有机化学第二章 烷烃和环烷烃

1、第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃学习要求：学习要求：1 1、能正确书写烷烃的构造异构体，掌握烷烃的命、能正确书写烷烃的构造异构体，掌握烷烃的命名原则。名原则。2 2、掌握、掌握键的形成、结构特点及特性。键的形成、结构特点及特性。3 3、理解并掌握构象式（含纽曼式和透视式）的写、理解并掌握构象式（含纽曼式和透视式）的写法。法。4 4、掌握烷烃的卤代反应及烷烃的制备；了解自由、掌握烷烃的卤代反应及烷烃的制备；了解自由基反应的条件、历程及掌握自由基的稳定性。基反应的条件、历程及掌握自由基的稳定性。 第一节第一节 烷烷 烃烃（RH）一一烷烃的通式和构造异构烷

2、烃的通式和构造异构二二烷烃的命名烷烃的命名三三烷烃的结构和构象烷烃的结构和构象四四烷烃的物理性质烷烃的物理性质五五烷烃的化学性质烷烃的化学性质六六烷烃的来源和制法烷烃的来源和制法本节主要内容：本节主要内容：C C H H3 3C C H H3 3（ 乙乙 烷烷 ）烷烷 烃烃饱饱 和和 烃烃C C H H2 2= = C C H H2 2（ 乙乙 烯烯 ）烯烯 烃烃C C2 2H H2 2( (乙乙 炔炔 ) )炔炔 烃烃不不 饱饱 和和 烃烃开开 链链 烃烃 （ 脂脂 肪肪 烃烃 ）环环 己己 烷烷脂脂 环环 烃烃C C6 6H H6 6（ 苯苯 ）芳芳 香香 烃烃闭闭 链链 烃烃 （ 环环

3、烃烃 ）烃烃【烷烷】取完全之意，取完全之意，碳被氢完全饱和碳被氢完全饱和【烃烃】只含有只含有C、H两种元素的化合物（碳氢化合物）两种元素的化合物（碳氢化合物） 烷烃的烷烃的通式为通式为 CnH2n+2第一节第一节 烷烷 烃（烃（RHRH）u同系列：结构和性质相似，在组成上同系列：结构和性质相似，在组成上相差相差一个一个或或数个数个 CHCH2 2的一系列化合物，就是一个同系列。的一系列化合物，就是一个同系列。u系差：同系列中相邻碳数同系物分子在组成上系差：同系列中相邻碳数同系物分子在组成上相相差差一个一个 CHCH2 2基团，这种同系列中相邻化合物在组成基团，这种同系列中相邻化合物在组成上的差

4、别，称为系差。上的差别，称为系差。烷烃的系差为烷烃的系差为 CHCH2 2 ，其通，其通式为式为CnH2n+2 。u同系物：同系物：同系列中的化合物互称同系物。同系列中的化合物互称同系物。同系物同系物的结构和性质都非常相似。的结构和性质都非常相似。 一、烷烃的通式和构造异构一、烷烃的通式和构造异构1、相关概念、相关概念2、构造异构、构造异构u同分异构体：同分异构体：分子式相同分子式相同，而，而结构和性质不同结构和性质不同的化合物，的化合物，互称同分异构体。互称同分异构体。u同分异构现象：把同分异构现象：把产生同分异构体的这种现象产生同分异构体的这种现象称为同分异称为同分异构现象。构现象。例：写

5、出分子式为例：写出分子式为C4H10的化合物。的化合物。CH3CHCH3CH3CH3 -CH2 -CH2 -CH3正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷2 甲基甲基 丙烷丙烷构造异构构造异构：由于分子中：由于分子中原子相互连接的原子相互连接的顺序不同顺序不同而引起的异而引起的异构。构。 一、烷烃的通式和构造异构一、烷烃的通式和构造异构( (一一) ) 烷基的概念烷基的概念 二、烷烃的命名二、烷烃的命名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、叔氢原子伯（伯（ 1）仲（仲（2）叔（叔（ 3）季（季（ 4） 分别与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，则相分别与伯、仲、叔碳原子相连的氢原

6、子，则相应称为应称为伯、仲、叔氢原子伯、仲、叔氢原子。OOOO4321CCCCCCCHCCCCH2CCH3CCCHHHHHCCH3HCCH3CH3CH31 1碳碳原原子子2 2碳碳原原子子3 3碳碳原原子子4 4碳碳原原子子 二、烷烃的命名二、烷烃的命名2、烷基（、烷基（ R ）烷基烷基：烷烃分之中：烷烃分之中去掉一个氢原子而剩下的原子团去掉一个氢原子而剩下的原子团。RHR名称 缩写CH3HCH3甲基 MeCH3CH2HCH3CH2乙基 Et(Methyl)(Ethyl)CH3CH2CH2HCH3CH2CH2正丙基(Propyl)PrCH3CHCH3异丙基(Isopropyl)i-Pr 二、烷

7、烃的命名二、烷烃的命名R HR名称 缩写CH3CH2CH2CH2H CH3CH2CH2CH2正丁基(Butyl)BuCH3CH2CHCH3仲丁基(sec-Butyl)s-BuCCH3CH3CH3叔丁基(tert-Butyl)t-BuCH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3异丁基(iso-Butyl)i-Bu 二、烷烃的命名二、烷烃的命名（二）烷烃的命名（二）烷烃的命名1、普通命名法、普通命名法 C4H10 C10H22 C11H24 C20H42丁烷丁烷癸烷癸烷十一烷十一烷二十烷二十烷 A A、 按烃中的碳原子数叫按烃中的碳原子数叫“某烷某烷”，C C1010及及C C1010以下以下用用

8、“天干天干” （甲甲、乙乙、丙丙、丁丁、戊戊、己己、庚庚、辛辛、壬壬、癸癸）数表示）数表示，C C1010以上以上就就直接用中文数字直接用中文数字“十一、十二十一、十二”等表示。等表示。 B、 在习惯命名法中，为了区别异构体：在习惯命名法中，为了区别异构体： 不含支链的直链叫不含支链的直链叫“正某烷正某烷”。 含有一个支链形如含有一个支链形如 含有两个支链形如含有两个支链形如CHCH3CH3CCH3CH3CH3，叫，叫“异某烷异某烷”。，叫，叫 “新某烷新某烷”。 二、烷烃的命名二、烷烃的命名缺点缺点：C C原子数较少时可以采用，原子数较少时可以采用，若若C C数较多、支链数较多、支链较多，则

9、无法命名。较多，则无法命名。正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新戊烷CCH3CH3CH3CH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3例：例： 写出写出C5H12的三个同分异构体，并用普通命的三个同分异构体，并用普通命名法命名。名法命名。 二、烷烃的命名二、烷烃的命名2、系统命名法（、系统命名法（IUPAC法法） 烷烃的系统命名分直链和支链两种情况。烷烃的系统命名分直链和支链两种情况。1 1） 直链直链 直链烷烃的命名同习惯法，只是不称为直链烷烃的命名同习惯法，只是不称为“正某烷正某烷”，而，而 直接称为直接称为“某烷某烷”。例：。例：CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2C

10、HCH2 2CHCH3 3 习惯命名法习惯命名法中称为中称为正戊烷正戊烷；系统法命名系统法命名中称为中称为戊烷。戊烷。2） 含支链烷烃的命名原则含支链烷烃的命名原则 选主链或母体（选主链或母体（最长碳链最长碳链；尽可能多的支链尽可能多的支链） 主链编号主链编号 （原则原则: : A A、 取代基位次最小。取代基位次最小。 B B、 较小基团有较小位次较小基团有较小位次） 书写名称（基团书写名称（基团先小后大先小后大，按，按次序规则次序规则确定确定; ;相同基相同基 团合并团合并） 二、烷烃的命名二、烷烃的命名次序规则：次序规则：n 取代基中取代基中与母体相连与母体相连的原子，按的原子，按原子序

11、数大小原子序数大小排列，排列，原子序数较大原子序数较大者为者为较大基团较大基团，如：，如：-F -N, -Br -F -N, -Br -ClCl；n 若连在主体上的第一原子的原子序数相同，则比较连若连在主体上的第一原子的原子序数相同，则比较连在第一原子上的第二原子在第一原子上的第二原子( (原子序数原子序数) )，以此类推，直到，以此类推，直到比出大小。比出大小。 CH3CHCH3CHCH3CH3CH2CCH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH2 二、烷烃的命名二、烷烃的命名CHCHCH CH2CH2CH3CH3CH3CH3CH CH3CH2CH32,3,5-2,3,5-三甲

12、基三甲基-4-4-丙基庚烷丙基庚烷CHCH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3987654321CH CH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3219876543 二、烷烃的命名二、烷烃的命名CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH35-5-丙基丙基-4-4-异丙基壬烷异丙基壬烷1234567893,7-3,7-二甲基二甲基-4-4-乙基壬烷乙基壬烷CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH3123475689 二、烷烃的命名二、烷烃的命名CHCHCHCH2CH

13、CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH32,5-2,5-二甲基二甲基-3-3，4-4-二乙基己烷二乙基己烷CH3CHCH2CH3CHCH2CH2CH2CH3CHCH3CH32 2，4 4，8 8三甲基壬烷三甲基壬烷CHCHCH2CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH34 4甲基甲基 3 3乙基庚烷乙基庚烷 二、烷烃的命名二、烷烃的命名（CH3）2CHCH（CH3）CH2CH32,32,3二甲基戊烷二甲基戊烷注意注意：在：在烷烃烷烃命名中，命名中，1 1位不会出现甲基位不会出现甲基，2 2位也不会出现位也不会出现乙基乙基，等等。，等等。CHCHCHCH CHCH3CH2CH3CH3CH3CH

14、3CH3CH32,3,52,3,5三甲基三甲基4 4异丙基庚烷异丙基庚烷CHCHCH2CH CH3CH3CHCH3CH2CH2CH2CH3CH3CH32-2-甲基甲基-5-5-乙基乙基-4-4-异丙基辛烷异丙基辛烷 二、烷烃的命名二、烷烃的命名 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象1、甲烷的结构、甲烷的结构 甲烷的分子为甲烷的分子为正四面体结构正四面体结构。甲烷中的四个。甲烷中的四个C-H键完全相同。键完全相同。（键角（键角10928，键长为，键长为0.109nm)。HCHHH109。280.109nm甲烷的甲烷的Kekul模型（球棒模型）模型（球棒模型）2、碳原子轨道的的、碳原子轨道的的

15、sp3杂化杂化 美国美国Linus Pauling （鲍林）提出鲍林）提出杂化轨道理论杂化轨道理论，获获19195454年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖。甲烷中碳采用。甲烷中碳采用spsp3 3杂化杂化方式。方式。激发杂化 2s 2p 2s 2p sp 2s 2p 2s 2p sp3 3杂化轨道杂化轨道a a、组成：、组成： 1/41/4的的 s s 轨道成分，轨道成分， 3/43/4的的p p 轨道成分；轨道成分；b b、能量：、能量：介于介于s s，p p轨道之间；轨道之间；c c、方向：、方向：指向四面体的四个顶点。指向四面体的四个顶点。spsp3 3杂化轨道杂化轨道基态基态激发态激发态 三

16、、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象u 电子云集中于一端，电子云集中于一端，更利于电子云间的重叠更利于电子云间的重叠，利于成利于成 键（成键能力强）键（成键能力强）。u 杂化后杂化后轨道方向改变轨道方向改变，成键时可成键时可满足化学键间最小排满足化学键间最小排斥原理斥原理，利于成键（成键能力强）利于成键（成键能力强）。sp3 杂化轨道与未杂化杂化轨道与未杂化 p 轨道的轨道的比较，比较， sp3 杂化轨道：杂化轨道：碳原子的碳原子的4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道未杂化的未杂化的3 3个个2p2p轨道轨道 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象甲烷成键的示意图甲烷成键的示意图3、烷

17、烃的结构、烷烃的结构键键：成键电子云：成键电子云沿键轴沿键轴方向以方向以“头碰头头碰头”的方式呈的方式呈 圆柱形圆柱形对称对称重叠而形成的键叫做重叠而形成的键叫做键。键。sp3-1s 键键4个个CH 键键 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象1个个C键键6个个CH键键sp3 sp3 键键sp3 1s 键键乙烷成键的示意图乙烷成键的示意图 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象 键的特点键的特点：（1）形成：）形成：“头碰头头碰头”；（2）电子云）电子云 ： 紧紧束缚在两核之间紧紧束缚在两核之间，难以激发（键比较牢固，难以激发（键比较牢固；化学性质不活泼化学性质不活泼）（3）对称性：）对称

18、性：轴对称轴对称；（4）键可以绕轴自由旋转键可以绕轴自由旋转（分子构象分子构象）。）。丁烷的丁烷的Kekul模型模型 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象4、烷烃的构象、烷烃的构象构象构象：由于：由于围绕单键旋转围绕单键旋转而引起分子中各原子而引起分子中各原子在空间的不同在空间的不同排布方式排布方式。表示方法：球棍模型（表示方法：球棍模型（形象但不方便形象但不方便）、）、透视式透视式或或Newman（纽曼）（纽曼）投影式投影式表示。表示。(1) 乙烷的构象乙烷的构象 由于由于C CC C键可以自由旋转键可以自由旋转，可产生，可产生无数个构象无数个构象。 交叉式交叉式与与重叠式重叠式是乙烷分

19、子的两种是乙烷分子的两种极限构象式极限构象式。 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象重叠式重叠式HHHHHH球棍模型球棍模型Newman投影式投影式球棍模型球棍模型HHHHHH透视式（透视式（锯架式锯架式） 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象球棍模型球棍模型Newman投影式投影式交叉式交叉式球棍模型球棍模型透视式（透视式（锯架式锯架式）HHHHHHHHHHHH 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象乙烷不同构象的能量曲线图乙烷不同构象的能量曲线图HHHHHHHHHHHHHHHHHH能量能量 (kJ.mol-1)060120旋转角度旋转角度 / ( )12.6优势构象优势构象：内能

20、最低、稳定性最大内能最低、稳定性最大的构象的构象(交叉式交叉式)。 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象(2) 丁烷的构象丁烷的构象CH3HCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HHHHHHHHHHHHHHH对位交叉式部分重叠式邻位交叉式全重叠式CH3HCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HHHHHHHHHHHHHHH对位交叉式部分重叠式邻位交叉式全重叠式优势构象优势构象 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象稳定性：稳定性：对位交叉式对位交叉式 部分交叉式部分交叉式 部分重叠部分重叠式式 全重叠全重叠式式丁烷构象能量变化示意图丁烷构象能量变化示意图 三、烷烃的结构和构象三、烷

21、烃的结构和构象思考：思考：若若正丁烷正丁烷沿沿C C1 1与与 C C2 2 之间的之间的键、键、2 2，3-3-二二甲基甲基丁烷丁烷沿沿C2与与 C3 之间的之间的键键旋转，分别旋转，分别可以写出几种典型的极限构象式？用可以写出几种典型的极限构象式？用锯架锯架式式和和NewmanNewman投影式投影式表示，并指出哪种构象表示，并指出哪种构象式为式为优势构象优势构象。 三、烷烃的结构和构象三、烷烃的结构和构象四、烷烃的物理性质四、烷烃的物理性质1 1、物态：在常温下，、物态：在常温下，C C1 1C C4 4的烷烃是气体，的烷烃是气体，C C5 5C C1616为液体为液体C C1616以上

22、为固体。以上为固体。2 2、熔点：正构烷烃的熔点（丙烷除外），、熔点：正构烷烃的熔点（丙烷除外），随分子随分子量的增加而升高量的增加而升高，且偶数碳烷烃熔点升高比奇数碳，且偶数碳烷烃熔点升高比奇数碳烷烃升高要快。（烷烃升高要快。（对称性对称性）3 3、沸点：正烷烃、沸点：正烷烃沸点随沸点随C C数增加而升高数增加而升高（色散力色散力）。）。4 4、相对密度：、相对密度：相对密度都小于相对密度都小于1 1，随分子量的增加，随分子量的增加而增加，其极限值大约在而增加，其极限值大约在0.80.8附近（附近（色散力色散力）。）。5 5、溶解度：遵循、溶解度：遵循“相似相溶原理相似相溶原理”，分子量相近

23、，分子量相近，极性相似，则易互溶。极性相似，则易互溶。同分异构体物理性质比较同分异构体物理性质比较 正戊烷异戊烷新戊烷沸点 ()36.127.99.5熔点 ()129.7159.716.6相对密度0.62620.62010.6135四、烷烃的物理性质四、烷烃的物理性质五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质取代反应：取代反应：有机物中的有机物中的H原子被其它原子或原子团取原子被其它原子或原子团取代代的反应。如的反应。如H被被卤素取代卤素取代的反应叫的反应叫卤代反应卤代反应。1、卤代反应、卤代反应 活性活性：（F2）Cl2 Br2（I2）CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl

24、2Cl2CH4：Cl210:1时，主产物是时，主产物是 CH3Cl；CH4：Cl20.26:1时，主产物是时，主产物是 CCl4。+ X2C X + HXC H氯代反应机理（氯代反应机理（自由基反应自由基反应）：）：.+ Cl2CH3Cl+CH3.Cl链引发链引发链增长链增长链终止链终止.Cl Cl2 Cl.hCH3.Cl + CH4+ HClCl2.Cl.Cl+CH3Cl+.ClCH3.CH3CH3+ CH3.CH3.在在CHCH4 4氯代反应中，氯代反应中，当当CHCH3 3ClCl达到一定浓度后达到一定浓度后，ClCl还可以与还可以与CHCH3 3ClCl反应反应，产生氯甲基自由基（，产

25、生氯甲基自由基（CHCH2 2ClCl）。五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质 只要只要ClCl2 2的量足够，反应可以一直进行下去直到生成的量足够，反应可以一直进行下去直到生成CClCCl4 4，因此因此CHCH4 4氯代时，反应得到的是氯代时，反应得到的是多个产物的混合物多个产物的混合物。CH3ClHCl+.ClCH2Cl.ClCH2Cl.CH2Cl2Cl2+2、伯、仲、叔氢的反应活性、伯、仲、叔氢的反应活性25 25 ，不同类型氢原子一卤代反应的相对活性：，不同类型氢原子一卤代反应的相对活性：氯代氯代：叔氢：仲氢：伯氢：叔氢：仲氢：伯氢=5=5：4 4：1; 1; 溴代溴代：叔氢：仲氢：

26、伯氢：叔氢：仲氢：伯氢= 1600= 1600：8282：1 1。自由基的稳定性自由基的稳定性：(CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质例：预测下面反应所生成的一氯代异构体的比例。例：预测下面反应所生成的一氯代异构体的比例。(CH3)3CCH(CH3)2Cl2,光 室温，CCl4五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质2、氧化反应、氧化反应 烷烃部分氧化成各种含氧衍生物：醇、醛、羧酸，在工烷烃部分氧化成各种含氧衍生物：醇、醛、羧酸，在工业上有应用。业上有应用。CnH2n+2 + 3n+12O2nCO2+ (n+1)H2O + 热能3、热裂反应、热裂

27、反应热裂热裂：有机化合物在：有机化合物在高温高温（400 400 ）和）和无氧条件无氧条件下发生下发生键键断裂断裂的反应的反应( (自由基反应自由基反应) )。CH3CH CH2HH400CCH3CH CH2 +CH2 CH2+ H2CH4五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质六、烷烃的来源和制法六、烷烃的来源和制法1、烷烃的来源（石油、天然气）、烷烃的来源（石油、天然气）2、烷烃的制备、烷烃的制备（1） 偶联反应偶联反应a、 Wurtz合成法（对称烷烃）合成法（对称烷烃）2RX + 2Na R R + 2NaXRX + 2Na RNa + NaXRNa + RX RR +NaXb、 Corey

28、-House合成法合成法R Li (or RMgX) 1)CuX2)RXR R(RLi + CuX RX + R2CuLi + CuX + LiX ) R2CuLi R Rc、 Kolbe 电解电解法（法（自由基氧化还原反应自由基氧化还原反应）2RCOONa + 2H2O R R +2CO2 +2NaOH + H2电解阳极阴极只适合制备只适合制备C6以下对称烷烃。以下对称烷烃。（2）还原）还原反应反应 由相应的烯烃、炔烃、醛、酮等经过还原反由相应的烯烃、炔烃、醛、酮等经过还原反应制备。应制备。五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质第二节第二节 环烷烃环烷烃学习要求：学习要求：1 1、掌握环烷烃的

29、命名；了解环的大小与其稳定性；、掌握环烷烃的命名；了解环的大小与其稳定性；2 2、理解并掌握环丙烷的结构、弯曲键及不稳定性；、理解并掌握环丙烷的结构、弯曲键及不稳定性；3 3、掌握环己烷的构象：、掌握环己烷的构象： 两种极端构象：椅式构象与船式构象两种极端构象：椅式构象与船式构象; ; 椅式构象中的椅式构象中的a a键、键、e e键；键；a a、e e键的相互转换；键的相互转换； 环己烷衍生物的优势构象。环己烷衍生物的优势构象。4 4、掌握环烷烃的化学性质及制备方法。、掌握环烷烃的化学性质及制备方法。一、一、 脂环烃的分类和命名脂环烃的分类和命名 二、二、 环烷烃的化学性质环烷烃的化学性质三、

30、三、 环丙烷的结构与张力学说环丙烷的结构与张力学说 四、四、 影响环状化合物稳定性的因素影响环状化合物稳定性的因素五、五、 环状化合物的构象环状化合物的构象 六、六、 环烷烃的立体异构环烷烃的立体异构 七、七、 环烷烃的主要来源和制法环烷烃的主要来源和制法 本节主要内容：本节主要内容：一、分类和命名一、分类和命名1 1、分类、分类饱和程度饱和程度饱和脂肪烃饱和脂肪烃( (环烷烃环烷烃) )环的数目环的数目不饱和不饱和脂肪烃脂肪烃单环烃单环烃CH3环炔烃环炔烃环烯烃环烯烃螺环烃螺环烃桥环烃桥环烃 ( (稠环烃稠环烃) )多环烃多环烃2 2、 命名命名（1 1）单环烃）单环烃命名规则命名规则： 确

31、定母体：环某烷（由环中总碳数确定）。确定母体：环某烷（由环中总碳数确定）。 编号：若环上有编号：若环上有取代基和重键取代基和重键，编号尽可能小编号尽可能小；若有不；若有不同取代基，给同取代基，给较小取代基较小的编号较小取代基较小的编号。 书写同烷烃。书写同烷烃。 对于顺反异构体：对于顺反异构体：顺式顺式（ciscis）：）：相同基团相同基团在平面的在平面的同侧同侧。反式反式（transtrans）：）：相同基团相同基团在平面的在平面的异侧异侧。1- 1-甲基甲基-2-2-乙基环戊烷乙基环戊烷一、分类和命名一、分类和命名4-4-甲基甲基- 1- 1-异丙基环己烯异丙基环己烯CH3CH3HH顺顺-

32、1,2-1,2-二甲基环丙烷二甲基环丙烷HCH3CH3H反反- 1,3- 1,3-二甲基环戊烷二甲基环戊烷CH(CH3)2CH3CH2反反-1-1-乙基乙基-3-3-异丙基环戊烷异丙基环戊烷一、分类和命名一、分类和命名（2 2）多环烃）多环烃 螺环烃（两个环螺环烃（两个环共用一个碳原子共用一个碳原子的环烷烃）的环烷烃）a a、 编号：从编号：从较小环较小环中中与螺原子相邻的一个碳原子开始与螺原子相邻的一个碳原子开始，经小环到螺原子经小环到螺原子，再沿大环再沿大环到所有环碳原子。到所有环碳原子。 b b、命名：根据成环碳原子的总数称为螺某烷，在、命名：根据成环碳原子的总数称为螺某烷，在方括号方括

33、号中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目（中标出各碳环中除螺碳原子以外的碳原子数目（小小的数目的数目排排前前，大大的排的排后后），其它同烷烃的命名。），其它同烷烃的命名。 螺螺2 2 . . 4 4庚烷庚烷12345675-5-甲基甲基-1-1-溴螺溴螺33. . 4 4辛烷辛烷一、分类和命名一、分类和命名578123461,6-1,6-二甲基螺二甲基螺3.43.4辛烷辛烷c c、编号、编号 从从一桥头碳开始一桥头碳开始，沿，沿最长桥最长桥的桥到的桥到另另一桥头一桥头；再沿；再沿次长桥次长桥到到开始的桥头碳开始的桥头碳，最短的桥最后编最短的桥最后编号号；没有通过没有通过的桥头碳的桥头碳用数字

34、表明其位置用数字表明其位置。 a a、确定环的个数、确定环的个数 把桥环烃变为开链烃时，需要断裂把桥环烃变为开链烃时，需要断裂 C-CC-C的数目。的数目。 桥（稠）环烃（桥（稠）环烃（多个环多个环共用共用两个或多个碳原子两个或多个碳原子）b b、确定桥头碳、确定桥头碳 一般是一般是分支最多的碳分支最多的碳。 1234567桥头碳7 7，7-7-二甲基二环二甲基二环2.2.12.2.1庚烷庚烷 一、分类和命名一、分类和命名CH2C CH2CHCH2CH3CH2CH2CHH3CCH(CH3)CH21234567891,9-1,9-二甲基二甲基-3-3-乙基二环乙基二环4.2.14.2.1壬烷壬烷

35、12345672,7,7-2,7,7-三甲基二环三甲基二环2.2.12.2.1庚烷庚烷ClCl12345677,7-7,7-二氯二环二氯二环4.1.04.1.0庚烷庚烷一、分类和命名一、分类和命名12345678二环4.2.0-6-辛烯123456二环2.2.0己烷12345678910三环3.3.1.13,7庚烷123456二环2.2.0己烷12345678910三环3.3.1.13,7庚烷三环三环3.3.1.13.3.1.13,73,7 癸烷癸烷一、分类和命名一、分类和命名二、环烷烃的化学性质二、环烷烃的化学性质1 1、普通环的性质、普通环的性质 CH3Br2Cl2300光BrClCH3H

36、BrHClCH3CH3Br2/CCl4BrBrO3H2O/ZnCH3-C-CH2CH2CH2CHOO1mol Cl2500CH3ClClCH3主次CH3CH3Br2/CCl4BrBrO3H2O/ZnCH3-C-CH2CH2CH2CHOO1mol Cl2500CH3ClClCH3主次CH3HClCH3ClCH3Cl1，4-加成1，2-加成（主）CH3H2/NiCH3HBrCH3BrCOOHCH3OKMnO4Br2CH3BrBr二、环烷烃的化学性质二、环烷烃的化学性质2 2、小环烷烃（三、四元环）的特性反应、小环烷烃（三、四元环）的特性反应 H2Ni40CH3CH2CH3室 温Br2BrCH2CH

37、2CH2Br1）浓）浓H2SO4 2）H2O/H+ CH3CH2CH2OHCH3CH2CH2IHI不反应不反应KMnO4/H2O（区别于烯、炔区别于烯、炔）CH=CCH3CH3KMnO4COOHCH3CH3C=O因此，可用因此，可用高锰酸钾高锰酸钾溶液来区别溶液来区别烯烃烯烃与与环丙烷衍生物环丙烷衍生物 。二、环烷烃的化学性质二、环烷烃的化学性质不对称环丙烷加不对称环丙烷加 HX HX 的规律：的规律： 开环位置开环位置 在在含氢最多含氢最多与含氢与含氢最少最少的两个的两个碳之间。碳之间。 氢加在含氢较多的碳原子上。氢加在含氢较多的碳原子上。+HBrCH3CCH3BrCHCH3CH3（主）（主

38、）（碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性）HICH3CHCH2CH3I（碳正离子的稳定性碳正离子的稳定性）二、环烷烃的化学性质二、环烷烃的化学性质HBrH2SO4CCHCH3CH3CH3BrCH3CCHCH3CH3CH3OSO3HCH3H2OCCHCH3CH3CH3OHCH3+H2Ni100CH3CH2CH2CH3+Br2室 温不发生加成反应不发生加成反应HBrH2SO4CCHCH3CH3CH3BrCH3CCHCH3CH3CH3OSO3HCH3H2OCCHCH3CH3CH3OHCH3二、环烷烃的化学性质二、环烷烃的化学性质三、环丙烷的结构与张力学说三、环丙烷的结构与张力学说 1 1、环丙烷的结构、

39、环丙烷的结构 环丙烷分子中碳原子之间的环丙烷分子中碳原子之间的spsp3 3杂化轨道是以杂化轨道是以弯曲键弯曲键（香蕉键香蕉键）相）相互交盖的。互交盖的。 现代物理方法测定现代物理方法测定，环丙烷分子中：，环丙烷分子中：键角键角 C-C-C = 105.5C-C-C = 105.5; H-C-H =114; H-C-H =114。 理论上：理论上：（1 1） C C为为spsp3 3杂化杂化, ,键角为键角为109.5109.5； （2 2） 三碳环，成环碳原子应共平面，内角为三碳环，成环碳原子应共平面，内角为6060。 CCHHHHHH23114105.5 环丙烷分子中存在环丙烷分子中存在较

40、大的张力较大的张力，是一个有张力的环，所以是一个有张力的环，所以易开环，易开环，发生加成反应发生加成反应 。 2 2、 拜尔）张力学说（拜尔）张力学说（18851885年）要点：年）要点： 形成环的碳原子都在同一平面上，并排成正多边形。形成环的碳原子都在同一平面上，并排成正多边形。 正常正常C-CC-C键之间夹角为键之间夹角为109.5109.5，环中，环中C-CC-C键之间夹角为了键之间夹角为了保持保持109.5109.5，环中的键角要扩张或压缩，从而产生张力环中的键角要扩张或压缩，从而产生张力。 键角变形程度越大，张力越大。键角变形程度越大，张力越大。 张力使环的稳定性降低，张力越大，环的

41、反应性越大。张力使环的稳定性降低，张力越大，环的反应性越大。不足之处不足之处：成环的碳原子在同一平面内不正确成环的碳原子在同一平面内不正确。 角张力角张力：任何与正常键角的偏差引起分子的张力。：任何与正常键角的偏差引起分子的张力。 这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。 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。 在两个在两个SPSP3 3 碳原子之间，任何碳原子之间，任何与稳定构象交叉式的偏差与稳定构象交叉式的偏差，都会使稳定性下降，都会使稳定性下降，引起扭转张力引起扭转张力。三、环丙烷的结构与张力学说三、环丙烷的结构与张力学说

42、 四、四、影响环状化合物稳定性的因素影响环状化合物稳定性的因素1 1、张力（角张力、扭转张力）；、张力（角张力、扭转张力）；范德华斥力称为范德华张力或空间张力。范德华斥力称为范德华张力或空间张力。3 3、偶极、偶极- -偶极之间的相互作用偶极之间的相互作用 如：如： 氢键氢键。2 2、范德华张力（引力、斥力）；、范德华张力（引力、斥力）；1 1、小于、小于6 6个碳的环状化合物的构象个碳的环状化合物的构象五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象环丁烷的构象（环丁烷的构象（蝶式蝶式） 环丙烷的构象环丙烷的构象HHHHHHH0.05nm环戊烷的构象（环戊烷的构象（信封式信封式）2 2、环己烷的构象

43、、环己烷的构象 （椅式和船式椅式和船式，两种极限构象），两种极限构象）椅式椅式 船式船式五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象船式船式（1 1）船式构象（）船式构象（不稳定，不稳定，存在扭转张力和非键张力）存在扭转张力和非键张力）Kekul模型模型Stuart模型（比例模型）模型（比例模型）五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象CH2CH2HHHHHHHH415632船式构象的船式构象的Newman投影式投影式注：注： a a、C1与与C4上上2 2个个H原子间原子间的距离为的距离为0.18nm（小于其范德（小于其范德华半径华半径0.24nm），有排斥力，），有排斥力，即存在即存在非键张力

44、非键张力。 b b、C2与与C3、 C5与与C C6 6之间的之间的C-H键处于全重叠式，存在键处于全重叠式，存在扭转扭转张力张力 。123456HHHHHHHHHHHH五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象椅式椅式 （2 2）椅式构象（）椅式构象（稳定，稳定，无张力，无张力，优势构象优势构象 ）Kekul模型模型Stuart模型（比例模型）模型（比例模型）五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象CH2CH2HHHHHHHH145362椅式构象的椅式构象的Newman投影式投影式3HHHHHHHHHHHH12456注：注： a a、C1与与C3、 C5上上3 3个个H原子间原子间的距离为的距

45、离为0.25nm（小于其范德华半（小于其范德华半径径0.24nm），没有排斥力，故），没有排斥力，故不存不存在非键张力在非键张力。 b b、C2与与C3、 C5与与C C6 6之间的之间的C-H键键处于交叉式，处于交叉式，也不存在扭转张力也不存在扭转张力 。五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象椅式构象和船式构象可以相互转变：椅式构象和船式构象可以相互转变：0.25 nm1234560.18 nm123456(3)(3)直立键（直立键（a a键）与平伏键（键）与平伏键（e e键）键）HHHHHH0.250nm 凡与通过分子中心的假凡与通过分子中心的假想想垂直轴平行垂直轴平行的的C CH H键键, ,称为称为直立键（直立键（a a键）键）五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象HHHHHH凡凡与垂直轴成与垂直轴成109109。2828的的C CH H键称为平伏键（键称为平伏键（e e键）。键）。 HHHHHHHHHHHH环己烷的直立键和平伏键平伏键直立键对称轴五、环状化合物的构象五、环状化合物的构象HHHHHH对称轴HHHHHHHHHHHHHHHHHHae对称轴ae键键键键两个椅式构象的互相转变 室温时，环己烷的椅式构象可通过室温时，环己烷的椅式构象可通过C-CC-C键键的的转动转动（而（而不是碳碳键的断裂不是碳碳键的断裂），使原来的），使原来的a a键变成了键变成了e e键键，