象CH3HHCH3HCH3CH3HCH3CH3HHHHCH3CH3CH3HCH3HHCH3CH3H顺式顺式反式反式不同取代基不同取代基: 顺顺-1-甲基甲基-2-异丙基环己烷异丙基环己烷优势构象优势构象CH3HHH3CCH3HHCH3CH3CH3环己烷分子中最稳定构象为环己烷分子中最稳定构象为椅式构象椅式构象;一取代环己烷，一取代环己烷，

21、取代基处于取代基处于e键键为优势构象为优势构象;多元取代环己烷，在符合其构型的情况下，多元取代环己烷，在符合其构型的情况下， 取代基处于取代基处于e键较多者键较多者为优势构象为优势构象;4. 环上有不同取代基时，环上有不同取代基时，大基团处于大基团处于e键键稳定。稳定。1) 反反-1,2-二甲基环己烷；二甲基环己烷；2) 顺顺-1,4-二甲基环己烷；二甲基环己烷；CH3HCH3HHCH3HCH3CH3HHH3C1)2)优势构象优势构象CH3HC(CH3)3HC(CH3)3CH3HH3) 顺顺-1-甲基甲基-4-叔丁基环己烷的优势构象叔丁基环己烷的优势构象优势构象优势构象 天然烷烃天然烷烃甲烷：

22、制备乙炔、一氧化碳和氢气、天然气甲烷：制备乙炔、一氧化碳和氢气、天然气石油中的烷烃：石油中的烷烃：“石油醚不是醚石油醚不是醚”生物体中的烷烃：蜂蜡、水果蔬菜的腊层、生物体中的烷烃：蜂蜡、水果蔬菜的腊层、昆虫的外激素、性引诱激素（第三代农药）昆虫的外激素、性引诱激素（第三代农药）第三章 不饱和脂肪烃Unsaturated Hydrocarbon掌握烯烃和炔烃的命名、顺反异构、掌握烯烃和炔烃的命名、顺反异构、Z/E异构异构及次序规则；及次序规则；掌握烯炔的结构特点掌握烯炔的结构特点,了解了解亲电加成亲电加成反应机理；反应机理；熟悉诱导效应、共轭效应，掌握共轭二烯烃的熟悉诱导效应、共轭效应，掌握共轭

23、二烯烃的结构和性质特点。结构和性质特点。CH2=CH2CH3CH=CH2CH3CH=CHHCH2CH=CH2HCH3C=CH2HCH2=CHHHCCHHCC乙炔基乙炔基第一节第一节 烯烃和炔烃烯烃和炔烃(alkenes and alkynes)1 、含双键或三键的最长碳链为主链，从距双键或三键最、含双键或三键的最长碳链为主链，从距双键或三键最近的一端将主链碳原子编号，称某烯或某炔。近的一端将主链碳原子编号，称某烯或某炔。CH3CH2CCH2CH=CH2CH3CH3CH2CH31234562、分子中同时含有双键和三键时、分子中同时含有双键和三键时, 二者位次不同，以位次小者二者位次不同，以位次小

24、者定为最低序位；二者位序相同时，定为最低序位；二者位序相同时， 以烯键为最低序位，但词尾以烯键为最低序位，但词尾次序均为某烯次序均为某烯-炔。炔。3-甲基甲基-1-庚烯庚烯-5-炔炔1-戊烯戊烯-4-炔炔CCCH2CHCHH3CCH3CH21234567HCCCH2CHCH212345CH3CH3CH3CH3CCH2CHCH3CH3CH2CH3CHCH3CH3CH3CH33-甲基甲基-6-乙基乙基-1, 4-环己二烯环己二烯1, 6-二甲基二甲基-1-环己烯环己烯CH3CH3CH33-甲基甲基-1-环己烯环己烯1,3-环戊二烯环戊二烯CH3CH2CCH2CH2CH3CH3CCH3CCH3CHCHCH3CH3H2CCH3CH3CHCH3CH2CCH2CH3CH3