饱和烃烷烃和环烷烃

第2章饱和烃烷烃和环烷烃饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第1页!2.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构2.1.1烷烃和环烷烃的通式：烷烃CnH2n+2;环烷烃CnH2n+2同系列:这种具有同一通式,组成上相差CH2及其整倍数的一系列化合物，称为同系列。同系列中的各化合物互为同系物。CH2称为同系列的系差。饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第2页!2.1.2烷烃和环烷烃的构造异构构造异构：分子式相同而构造不同的化合物，称为构造异构体。从丁烷开始有同分异构体：正丁烷异丁烷Bp-0.5CBp-11.73C饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第3页!环烷烃的构造异构以C6H12为例：可构成六元环、五元环、四元环、三元环:饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第4页!习题2.2下列哪些化合物是同一化合物?哪些是构造异构体?饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第5页!与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子，分别称为伯、仲、叔氢原子。例标出下列化合物中的伯、仲、叔、季碳原子，并指出有多少伯、仲、叔氢原子？饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第6页!2.2.2烷基和环烷基一个烷烃和环烷烃从形式上去掉一个氢原子后剩下的基团称为烷基或环烷基．(1)某基：甲基CH3-Me乙基CH3CH2-Et（正）丙基CH3CH2CH2-n-Pr（正）丁基CH3CH2CH2CH2-n-Bu饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第7页!(4)叔某基:叔丁基(CH3)3C-t-Bu叔戊基环丙基,环丁基,环戊基,环己基饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第8页!异丁烷新庚烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第9页!(3)系统命名法IUPAC命名法,国际纯化学和应用化学联合会中国化学会1980年“有机化学命名原则”(a)选取含碳原子最多支链数目最多的碳链为主链.例：饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第10页!2,2,3-三甲基-3-乙基戊烷(3)烷基大小顺序(4)支链上还有取代基时，用括号中的数字或带撇数字来标明：例：2-甲基-5,5-二(1,1-二甲基丙基)癸烷2-甲基-5，5-二-1’，1’-二甲基丙基癸烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第11页!(1)

环上碳原子数――环某烷(2)

小的取代基为1位1-甲基-2-异丙基环戊烷1-甲基-4-异丙基环己烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第12页!1,2,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷1,7,7-三甲基二环[2.2.1]庚烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第13页!(b)螺环烷烃1.成环碳原子总数――螺某烷2.编号从小环开始，经螺原子至大环3.中括号中标出螺环上除螺原子外碳原子数目，中间用圆点隔开。螺[3.4]辛烷

6-甲基螺[4.5]癸烷

饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第14页!2.3烷烃和环烷烃的结构(1)碳原子的sp3杂化轨道1)碳原子的电子跃迁基态激发态2)碳原子的电子sp3杂化饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第15页!甲烷的四面体构型键长：0.109nm键角：10928’饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第16页!2.3.2环烷烃的结构与环的稳定性三元环最不稳定,其次是四元环,五元环、六元环及更大的一些环比较稳定(从燃烧热可看出)角张力：与正常的四面体键角的偏差引起了分子的张力，力图恢复正常键角的趋势，这种力叫作角张力。环丙烷的结构碳环键角：105.5,H-C-H键角：114，环丙烷具有一定的键的性质饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第17页!2.4烷烃和环烷烃的构象2.4.1乙烃的构象(交叉式与重叠式)透视式：(锯架式)纽曼投影式饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第18页!2.4.2丁烷的构象对位交叉式邻位交叉式部分重叠式全重叠式这种由于单键旋转而产生的异构体称为构象异构体，简称异象体．饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第19页!船式构象：C-C-C键角109.5，有两对相邻碳原子处在邻位交叉式位置：2.4.4取代环己烷的构象取代基处在平伏键的位置时，能量更低，更稳定：如甲基环己烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第20页!2.5烷烃和环烷烃的物理性质物质状态1~4碳气体；5~16碳液体；17碳以上固体2.5.1沸点由色散力决定：随碳原子数增加而升高；正烷烃的沸点高于它的异构体.2.5.2熔点分子间引力及分子的对称性决定（排列紧密）：随碳原子数增加而升高；偶数烷烃的熔点比奇数的升高的更多；对称性好的新戊烷的熔点（-17C）高于异戊烷(-160C)和戊烷(-130C)饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第21页!环烷烃的物理性质与烷烃相似P48:问题2.14(1)正丁烷的熔点和沸点都比异丁烷高．(2)正辛烷沸点更高,2,2,3,3-四甲基丁烷熔点更高。(3)庚烷的沸点较高,3,3-二甲基戊烷熔点较高饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第22页!1)卤素的反应活性F2>Cl2>Br2,I2通常不发生反应2)烷烃中各种氢的活性叔氢仲氢伯氢3)自由基的稳定性叔碳自由基仲碳自由基伯碳自由基饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第23页!反应的选择性:溴>氯>氟溴代反应时，叔、仲、伯氢相对活性为1600：82：1氯代反应因反应原料易得，在工业上得到广泛应用，如甲烷氯代，可生产氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第24页!3)链的终止饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第25页!2.6.3异构化反应化合物由一种异构体转变为另一种异构体的反应，称为异构化反应。在石油工业中具有重要的意义，将直链烷烃异构化为支链烷烃可提高汽油的辛烷值。(辛烷值大,汽油的抗爆性好)异辛烷(2,2,4-三甲基戊烷)的辛烷值为100,正庚烷的辛烷值为0.饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第26页!2.6.5小环环烷烃的加成反应(1)催化加氢三元环更易反应饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第27页!(3)加卤化氢产物符合马尔科夫尼科夫规则环的断裂发生在连接氢原子最多的碳原子和连接氢原子最少的碳原子之间饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第28页!2.7.2烷烃和环烷烃的制法(1)烯烃和芳烃加氢(2)Corey-House合成有机铜锂和有机碘化物反应(3)由卤代烃制备用锌或钠与二卤代烃反应,生成环烷烃饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第29页!同分异构体的推导：写出最长链：写出少一个碳原子的直链，把一个碳当支链，找出可能的异构体写出少二个碳原子的直链，把二个碳当两个支链，或一个支链，找出可能的异构体饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第30页!同分异构（1）构造异构1）碳架异构2）位置异构3）官能团异构（2）立体异构1）构象异构2）构型异构饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第31页!2.2烷烃和环烷烃的命名2.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子只与一个碳原子相连的碳原子称为伯碳原子，又称为一级碳原子，用1表示。与两个碳原子相连的碳原子称为仲碳原子，又称为二级碳原子，用2表示。与三个碳原子相连的碳原子称为叔碳原子，又称为三级碳原子，用3表示。与四个碳原子相连的碳原子称为季碳原子，又称为四级碳原子，用4表示。饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第32页!饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第33页!(2)异某基:异丙基(CH3)2CH-i-Pr异丁基(CH3)2CHCH2-i-Bu(3)仲某基:仲丁基s-Bu饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第34页!2.2.3烷烃的命名(1)普通命名法按碳原子的数目称：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷、十一烷、十二烷等。直链的称为正某烷，碳链一端带有两个甲基的称为异某烷，有季碳原子的称新某烷，正戊烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第35页!(2)衍生命名法按甲烷的衍生物命名，通常选择连接烷基最多的碳原子作为母体甲烷碳原子．二甲基乙基甲烷二甲基乙基异丙基甲烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第36页!(b)主链碳原子的位次编号(1)取代基位次最小。例：3-甲基己烷(2)小的取代基列前，相同的取代基合并。例：饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第37页!2.2.4环烷烃的命名(1)单环脂环烃环某烷:取代基编号最小,小的基团列前:环某烯,环某炔:官能团为1,2位,取代基尽量小:饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第38页!(2)二环脂环烃(a)桥环烷烃1.成环碳原子总数――环某烷，以二环为词头，标出环数2.编号从桥头开始，经最长的桥至另一桥头碳原子，沿次长的桥回到个桥头碳原子，最短的桥上碳原子最后编号3.中括号中从大到小依次标出桥上碳原子数目，中间用圆点隔开。饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第39页!十氢萘，二环[4.4.0]癸烷

饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第40页!2,7,7-三甲基二环[4.1.0]庚烷1,3,7-三甲基螺[4.4]壬烷饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第41页!(2)σ键的形成及其特性sp3杂化轨道：一个s轨道和三个p轨道杂化后，形成四个完全相等的杂化轨道，这种轨道称为sp3杂化轨道。烷烃分子的形成杂化轨道有更强的方向性b四个SP3杂化轨道完全等值c四个键尽可能远离在sp3杂化轨道中，每两个杂化轨道之间的夹角都是10928’饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第42页!分子模型凯库勒(球棒模型)和斯陶特(比例模型)模型烷烃的成键以乙烷为例：CH3-CH3六个C-H键为SP3-Sσ键，一个SP3-SP3

σ键饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第43页!环丁烷的构象

C-C-C键角约111.5,形如蝴蝶，上下摆动。环戊烷的构象

信封型扭曲型饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第44页!两种构象式能量差为12.6kJ/摩尔见P39图2-8乙烷不同构象的能量曲线图饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第45页!2.4.3环己烷的构象环己烷的构象椅式构象：C-C-C键角109.5,相邻碳原子的键处于邻位交叉式六个平伏键(e键)，六个直立键(a键)，并相互转换。饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第46页!当环上有二个基团时，大的基团处于平伏键的位置时，更稳定：如顺-1-甲基-4-异丙基环己烷：左式更稳定饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第47页!2.5.3相对密度分子间引力决定:随碳原子数增加而增大,接近0.782.5.4溶解度不溶于水，易溶于有机溶剂，尤其是烃类中，如石腊溶于汽油。(相似相溶的经验规律)2.5.5折射率光通过空气和介质的速度比，数值大于1，与分子被极化程度等有关。直链烷烃的折光率随碳原子数增加而增大。饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第48页!2.6烷烃和环烷烃的的化学性质特点:稳定性好,不易发生化学反应;不易发生异裂反应，仅可发生均裂反应。2.6.1自由基取代反应烷烃和环烷烃分子中的氢原子被其他原子或基团取代的反应，称为取代反应．通过自由基取代分子中的氢原子的反应,称为自由基取代反应.(1)卤化反应在光热或催化剂作用下,烷烃(环烷烃)的氢原子可被卤素取代，生成卤代烃，并放出卤化氢。饱和烃烷烃和环烷烃共56页，您现在浏览的是第49页!

1-氯-2-甲基丙烷2-氯-2-甲基丙烷64%36%活性:氯代时,叔,仲,伯氢在