二章节烷烃和环烷烃课件

1、第二章 烷烃和环烷烃P119烃 hydrocarbons 只含有碳和氢两种元素的化合物烃脂肪烃aliphatic hydrocarbon饱和烃烷烃不饱和烃脂环烃 alicyclic hydrocarbon芳香烃aromatic hydrocarbon苯型芳香烃非苯型芳香烃烯烃炔烃链烃环烃烃的主要来源： 天然气 甲烷（主要）、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷 石 油 各种烃的混合物：汽油 C5-11，煤油C11-15， 柴油 C15-18， 润滑油C16-20，石蜡C18-30， 沥青C30-40 煤 芳香烃等第一节 烷烃 Alkane一、烷烃的结构 结构特征：C为sp3杂化，各原子间以单键相连（键）。如

2、：Tetrahedral,all orbital bond angles are 109.5o.键角10928 正四面体构型 同系列（homologous series）：具有相同的组成通式和结构特征的一系列化合物同系物（homolog）：同系列中的化合物互称为同系物同系差：相邻两同系物之间的组成差别。烷烃同系物的系差为CH2 。 同系物具有相似的化学性质，但反应速率往往有较大的差异；物理性质一般随碳原子数的增加而呈现规律性变化。同系列中的第一个化合物往往具有明显的特性。烷烃分子组成可用通式CnH2n+2表示。伯碳(1)：一级碳原子,只与1个其他碳原子直接相连仲碳(2)：二级碳原子,只与2个其

3、他碳原子直接相连叔碳(3)：三级碳原子,只与3个其他碳原子直接相连季碳(4)：四级碳原子,只与4个其他碳原子直接相连伯氢(1H)：伯碳上的H仲氢(2H)：仲碳上的H叔氢(3H)：叔碳上的H不同类型的氢反应活性不一样碳原子的类型 饱和碳原子分为伯、仲、叔、季四种类型1234例如：用“正”、“异”、“新”等字区别同分异构体n-iso-neo- （正）戊烷 异戊烷 新戊烷 n-pentane isopentane neopentane烃分子中去掉一个氢原子后剩下的原子团叫做烃基（R-）常见的烷基见P24其中14C 烷基英文名称要记住（词尾“ane”改为“yl”）2. 系统命名法选主链 碳链最长，取代

4、最多编号 位次最低取代基 先小后大(优先基团后列出),同基合并 用中文小写“二、三、四”表明取代基数目，在英文名称中，基团按字母顺序先后列出，用“di、tri、tetra”表示取代基数目4-甲基-6-乙基壬烷6-ethyl-4-methylnonane2,5-二甲基-3-乙基己烷3-ethyl-2,5-dimethylhexane三、烷烃的异构现象 isomerism有机化合物的分子组成相同而结构不同的现象 同分异构现象异构现象具有相同的分子式但结构式不同的化合物称为异构体 isomer1. 碳链异构 carbon chain isomerism（P4） 随着碳原子数增加（4C以上）出现不同碳

5、链结构的构造异构体。如：戊烷有三个碳链异构体2. 构象异构 conformational isomerism（P98） 烷烃分子中成键原子可绕单键自由旋转，导致分子中原子或基团在空间的排列方式不同而产生的立体异构现象构象异构。这种空间排列方式构象 conformation（1）乙烷的构象当C-C键旋转时，可产生无数个构象有两种典型conformation：（2）正丁烷的构象有四种典型conformation：23 对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式优势构象最不稳定构象药物分子的构象与其生物活性有着密切关系。许多药物分子是以特定的构象与受体结合发挥作用。药效构象如：多巴胺是体内合成去甲

6、肾上腺素的前体，其药效构象为卤代反应机制 自由基链反应包括链引发、链增长、链终止三步。free radical reactionchain-initiating stepCl:Cl 光或热 Cl + Clchain-propagating stepCl + CH4 CH3 + HClCH3 + Cl2 CH3Cl + Clchain-terminating stepCl + Cl Cl:ClCH3 + Cl CH3ClCH3 + CH3 CH3CH3演示烷烃卤代反应的取向取代位置的选择与生成的自由基（中间体）稳定性有关各类H被取代活性：3H 2H 1H练习：预测2-甲基丁烷在室温下进行氯代反应

7、所得的一氯代物主要产物第二节 环烷烃 Cycloalkane一、环烷烃的分类和命名环烷烃单环双环多环单环环烷烃的命名（ P26 ）在相同碳数的烷烃名称前加“环”，“cyclo”例如：乙基环戊烷ethylcyclopentane1,1,4-三甲基环己烷 1,1,4-trimethylcyclohexane3-甲基-1-环己基戊烷1-cyclohexyl-3-methylpentane二、环烷烃的结构和稳定性由于几何形状上的限制，环丙烷分子虽是平面结构，但成键的电子云并不沿轴向重叠，其杂化轨道之间以弯曲方向进行部分重叠，形成弯曲键。键角与轨道的正常夹角有偏差, 造成重叠程度小, 键能下降,产生角张

8、力。容易开环环烷烃中的碳原子也是 sp3杂化，因此只有当键角接近109 28，轨道的重叠程度最大，结构也越稳定。1. 自由基取代反应环烷烃的稳定性： 环己烷 环戊烷 环丁烷 环丙烷三、环烷烃的化学性质2. 加成反应 addition reaction环丙烷的一条 键断裂，试剂中的两个原子分别加到两端催化氢化加卤素和卤化氢溴的红棕色褪去鉴别四、环烷烃的异构现象 1. 顺反异构 cis-trans isomer (P84)相同基团在异侧反式相同基团在同侧顺式顺-1,2-二甲基环丙烷 反-1,2-二甲基环丙烷练习：写出1-甲基-3-乙基环己烷的顺反异构体环烷烃环中C-C单键受环约束不能自由旋转,导致

9、产生顺反异构2. 构象异构 (P100)环己烷中C-C键的扭转可产生各种构象典型构象为椅式和船式演示 椅 式 船 式2, 35, 62, 35, 6HH优势构象椅式和船式的相互转变先画侧面椅式折线，再交上另一椅式折线，最后画 a键和e键，同碳指向相反。同类型键：邻位指向相反，间位指向相同。a键e键 环己烷椅式构象的画法取代环己烷的构象如：甲基环己烷一取代环己烷以e-取代物为优势构象稳定优势构象不稳定二取代环己烷有顺式和反式两种构型，其优势构象为e键取代基最多的构象大基团处于e键的构象构象分析见（P102）练习：写出乙基环己烷和反-1-甲基-3-异丙基环己烷 的优势构象。如：反-1，2-二甲基环己烷顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷小结1. 烷烃、环烷烃的结构：C原子sp3杂化，单键（ 键） 烷烃碳链异构、构象异构异构现象 环烷烃位置异构、顺反异构、构象