2 第2章 飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴

1、1 烷烴和環(huán)烷烴的系統(tǒng)命名法；烷烴和環(huán)烷烴的系統(tǒng)命名法； 同系列和同分異構(gòu)體的概念和書寫方法；同系列和同分異構(gòu)體的概念和書寫方法； 烷烴和環(huán)烷烴構(gòu)象的表示和書寫方法；烷烴和環(huán)烷烴構(gòu)象的表示和書寫方法； 烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。 烷烴的命名、性質(zhì)烷烴的命名、性質(zhì), ,構(gòu)型和構(gòu)象；構(gòu)型和構(gòu)象； 環(huán)烷烴的命名、性質(zhì)、反應(yīng)。環(huán)烷烴的命名、性質(zhì)、反應(yīng)。第二章第二章 飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴2烴烴鏈烴鏈烴環(huán)烴環(huán)烴飽和烴飽和烴不飽和烴不飽和烴脂環(huán)烴脂環(huán)烴芳香烴芳香烴CH3CH3CH2CH2CH CH烴烴:有機化合物中只含有碳氫兩種元素有機化合物中只

2、含有碳氫兩種元素, 統(tǒng)稱為碳氫統(tǒng)稱為碳氫化合物化合物, 簡稱為烴。簡稱為烴。 “烴烴”是取碳中之是取碳中之“火火”、氫中之、氫中之“ ”組合而組合而成成, 代表碳氫化合物。代表碳氫化合物。吡啶吡啶 N衍生物32.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)2.1.1 烷烴的通式烷烴的通式1、烷烴的同系列、同系物、烷烴的同系列、同系物通式通式CnH2n+2同系列：具有一個通式，同系列：具有一個通式，結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)相似，性質(zhì)性質(zhì)相似相似 的化合物系列。的化合物系列。同系物：同系列中的各個化合物互稱同系物。同系物：同系列中的各個化合物互稱同系物。系列差：系列差：CH2稱為同系列的系列差

3、，也稱系差。稱為同系列的系列差，也稱系差。42.1.2 烷烴和環(huán)烷烴的通式烷烴和環(huán)烷烴的通式 在判斷兩個化合物是否為同系物時在判斷兩個化合物是否為同系物時, 最重要的因素最重要的因素是要考慮它們的是要考慮它們的結(jié)構(gòu)而不是分子式結(jié)構(gòu)而不是分子式。 例如例如: CH3CHO(C2H4O)乙醛乙醛, CH3COCH3(C3H6O)丙酮丙酮, CH3CH2CH2CHO(C4H8O)丁醛丁醛, 雖然通式均為雖然通式均為CnH2nO, 但并不都是同系物。但并不都是同系物。 CH3CH2OCH3CH3CH2OH非同系物非同系物2.1.1 烷烴的通式烷烴的通式52.1.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式烷烴和環(huán)烷烴的通式

4、2.1.1 環(huán)烷烴的通式環(huán)烷烴的通式1、環(huán)烷烴的通式、環(huán)烷烴的通式通式通式CnH2n6構(gòu)造式：構(gòu)造式：構(gòu)造簡式：構(gòu)造簡式：鍵線式：鍵線式：CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3CH3CH(CH3)2CH3CH2CH2CH3CH3CH3 CH CH31、構(gòu)造式的書寫方法、構(gòu)造式的書寫方法構(gòu)造：分子中原子互相連接的方式和順序。構(gòu)造：分子中原子互相連接的方式和順序。一、僅有鏈異構(gòu)，又稱碳架異構(gòu)一、僅有鏈異構(gòu)，又稱碳架異構(gòu)2.1.2 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)7CH4C2H6C3H82.1.2 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)隨碳原子數(shù)增加，異構(gòu)體數(shù)目增加隨碳原子

5、數(shù)增加，異構(gòu)體數(shù)目增加82.1.2 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)C4H10C5H12C6H14C20H42366,31923592.2 烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的命名2.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子H3CCH2CH2CH3102.2.1 伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子H3CCHCH3CH3H3CCCH3CH3CH3CH4?CHHHH不包含在伯仲叔季當中不包含在伯仲叔季當中11 一個化合物從形式上去掉一個或幾個一個化合物從形式上去掉一個或幾個H原子后原子后剩余的部分稱為剩余

6、的部分稱為“基基” ; 一個化合物分子去掉一個一個化合物分子去掉一個H 原子后得到的基團原子后得到的基團為一價基為一價基; 命名時稱為命名時稱為“某基某基” , 如如1) 一價基：一價基： CH3甲基甲基(Me) CH3CH2乙基乙基(Et) CH3CH2CH2丙基丙基(Pr) CH3CH2CH2CH2丁基丁基(Bu) 2.2.2 烷基和環(huán)烷基烷基和環(huán)烷基12異丙基異丙基(i-Pr)CH3CHCH3CH3 CH CH2HHCH3CH2CH2CH3CH2CH2CH2正丙基正丙基(n-Pr)CH3CH2 CH CH2HH正丁基正丁基(n-Bu)仲丁基仲丁基(Sec-Bu): 去仲氫去仲氫CH3 C

7、 CH2HHCH3 異丁基異丁基(i-Bu)叔丁基叔丁基(t-Bu): 去叔氫去叔氫CH3CHCH2CH3CH3CCH3CH3CH3CH2CHCH3132) 二價基：二價基： 亞甲基亞甲基CH23) 三價基：三價基： 次甲基次甲基 C H環(huán)烷基環(huán)烷基 環(huán)丙基環(huán)丙基 環(huán)丁基環(huán)丁基 環(huán)戊基環(huán)戊基 環(huán)己基環(huán)己基142.2.3 烷烴的命名烷烴的命名1、習(xí)慣命名法、習(xí)慣命名法(普通命名法普通命名法) 以分子中所含碳原子的數(shù)目以分子中所含碳原子的數(shù)目, 用用“天干天干”: 甲、乙、丙、甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸丁、戊、己、庚、辛、壬、癸和大寫數(shù)字和大寫數(shù)字十一、十二、十一、十二、二十二十等命名

8、的。等命名的。丁烷丁烷 CH3CH2CH2CH3CH3(CH2)10CH3十二烷十二烷 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3庚庚烷烷 二二十十烷烷 15 碳鏈異構(gòu)體碳鏈異構(gòu)體可以在名稱前加形容詞可以在名稱前加形容詞正、異、新正、異、新來表示。來表示。CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3 C CH3CH3 C CH2CH3CH3CH3正正戊烷戊烷 (n) 異異戊烷戊烷 (i) 新新戊烷戊烷(neo) 新己烷新己烷 正：正：直鏈化合物；直鏈化合物；異：異：由鏈端開始第二個碳上連有一個甲基；由鏈端開始第二個碳上連有一個甲基；新：新：由鏈端開始第二個碳上連

9、有兩個甲基。由鏈端開始第二個碳上連有兩個甲基。CH3CHCH3RCH3CCH3RCH3異異新新適用范圍：適用范圍：7C以下以下162、衍生物命名法衍生物命名法以甲烷為母體以甲烷為母體, 其它部分都作為取代基來命名其它部分都作為取代基來命名. (一般一般總是總是選連有烷基最多的碳原子選連有烷基最多的碳原子作為作為甲烷的碳原子甲烷的碳原子)CCH3CH3CH3CH3CCH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3四甲基甲烷四甲基甲烷二甲基正丙基異丙基甲烷二甲基正丙基異丙基甲烷173、系統(tǒng)命名法、系統(tǒng)命名法 (某烷某烷) 系統(tǒng)命名法由系統(tǒng)命名法由母體母體名稱名稱、取代基的位次取代基的位次和取代基和取

10、代基名稱名稱 共同決定。共同決定。烷烴烷烴沒有官能團沒有官能團, 最長鏈即為最長鏈即為母體母體! 根據(jù)根據(jù)IUPAC 命名原則，結(jié)合我國文字上的特點制定命名原則，結(jié)合我國文字上的特點制定183、系統(tǒng)命名法、系統(tǒng)命名法 (某烷某烷)1) 主鏈選擇主鏈選擇(母體母體): 最長鏈為主鏈最長鏈為主鏈具體命名法則：具體命名法則：CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CH3C2H5注：直鏈不一定是主鏈注：直鏈不一定是主鏈!當幾條碳鏈等長時當幾條碳鏈等長時, 則選擇取代基則選擇取代基最多最多的為主鏈。的為主鏈。192 1CH3CH2CHCHCH2CH2CH3CH3CHCHCH3CH3CH3

11、2) 主鏈編號主鏈編號: 取代基編號數(shù)最小取代基編號數(shù)最小, 從從最靠近取代基一最靠近取代基一端開始端開始。CH3CH2CHCH2CH2CH3CH3CH3CHCH2CH3C2H5CH3C CHCH2CH3CH3CH3CH3CH3CCH2CH2CH2CCHCH3CH3CH3CH3CH3CH31 2 3 4 5 63 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5 6 7 8當幾條碳鏈等長時當幾條碳鏈等長時, 則選擇取代基則選擇取代基最多最多的為主鏈。的為主鏈。20注：注：當?shù)谝粋€取代基位置不同時當?shù)谝粋€取代基位置不同時, 取代基位次取代基位次最最低低; 當?shù)谝粋€取代基位置相同當?shù)谝粋€取代基位置相同,

12、 第二個取代基位置第二個取代基位置不同時不同時, 取代基位次取代基位次最低最低; 同理得之。同理得之。正確：支鏈編號正確：支鏈編號2，3，6CH3CH2CHCHCH2CHCH3CH3CHCH3CH3CH3不正確：支鏈編號不正確：支鏈編號2，5，6 1 2 3 4 5 6 7 7 6 5 4 3 2 1213)系統(tǒng)命名：系統(tǒng)命名：系統(tǒng)命名系統(tǒng)命名取代基取代基位次位次( (取代基取代基個數(shù)個數(shù)) )取代基名稱取代基名稱 母體母體名稱。名稱。CH3CH2CHCH2CH2CH3CH31 2 3 4 5 63-甲基己烷甲基己烷CH3CHCH2CH3C2H52 13 4 53-甲基戊烷甲基戊烷CH3C C

13、HCH2CH3CH3CH3CH31 2 3 4 52, 2, 3-三甲基戊烷三甲基戊烷22CH3CH2CHCHCH2CH2CH3CH2CH3CH3CH3CCH2CH2CH2CCHCH3CH3CH3CH3CH3CH31 2 3 4 5 6 7 82,2,6,6,7-五甲基辛烷五甲基辛烷4-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷 當主鏈中包含不同取代基時當主鏈中包含不同取代基時, 取代基必須分開寫。取代基必須分開寫。小小的取代基寫在的取代基寫在前前面面, 大大的取代基寫在的取代基寫在后后面。面。23 2，6，6 三三 甲基甲基 5 乙基乙基 辛烷辛烷CH3-CH-CH2-CH2-CHC-CH2-CH3CH

14、3CH3CH3CH3CH2主鏈主鏈取代基名稱取代基名稱取代基數(shù)目取代基數(shù)目取代基位置取代基位置24烷烴的命名要訣烷烴的命名要訣:CH3CH2CHCHCH2CH3CHCH3CH3CH3CHCH3選主鏈選主鏈最長碳鏈、連取代基多最長碳鏈、連取代基多編號編號 最先碰面、先小后大最先碰面、先小后大CCCCCCCCC C-C321456CCCCCCCCCC C-C烷烴烷烴沒有官能團沒有官能團, 最長鏈即為最長鏈即為母體母體(某烷某烷)!25CH3CH2CHCHCH2CH3CH3C2H5 3 4 4 3先小后大原則先小后大原則, 不違背不違背最先碰面原則最先碰面原則CH3CH2CHCHCH2CH2CH3C

15、H3C2H5 3 4系統(tǒng)命名的三個步驟系統(tǒng)命名的三個步驟選主鏈、編號、寫全稱。選主鏈、編號、寫全稱。最應(yīng)當注意的問題最應(yīng)當注意的問題各原則的使用層次。各原則的使用層次。選主鏈的原則選主鏈的原則: 最長最長碳鏈碳鏈; 取代基多。取代基多。編號的原則編號的原則: 最先碰面最先碰面; 先小后大；先小后大；26CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH35-丙基丙基-4-異丙基壬烷異丙基壬烷1234567893,7-二甲基二甲基-4-乙基壬烷乙基壬烷CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH3123475689課課堂堂練練習(xí)習(xí)2

16、7練習(xí)：練習(xí)： 1、CH3CHCHCHCH3CH3CH3CH3(CH3)3CCH2CH2C(CH3)3(CH3CH2)2CHCHCH2CH2CH3CH3CHCH3CH3CCHCHCHCH3CH3CH3H3CCH3H3C3、2、4、2,3,4-三甲基戊烷三甲基戊烷4-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷2,2,5,5-四甲基己烷四甲基己烷2,4-二甲基二甲基-3,3-二異丙基戊烷二異丙基戊烷28CH2CCH2CH2CH2CH2CH3CH2CH2CHCH3CH3C2H5C2H53-甲基甲基-6, 6-二乙基二乙基十一烷十一烷CCCCCCCCCCC29CH3CH2CHCHCH2CHCH3CH3CH2CHC

17、H3CH3CH3765321423456715671、確定主鏈、確定主鏈: 有兩根等長的主鏈有兩根等長的主鏈, 側(cè)鏈數(shù)均為三個。側(cè)鏈數(shù)均為三個。練習(xí)2、編號、編號: 藍色編號側(cè)鏈位次藍色編號側(cè)鏈位次3,4,6; 黑色編號側(cè)鏈位次黑色編號側(cè)鏈位次2,4,5。按。按最底系列原則選黑色編號。最底系列原則選黑色編號。3、命名、命名: 2,5-二甲基二甲基-4-異丁基庚烷異丁基庚烷一長鏈側(cè)鏈位次為一長鏈側(cè)鏈位次為2,4,5; 而另一長鏈而另一長鏈側(cè)鏈位次為側(cè)鏈位次為2,4,6, 小的優(yōu)先小的優(yōu)先;30CH3 CHCH2CHCHCH2CH2CH2CH3CH3CH3CH2CHCH3CH3CCH2CH3CH3

18、1 2 31 2 3 4 5 6 7 8 9從連接從連接C開始編號開始編號CH3CH2CHCH3CH3CHCH2CH3更復(fù)雜的更復(fù)雜的(不講不講)：311) 單環(huán)烷烴單環(huán)烷烴 成環(huán)碳原子數(shù)成環(huán)碳原子數(shù), 環(huán)某烷。環(huán)上的支鏈作為取代基環(huán)某烷。環(huán)上的支鏈作為取代基, 多個取代基時要編號多個取代基時要編號(取小位次取小位次)。 較優(yōu)基團后置較優(yōu)基團后置(較大編號較大編號), 較小基前置較小基前置(較小編號較小編號) 2.2.4 環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名甲基環(huán)戊烷甲基環(huán)戊烷 1-甲基甲基-4-異丙基環(huán)己烷異丙基環(huán)己烷 CH332CH3C2H51,1,4-三甲基環(huán)己烷三甲基環(huán)己烷 1-甲基甲基-3-丙基

19、環(huán)己烷丙基環(huán)己烷 CH3CH3反反-1,4-二甲基環(huán)己烷二甲基環(huán)己烷順順-1-甲基甲基-3-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷2.2.4 環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名332) 雙環(huán)體系雙環(huán)體系 (螺環(huán)和橋環(huán)烴螺環(huán)和橋環(huán)烴) 螺環(huán)烴：螺環(huán)烴：兩個環(huán)共用一個碳原子兩個環(huán)共用一個碳原子(螺原子螺原子)。編號順序：編號順序：從小環(huán)向大環(huán)編從小環(huán)向大環(huán)編；根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為螺某烷或螺某烯螺某烷或螺某烯; 命名時：命名時：小環(huán)碳數(shù)在前小環(huán)碳數(shù)在前, 大環(huán)碳數(shù)在后（不含公用碳數(shù)）大環(huán)碳數(shù)在后（不含公用碳數(shù)）1 2 3 4 5 6 7 8 螺螺3.4辛烷辛烷 8 91 2 3 4 5 6 7 10

20、螺螺4.5-6-癸烯癸烯 螺螺a.b某烴某烴 (ab) 螺螺4.5-1,6-癸二烯癸二烯 12345673410-甲基螺甲基螺4.5-6-癸烯癸烯 總結(jié)總結(jié): 小前小前, 大后大后, 從小到大。從小到大。(螺環(huán)螺環(huán))123456781,5-二甲基螺二甲基螺3.4-6-辛烯辛烯 C H3C H376543211 , 3 - 二 甲 基 螺 3 . 5 - 5 - 壬 烯5 - 甲 基 螺 2 . 4 庚 烷7123456H3C1,3-二甲基螺二甲基螺3.5-5-壬烷壬烷 35 橋環(huán)烴橋環(huán)烴: 兩個碳環(huán)共用兩個或兩個以上碳原子。兩個碳環(huán)共用兩個或兩個以上碳原子。 根據(jù)成環(huán)碳原子總數(shù)目稱為根據(jù)成環(huán)碳

21、原子總數(shù)目稱為二環(huán)某烷二環(huán)某烷; 編號從編號從大環(huán)到大環(huán)到小環(huán)小環(huán)。方括號內(nèi)。方括號內(nèi), 大的數(shù)在前大的數(shù)在前, 小的數(shù)在后。小的數(shù)在后。二環(huán)二環(huán)a.b.c某烴某烴 (abc，a為大環(huán)碳數(shù)，為大環(huán)碳數(shù)， b為小環(huán)碳數(shù)，為小環(huán)碳數(shù)，c為橋頭碳數(shù)為橋頭碳數(shù)) 二環(huán)二環(huán)3.2.1辛烷辛烷 1 2 3 4 5 6 7 8 CH3CH3CH3CH3123456789101113123456712345678912CH3CH3CH3CH31234567891011131234567123456789122-甲基二環(huán)甲基二環(huán)4.3.0壬烷壬烷5,7,7-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán)2.2.1-2-庚烯庚烯對于相同大

22、小的環(huán)對于相同大小的環(huán), 以雙鍵位置較小為宜以雙鍵位置較小為宜 361234567891011環(huán)烴的命名關(guān)鍵是編號環(huán)烴的命名關(guān)鍵是編號應(yīng)當遵循應(yīng)當遵循的原則依次為的原則依次為: 橋環(huán)、螺環(huán)的特定橋環(huán)、螺環(huán)的特定原則原則; 官能團位置最小原則官能團位置最小原則; 取代取代基基最先碰面原則最先碰面原則; 先小后大原則。先小后大原則?？偨Y(jié)總結(jié): 大前大前, 小后小后, 從大到小。從大到小。(橋環(huán)橋環(huán))372.3 烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)2.3.1 烷烴的空間結(jié)構(gòu)烷烴的空間結(jié)構(gòu)有機化合物中有機化合物中碳是四價的碳是四價的, 烷烴烷烴中碳都是中碳都是sp3雜化。雜化。 4個個CH鍵全部為鍵全

23、部為sp31s鍵鍵1、甲烷的結(jié)構(gòu)、甲烷的結(jié)構(gòu)382、其他烷烴的空間結(jié)構(gòu)、其他烷烴的空間結(jié)構(gòu)CC: sp3sp3 鍵鍵, CH: sp31s鍵。鍵。碳原子都是碳原子都是sp3雜化雜化, 碳氫鍵和碳碳鍵都是碳氫鍵和碳碳鍵都是鍵。鍵。392.3.2 環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與環(huán)的穩(wěn)定性環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與環(huán)的穩(wěn)定性(1) 燃燒熱燃燒熱與穩(wěn)定性與穩(wěn)定性 1mol1mol化合物完全燃燒生成化合物完全燃燒生成COCO2 2和水所放出的熱量和水所放出的熱量 其大小反映分子能量的高低，可提供有關(guān)化合其大小反映分子能量的高低，可提供有關(guān)化合物穩(wěn)定性的依據(jù)物穩(wěn)定性的依據(jù) 開鏈烷烴分子每增加一個亞甲基，燃燒熱增值開鏈烷烴分子每增加一

24、個亞甲基，燃燒熱增值658.6kJ/mol658.6kJ/mol 環(huán)烷烴可看作多個亞甲基相連的化合物環(huán)烷烴可看作多個亞甲基相連的化合物 燃燒熱不象烷烴那樣有規(guī)律燃燒熱不象烷烴那樣有規(guī)律 不同環(huán)烷烴中的亞甲基單元的燃燒熱因環(huán)的大不同環(huán)烷烴中的亞甲基單元的燃燒熱因環(huán)的大小不同而有明顯差別小不同而有明顯差別40每個每個CH2的燃燒的燃燒 (KJ/mol) 每個每個CH2的燃燒熱的燃燒熱 (KJ/mol)小環(huán)小環(huán)C3C4環(huán)丙烷環(huán)丙烷 697.1環(huán)丁烷環(huán)丁烷 686.1中中環(huán)環(huán)C8 C11環(huán)辛烷環(huán)辛烷 663.8環(huán)壬烷環(huán)壬烷 664.6環(huán)癸烷環(huán)癸烷 663.6普通普通環(huán)環(huán)C5C7環(huán)戊烷環(huán)戊烷 664.0

25、環(huán)己烷環(huán)己烷 658.6環(huán)庚烷環(huán)庚烷 662.4大大環(huán)環(huán)C12 環(huán)十四烷環(huán)十四烷 658.6環(huán)十五烷環(huán)十五烷 659.0開鏈烷烴的能量，稱為張力能開鏈烷烴的能量，稱為張力能環(huán)烷烴的燃燒熱數(shù)據(jù)環(huán)烷烴的燃燒熱數(shù)據(jù)(2) (2) 張力能張力能角張力：鍵角偏離正常鍵角引起的張力角張力：鍵角偏離正常鍵角引起的張力扭轉(zhuǎn)張力：構(gòu)象是重疊式引起的張力扭轉(zhuǎn)張力：構(gòu)象是重疊式引起的張力411) 環(huán)丙烷環(huán)丙烷環(huán)丙烷上的碳原子都是飽和碳原子環(huán)丙烷上的碳原子都是飽和碳原子, 為為sp3雜化。雜化。 104 60 HH角張力角張力: 分子內(nèi)部試圖恢復(fù)正常鍵角的力。分子內(nèi)部試圖恢復(fù)正常鍵角的力。 電子云偏向環(huán)平面外側(cè)電子云

26、偏向環(huán)平面外側(cè), 容易受到親電容易受到親電試劑進攻試劑進攻, 故似烯烴進行加成反應(yīng)。故似烯烴進行加成反應(yīng)。彎曲鍵彎曲鍵115 422) 環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)丁烷和環(huán)戊烷的構(gòu)象 環(huán)丁烷環(huán)丁烷的四個碳原子不在一個平面上。的四個碳原子不在一個平面上。 半椅式信封式環(huán)戊烷可以半椅式和信封式構(gòu)象存在，環(huán)戊烷可以半椅式和信封式構(gòu)象存在， 二者的能量相差不大，二者的能量相差不大，兩種構(gòu)象可以相互轉(zhuǎn)變。這兩種構(gòu)象的角張力和扭轉(zhuǎn)張力都比兩種構(gòu)象可以相互轉(zhuǎn)變。這兩種構(gòu)象的角張力和扭轉(zhuǎn)張力都比較小，因此，環(huán)戊烷的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。但信封式構(gòu)象是優(yōu)較小，因此，環(huán)戊烷的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。但信封式構(gòu)象是優(yōu)勢構(gòu)象。勢構(gòu)象

27、。 433) 環(huán)己烷環(huán)己烷120oHHHHHHHHHHHHn 環(huán)己烷不是平面型分子環(huán)己烷不是平面型分子44 7-12C 7-12C環(huán)：沒有角張力，存在扭轉(zhuǎn)張力環(huán)：沒有角張力，存在扭轉(zhuǎn)張力 更大的環(huán)，自然界中少見更大的環(huán)，自然界中少見HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH12345612345645 由于烷烴分子中的碳原子可以以由于烷烴分子中的碳原子可以以C-C C-C 鍵鍵為軸進行旋轉(zhuǎn)，這就使得碳原子上的基團在為軸進行旋轉(zhuǎn)，這就使得碳原子上的基團在空間的相對位置隨之發(fā)生變化，產(chǎn)生不同形空間的相對位置隨之發(fā)生變化，產(chǎn)生不同形象的分子，屬于象的分子，屬于立體異構(gòu)立體異構(gòu)中的中的構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)

28、象異構(gòu)。46一、烷烴的構(gòu)象一、烷烴的構(gòu)象構(gòu)象：構(gòu)象：烷烴分子中烷烴分子中C C 單鍵單鍵可繞鍵軸可繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)自由旋轉(zhuǎn), 而而產(chǎn)生分子的中原子或基團在空間的不同排列形式。產(chǎn)生分子的中原子或基團在空間的不同排列形式。構(gòu)象異構(gòu)和構(gòu)造異構(gòu)的區(qū)別：構(gòu)象異構(gòu)和構(gòu)造異構(gòu)的區(qū)別：構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu): 原子間連接原子間連接順序和方式不同順序和方式不同。構(gòu)象異構(gòu)構(gòu)象異構(gòu): 原子間連接原子間連接順序和方式相同順序和方式相同, 在在空間的排列空間的排列形式不同。形式不同。 2.4 烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴 的構(gòu)象的構(gòu)象472.4.12.4.1乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象重疊式重疊式視角視角: 從從CC鍵軸斜方鍵軸斜方450

29、角角視角視角: 平行于平行于CC鍵軸鍵軸60060048紐曼投影式紐曼投影式:交叉式交叉式重疊式重疊式兩種構(gòu)象的穩(wěn)定性比較兩種構(gòu)象的穩(wěn)定性比較: 交叉式交叉式 重疊式重疊式2.4.1乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象0.229nm0.25nm小于兩個小于兩個H 的的范德華半徑范德華半徑(0.24nm)之和之和, 有排斥力有排斥力.4900 600 1200 1800 2400 2700 36002、CC轉(zhuǎn)動所需能量轉(zhuǎn)動所需能量10-40kJmol-1, 室溫下分子熱運室溫下分子熱運動可產(chǎn)生能量動可產(chǎn)生能量80kJmol-1。3、研究構(gòu)象異構(gòu)主要是比較各式穩(wěn)定性的差異、研究構(gòu)象異構(gòu)主要是比較各式穩(wěn)定性的差異,

30、 并并找出找出穩(wěn)定的構(gòu)象穩(wěn)定的構(gòu)象。1、構(gòu)象異構(gòu)體有無數(shù)種、構(gòu)象異構(gòu)體有無數(shù)種, 只研究其有代表性的幾種。只研究其有代表性的幾種。三點說明：三點說明：乙烷構(gòu)象的能量曲線乙烷構(gòu)象的能量曲線是由扭轉(zhuǎn)張力造成的是由扭轉(zhuǎn)張力造成的50CH3CH2CH2CH3全重疊式全重疊式鄰位交叉式鄰位交叉式部分重疊式部分重疊式對位交叉式對位交叉式大基團彼此相距越遠越穩(wěn)定大基團彼此相距越遠越穩(wěn)定51丁烷不同構(gòu)象的能量曲線圖丁烷不同構(gòu)象的能量曲線圖522、丁烷的構(gòu)象、丁烷的構(gòu)象 ：可看作乙烷的二甲基衍生物：可看作乙烷的二甲基衍生物全重疊式全重疊式對位交叉式對位交叉式H3CCH3HHHHCH3HHHHCH3CH3HHHH

31、CH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3鄰位交叉式鄰位交叉式部分重疊式部分重疊式CH3HHHHCH3鄰位交叉式鄰位交叉式部分重疊式部分重疊式53練習(xí)練習(xí)1：寫出優(yōu)勢構(gòu)象和最不穩(wěn)定構(gòu)象的紐曼投影式：寫出優(yōu)勢構(gòu)象和最不穩(wěn)定構(gòu)象的紐曼投影式(CH3)3CC(CH3)3CH3CH2CH(CH3)CHBr2優(yōu)勢優(yōu)勢構(gòu)象構(gòu)象優(yōu)勢優(yōu)勢構(gòu)象構(gòu)象最不穩(wěn)最不穩(wěn)定構(gòu)象定構(gòu)象最不穩(wěn)最不穩(wěn)定構(gòu)象定構(gòu)象542.4.3 環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷的構(gòu)象1) 環(huán)己烷的椅式結(jié)構(gòu)和船式結(jié)構(gòu)互為構(gòu)象異構(gòu)環(huán)己烷的椅式結(jié)構(gòu)和船式結(jié)構(gòu)互為構(gòu)象異構(gòu) 六個碳原子均為六個碳原子均為sp3雜化雜化, 在保持鍵角在保持鍵角10928不變不變的情況下

32、的情況下, 能以兩種不同的空間形式組成六員環(huán)。能以兩種不同的空間形式組成六員環(huán)。透視式：透視式： 椅型船型穩(wěn)定不穩(wěn)定55相鄰碳上碳氫鍵全為重疊式構(gòu)象相鄰碳上碳氫鍵全為重疊式構(gòu)象, 存在存在扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力; C1和和C4上氫原子距上氫原子距離較近離較近, 斥力較大斥力較大船式構(gòu)象不穩(wěn)定的原因：船式構(gòu)象不穩(wěn)定的原因：扭轉(zhuǎn)張力扭轉(zhuǎn)張力 由于鍵的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的斥力。由于鍵的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的斥力。船式構(gòu)象船式構(gòu)象C1與與C4碳原子上氫原子相對距離碳原子上氫原子相對距離只有只有183pm, 遠小于范德華半徑之遠小于范德華半徑之和和(248pm), 產(chǎn)生斥力。產(chǎn)生斥力。56重點掌握椅式構(gòu)象重點掌握椅式構(gòu)象 全為

33、交叉式全為交叉式; C1和和C4上氫原子上氫原子距離較遠距離較遠, 斥力較小斥力較小所有化學(xué)鍵的夾角都是所有化學(xué)鍵的夾角都是109.5 椅式構(gòu)象椅式構(gòu)象572) 直立鍵和平伏鍵直立鍵和平伏鍵 椅式構(gòu)象中的碳氫鍵可以分為兩類椅式構(gòu)象中的碳氫鍵可以分為兩類, 6個碳氫鍵與分子個碳氫鍵與分子的對稱軸平行的對稱軸平行, 叫做叫做直立鍵或直立鍵或a(axial ksil )鍵。鍵。另外另外6個個碳氫鍵指向環(huán)外碳氫鍵指向環(huán)外, 與直立鍵成與直立鍵成10928的角的角, 平伏著向環(huán)外伸平伏著向環(huán)外伸展展, 叫做叫做平伏鍵或平伏鍵或e(equatorial ,ekwt:ril )鍵。鍵。三上三下三上三下; 三

34、左三右三左三右; 三平行三平行直立鍵或直立鍵或a鍵鍵平伏鍵或平伏鍵或e鍵鍵Ring-flip在室溫下就能迅速轉(zhuǎn)環(huán)在室溫下就能迅速轉(zhuǎn)環(huán), 在轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)環(huán)的過程中環(huán)的過程中, a鍵、鍵、e鍵互變鍵互變58123456六個六個a鍵六個鍵六個e鍵鍵; 畫法畫法: 3左左3右右, 3上上3下。下。 59603) 取代環(huán)己烷的構(gòu)象取代環(huán)己烷的構(gòu)象 一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象一元取代環(huán)己烷的構(gòu)象 一元取代環(huán)己烷中，取代基占據(jù)一元取代環(huán)己烷中，取代基占據(jù)e鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。鍵的構(gòu)象更穩(wěn)定。CH3CH3室溫5% 95% HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH原因原因: a鍵上的甲基和環(huán)同一邊相鄰鍵上的甲基和環(huán)同一邊相

35、鄰的兩個的兩個a鍵氫原子距離較近鍵氫原子距離較近, 存在較存在較大的斥力。大的斥力。CHHHHHH0.255nm 0.233nm 2個個H范德華半徑之和范德華半徑之和(248pm)61CH3CH3室溫HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH99.9% C(CH3)3C(CH3)3室 溫C(CH3)3C(CH3)3室 溫空間張力空間張力 指二個非鍵合的原子或原子團在空間指二個非鍵合的原子或原子團在空間產(chǎn)生相互排斥作用力（也叫范德華張力）產(chǎn)生相互排斥作用力（也叫范德華張力）空間張力空間張力62二元取代環(huán)己烷的構(gòu)象二元取代環(huán)己烷的構(gòu)象 當有多個取代基時，書寫時在當有多個取代基時，書寫時在滿足取代

36、基的順反滿足取代基的順反異構(gòu)關(guān)系異構(gòu)關(guān)系后，后，讓盡可能多的取代基處于讓盡可能多的取代基處于e e鍵鍵。當有多個。當有多個不同的取代基時，不同的取代基時，大的取代基處于大的取代基處于e e鍵穩(wěn)定。鍵穩(wěn)定。簡言之簡言之:最大的基團盡可能在最大的基團盡可能在e鍵上鍵上盡可能多的基團在盡可能多的基團在e鍵上鍵上注意順反異構(gòu)現(xiàn)象注意順反異構(gòu)現(xiàn)象63v1,2-二取代：二取代： 優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象 CH3CH3HHC H3C H3C H3C H3C H3CH3C H3C H3C H3C H3C H3C H3C H3CH3C H3C H3CH3CH3HH等價等價在透視圖中構(gòu)型判斷在透視圖中構(gòu)型判斷: 鍵同向鍵

37、同向(同向上或向下同向上或向下)為順式為順式; 反向為反式構(gòu)型反向為反式構(gòu)型64CH3CH3室溫HHHHHHHHHCH3HHHHHHHHH HH3CHC(CH3)3C(CH3)3室 溫C(CH3)3C(CH3)3室 溫CH3C(CH3)3HH優(yōu)勢構(gòu)象優(yōu)勢構(gòu)象 65A A、烷烴具有較大的化學(xué)穩(wěn)定性，常作為溶劑、烷烴具有較大的化學(xué)穩(wěn)定性，常作為溶劑 烷烴是飽和烴烷烴是飽和烴, CC鍵和鍵和CH鍵都是比較牢固的鍵都是比較牢固的 共價鍵共價鍵(鍵鍵), 鍵能較大；鍵能較大； 分子無極性分子無極性(0), 碳和氫的電負性差別小碳和氫的電負性差別小(C: 2.5, H: 2.2), 分子中的分子中的共價鍵

38、不易極化共價鍵不易極化； 分子中分子中無官能團無官能團。 在在常溫下常溫下, 強酸、強堿、強氧化劑、強還原劑強酸、強堿、強氧化劑、強還原劑等都等都不能和烷烴起反應(yīng)。不能和烷烴起反應(yīng)。原因：原因：2.6 烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)66B B 烷烴反應(yīng)類型烷烴反應(yīng)類型CCH672.6.1 自由基取代反應(yīng)自由基取代反應(yīng) (光照光照hv或加熱或加熱) 烷烴分子中烷烴分子中氫原子被其它原子或基團取代的反應(yīng)氫原子被其它原子或基團取代的反應(yīng)。 CH4Cl2CH3ClHCl+漫射光CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2氯甲烷氯甲烷 二氯甲烷二氯甲烷 三氯甲烷三氯甲烷 四氯

39、化碳四氯化碳 1) 甲烷的氯代甲烷的氯代甲烷的氯代反應(yīng)很難停留在一氯甲烷階段甲烷的氯代反應(yīng)很難停留在一氯甲烷階段。鹵代反應(yīng)鹵代反應(yīng): 被鹵原子取代的反應(yīng)。被鹵原子取代的反應(yīng)。68CH3CH2CH3CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3Cl25Cl2, h1-氯丙烷氯丙烷(43%) 2-氯丙烷氯丙烷(57%)14:436:5721H與與2H的活性比的活性比:等價氫等價氫: 周圍環(huán)境相同的氫。周圍環(huán)境相同的氫。2) 其他烷烴的氯代其他烷烴的氯代69CH3 CHCH3CH3 Cl2, h25CH2 CHCH3CH3ClCH3 C ClCH3CH3+64%36%1H與與3H的活性比的活性比:15

40、:649:3612) 其他烷烴的氯代其他烷烴的氯代3H : 2H : 1H = 5 : 4 : 1由此得出氯代反應(yīng)氫的活性由此得出氯代反應(yīng)氫的活性:703H : 2H : 1H = 5 : 4 : 1由此得出氯代反應(yīng)氫的活性：由此得出氯代反應(yīng)氫的活性：1-氯丁烷氯丁烷(A)2-氯丁烷氯丁烷(B)AB=2 H1 H的個數(shù)活性的個數(shù)活性=614438= 27.3%= 72.7%CH3(CH2)2CH3+CH3CHCH2CH3ClCl2, h25CH3(CH2)3ClH的鹵代活性：的鹵代活性：3H 2H 1H, 或或: 叔叔H 仲仲H 伯伯H713) 其他鹵代反應(yīng)其他鹵代反應(yīng)溴代反應(yīng)溴代反應(yīng) (比氯

41、代反應(yīng)緩慢比氯代反應(yīng)緩慢)CH3CHCH3CH3 hBr2CH3CCH3CH3BrCH3CHCH2CH3Br+99%3H : 2H : 1H = 1600 : 82 : 1溴代反應(yīng)中氫的活性差別較大：溴代反應(yīng)中氫的活性差別較大：溴溴對各種氫的對各種氫的選擇性選擇性較好較好, 特別是三級氫特別是三級氫(叔氫叔氫)。 F2與烷烴反應(yīng)劇烈與烷烴反應(yīng)劇烈并放出大量熱并放出大量熱, 無法控制易爆炸無法控制易爆炸, 無價值無價值; I2的活性太低的活性太低則基本不發(fā)生反應(yīng)。則基本不發(fā)生反應(yīng)。(F2 Cl2 Br2 I2 )72 反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物所經(jīng)過的途徑或過程叫做反反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物所經(jīng)過的途徑或過程叫做

42、反應(yīng)歷程或反應(yīng)機理。應(yīng)歷程或反應(yīng)機理。 反應(yīng)機理反應(yīng)機理是在是在綜合實驗事實后提出的理論假說綜合實驗事實后提出的理論假說。如果。如果一個假說能完滿地解釋觀察到的實驗事實和新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象一個假說能完滿地解釋觀察到的實驗事實和新發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象, 同時根據(jù)這個假說所作的推斷被實驗所證實同時根據(jù)這個假說所作的推斷被實驗所證實, 它與其它有它與其它有關(guān)反應(yīng)的機理又沒有矛盾關(guān)反應(yīng)的機理又沒有矛盾, 這個假說則稱為反應(yīng)機理。這個假說則稱為反應(yīng)機理。2、鹵代反應(yīng)歷程、鹵代反應(yīng)歷程通過通過反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程可以告訴我們：可以告訴我們：反應(yīng)分幾步進行反應(yīng)分幾步進行? 反應(yīng)的活性中心在哪里反應(yīng)的活性中心在哪里?分子內(nèi)部如何

43、調(diào)整分子內(nèi)部如何調(diào)整? (包括鍵的變形、電子云分布包括鍵的變形、電子云分布 情況、鍵的破裂與形成等情況、鍵的破裂與形成等)73氯與甲烷反應(yīng)有如下的實驗現(xiàn)象：氯與甲烷反應(yīng)有如下的實驗現(xiàn)象： CH4 + Cl2 () CH4 + Cl2 () CH4 + Cl2 () 反應(yīng)很快停止反應(yīng)很快停止 CH4 + Cl2 () Cl2 + CH4 () Cl2 停止一段時間停止一段時間 ()室溫室溫暗暗高溫高溫暗暗室溫室溫hv停止停止hvhvhvhv+ CH4甲烷的鹵代反應(yīng)歷程幾點反應(yīng)事實：幾點反應(yīng)事實：文字描述文字描述1-3: 光照或加熱光照或加熱Cl2氣和氣和CH4氣混合物氣混合物, 反應(yīng)可以進行反應(yīng)

44、可以進行; 4: 光照光照CH4氣后氣后, 迅速和迅速和Cl2氣混合氣混合, 反應(yīng)不能進行反應(yīng)不能進行;5: 光照光照Cl2氣后氣后, 迅速和迅速和CH4氣混合氣混合, 反應(yīng)可以進行反應(yīng)可以進行;6: 光照光照Cl2氣氣, 延時再和延時再和CH4氣混合氣混合, 反應(yīng)不能進行。反應(yīng)不能進行。74取代反應(yīng)的反應(yīng)歷程取代反應(yīng)的反應(yīng)歷程(機理機理) 1) 甲烷的氯代反應(yīng)歷程甲烷的氯代反應(yīng)歷程 (途徑或過程途徑或過程) hCl Cl2 Cl+ CH4HCl +ClCH3+ Cl2+CH3ClCH3Cl鏈引發(fā)：鏈引發(fā)：鏈傳遞：鏈傳遞：鏈終止：鏈終止：+Cl2ClClCH3CH3CH3CH3+CH3ClCH

45、3ClCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2氯自由基氯自由基甲基自由基甲基自由基C是是sp2雜化雜化碳自由基碳自由基外層只有外層只有7個個電子電子, 是缺電子的是缺電子的, 能奪能奪取其它分子中的某原子取其它分子中的某原子形成中性分子形成中性分子, 同時產(chǎn)同時產(chǎn)生新的自由基。生新的自由基。 75甲烷氯代反應(yīng)的能量變化甲烷氯代反應(yīng)的能量變化鏈引發(fā)鏈引發(fā), 為什么不是為什么不是CH3:H光或熱光或熱CH3 + H 鏈增長鏈增長, 為什么不是為什么不是而是而是 Cl + CH4HCl + CH3Cl + CH4CH3Cl + H 離解能離解能()431HCl349CH3Cl243

46、ClCl435CH3H能量變化是反應(yīng)的基本動力能量變化是反應(yīng)的基本動力斷裂價鍵斷裂價鍵需要能量需要能量 生成價鍵生成價鍵放出能量放出能量ClCl CH3H 需要的能量越少需要的能量越少, 放出的能量放出的能量越多越多, 反應(yīng)越容易進行。反應(yīng)越容易進行。 HCl CH3Cl762) 烷烴的相對活性烷烴的相對活性H = 410 kJmol-1 H = 395.5 kJmol-1 CH3CH2CH2 HCH3CH2CH2+HCH3CHCH3+HCH3CHCH3HH = 380.7 kJmol-1 CH3CCH3+HCH3CCH3HCH3CH3CH4CH3H+H = 435 kJmol-1 生成自由基生成自由基, 所需能量越低所需能量越低, 即自由基所含能量即自由基所含能量越低越低, 故越穩(wěn)定故越穩(wěn)定, 越容易形成。越容易形成。(解離能解離能)77烷基自由基的穩(wěn)定性順序烷基自由基的穩(wěn)定性順序:（也可從相連接烷基的供電子效應(yīng)解釋）（也可從相