華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院《有機(jī)化學(xué)》烷烴和環(huán)烷烴課件

第二章

烷烴和環(huán)烷烴重點(diǎn)：

1.烷烴、環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)、命名。

2.烷烴物理性質(zhì)的規(guī)律性。

3.烷烴及小環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)。?第二章烷烴和環(huán)烷烴?學(xué)習(xí)指導(dǎo)：如：甲烷、乙烯、丙炔、苯等

分子中只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物稱(chēng)為碳?xì)浠衔?，?jiǎn)稱(chēng)烴。根據(jù)烴分子中碳原子的連結(jié)方式，可分為：第一節(jié)烷烴

分子中的碳除以碳碳單鍵相連外，碳的其它價(jià)鍵都為氫原子所飽和的烴叫做烷烴，也叫做飽和烴。烷烴的通式：CnH2n＋2

烷烴在醫(yī)學(xué)上有廣泛地應(yīng)用例如：軟膏的基質(zhì)凡士林；用于蠟療的石蠟；密封藥丸的包衣。2.甲烷分子中碳原子的雜化方式2s

2p2s

2psp3雜化軌道C原子核外電子的排布：1s2，2s22p2

基態(tài)激發(fā)態(tài)雜化態(tài)C原子的sp3雜化雜化軌道的形狀、能量、空間結(jié)構(gòu)變化。sp3雜化參與雜化的軌道未參與雜化的P軌道雜化軌道成分形成雜化軌道數(shù)空間形狀軌道間夾角1s＋3p

0

1/4s＋3/4p4個(gè)sp3正四面體109°28′3.甲烷〔CH4〕分子的正四面體結(jié)構(gòu)C的四個(gè)sp3軌道的幾何構(gòu)型為正四面體，軌道對(duì)稱(chēng)夾角為109°28′

正四面體

甲烷分子成鍵結(jié)構(gòu)4.乙烷分子的結(jié)構(gòu)

CH3CH3乙烷的分子模型乙烷分子的軌道重疊模型5.烷烴分子中的σ鍵

甲烷分子：4個(gè)C-Hσ鍵乙烷分子：6個(gè)C-H、1個(gè)C-Cσ鍵

烷烴分子中，無(wú)論是C-C鍵，還是C-H鍵，都是σ鍵。σ鍵的特點(diǎn)：存在可以單獨(dú)存在于任何共價(jià)體系中形成成鍵軌道沿鍵軸重疊，重疊程度較大性質(zhì)

1.電子云呈柱狀，沿鍵軸對(duì)稱(chēng)分布，電子云密集于兩原子核之間。

2.成鍵兩原子可沿鍵軸作相對(duì)自由旋轉(zhuǎn)。

3.鍵能較大，鍵較穩(wěn)定。

4.電子云受核約束大，不易被極化?！捕惩之悩?gòu)現(xiàn)象結(jié)構(gòu)構(gòu)造構(gòu)型構(gòu)象1.同分異構(gòu)現(xiàn)象分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象

構(gòu)造異構(gòu)：兩種丁烷結(jié)構(gòu)上的差異是由于分子中碳原子連接方式不同而產(chǎn)生的，我們把分子式相同而構(gòu)造式不同所產(chǎn)生的同分異構(gòu)現(xiàn)象叫做構(gòu)造異構(gòu)。碳架異構(gòu)：由于碳骨架的構(gòu)造不同而產(chǎn)生的同分異構(gòu)現(xiàn)象又稱(chēng)做碳架異構(gòu)。例如：C5H12隨著分子中碳原子數(shù)目的增加，異構(gòu)體的數(shù)目明顯增加碳原子數(shù)異構(gòu)體數(shù)碳原子數(shù)異構(gòu)體數(shù)4211159531380279154，347107520366，319

試寫(xiě)出：

C6烷烴的5種異構(gòu)體；

C7烷烴的9種異構(gòu)體。2.碳、氫原子的種類(lèi)及表示方法1°：伯碳原子〔一級(jí)碳原子〕與一個(gè)碳原子相連2°：仲碳原子〔二級(jí)碳原子〕與二個(gè)碳原子相連3°：叔碳原子〔三級(jí)碳原子〕與三個(gè)碳原子相連4°：季碳原子〔四級(jí)碳原子〕與四個(gè)碳原子相連1°2°3°4°碳原子的種類(lèi)氫原子那么按其與一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)碳原子相連而分別稱(chēng)為第一、第二、第三氫原子或稱(chēng)為伯、仲、叔氫原子。氫原子的種類(lèi)有機(jī)化合物命名的根本要求：迅速、準(zhǔn)確化合物的結(jié)構(gòu)式化合物的名稱(chēng)二、烷烴的命名ˇ〔一〕普通命名法通常把烷烴稱(chēng)為“某烷〞，“某〞是指烷烴中碳原子的數(shù)目。碳原子數(shù)由1到10用：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸〔gui〕表示。碳原子數(shù)在10以上時(shí)用：十一、十二、……表示凡異構(gòu)體中直鏈烷烴叫“正某烷〞。把在碳鏈的一末端有兩個(gè)甲基的特定結(jié)構(gòu)的烷烴稱(chēng)為“異某烷〞。在五或六個(gè)碳原子烷烴的異構(gòu)體中含有季碳原子的稱(chēng)為“新某烷〞CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷新戊烷異戊烷〔二〕烷基的命名

烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子形成的一價(jià)基團(tuán)叫烷基，用R-表示。烷基的名稱(chēng)由相應(yīng)的烷烴命名。乙基異丙基異丁基丁基丙基甲基仲丁基叔丁基CH2

亞甲基CHCH3

亞乙基-CH2CH2CH2-

1，3-亞丙基CH

次甲基C-CH3次乙基〔三〕系統(tǒng)命名法〔IUPAC命名法〕我國(guó)現(xiàn)在使用的有機(jī)化學(xué)命名法是參考國(guó)際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry簡(jiǎn)稱(chēng)IUPAC)命名原那么，并結(jié)合我國(guó)的文字特點(diǎn)于1960年制定，1980年由中國(guó)化學(xué)會(huì)加以增減修訂的?有機(jī)化學(xué)命名原那么?。直鏈烷烴的系統(tǒng)命名法與普通命名法根本相同，只是不加“正〞字。例如前面普通命名法命名的“正戊烷〞用系統(tǒng)命名法命名時(shí)那么叫“戊烷〞以下重點(diǎn)討論支鏈烷烴的命名。帶有支鏈的烷烴可以視為直鏈烷烴的烷基取代衍生物。1.選主鏈

命名時(shí)選擇最長(zhǎng)碳鏈為主鏈，并以此為“母體〞。己烷

多條等長(zhǎng)碳鏈，選擇含取代基最多的碳鏈為主鏈庚烷2.編號(hào)從離取代基最近的一端開(kāi)始編號(hào)34562312456(從下開(kāi)始)(從左開(kāi)始)13.命名戊烷2-甲基丁烷2，2-二甲丙烷正戊烷新戊烷異戊烷如果含有幾個(gè)不同取代基時(shí)，取代基排列的順序，是將“次序規(guī)那么〞所規(guī)定的“較優(yōu)〞基團(tuán)列在后面。幾種烴基的優(yōu)先次序?yàn)椋?CH3)3C->(CH3)2CH->CH3CH2CH2->CH3CH2->CH3-2-甲基-4-乙基己烷例4.命名需要遵循的規(guī)那么6-丙基-4-異丙基癸烷當(dāng)主鏈上有幾個(gè)取代基，并有幾種編號(hào)的可能時(shí)，應(yīng)中選取取代基具有“最低系列〞的那種編號(hào)。所謂“最低系列〞指的是碳鏈以不同方向編號(hào)，得到兩種或兩種以上的不同編號(hào)的系列，那么逐次比較各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者，定為“最低系列〞。2，2，3，5-四甲基己烷2，3，7，7，8，10-六甲基十一烷而不是2，4，5，5，9，10-六甲基十一烷〔位號(hào)和小〕最低系列規(guī)那么不是所謂位號(hào)和最小的方法母體：名稱(chēng)〔甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸〕烷取代基：位置〔1，2，3，4……〕名稱(chēng)〔甲基、乙基……〕數(shù)目〔二、三、四……〕擺放次序〔次序規(guī)那么〕連接符號(hào)：位號(hào)與位號(hào)之間用“，〞逗號(hào)取代基與取代基之間，取代基與位號(hào)之間用“-〞半字線(xiàn)命名小結(jié)

說(shuō)明：1969年IUPAC命名法放棄了按取代基大小的次序，而按照取代基英文名稱(chēng)的第一個(gè)字母在英語(yǔ)字母中的排列次序來(lái)列出的。P18：

問(wèn)題2-1三、乙烷和正丁烷的分子構(gòu)象在常溫下，乙烷分子中碳原子可以繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)中形成無(wú)數(shù)不同的空間排列形式。由于繞單鍵〔σ鍵〕旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致分子中原子或原子團(tuán)在空間的排列方式不同，分子的這種立體形象稱(chēng)為構(gòu)象。

由于碳原子繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，乙烷分子在空間可以產(chǎn)生無(wú)數(shù)不同的構(gòu)象——我們稱(chēng)這種現(xiàn)象為構(gòu)象異構(gòu)。而在構(gòu)象異構(gòu)的過(guò)程中形成的無(wú)數(shù)不同的構(gòu)象形式，我們成為構(gòu)象異構(gòu)體。構(gòu)象異構(gòu)中的分子構(gòu)造相同，但其空間排列取向不同，因此構(gòu)象異構(gòu)是立體異構(gòu)中的一種。立體結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)包括構(gòu)造、構(gòu)型和構(gòu)象。

分子的構(gòu)造是指分子內(nèi)各原子間的成鍵方式和順序。

分子的構(gòu)型和構(gòu)象是指具有一定構(gòu)造的分子中各原子在空間的排布方式。構(gòu)型和構(gòu)象又有不同：能夠通過(guò)繞單鍵旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的屬于構(gòu)象；不能通過(guò)繞單鍵旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的屬于構(gòu)型。

乙烷分子，由于碳碳σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，因此可以有無(wú)數(shù)種構(gòu)象。但其極限構(gòu)象只有兩種：交叉式構(gòu)象和重疊式構(gòu)象。

構(gòu)象的兩種表示方法：透視式和紐曼投影式。1.乙烷分子的構(gòu)象透視式：重疊式交叉式鋸架式傘式紐曼投影式：交叉式重疊式

空間張力在非鍵合原子或基團(tuán)小于vanderWaal半徑之和時(shí)，就彼此排斥。以上構(gòu)象間存在的作用關(guān)系1.鍵合原子的σ電子對(duì)之間的相互排斥作用——扭轉(zhuǎn)張力。2.非鍵合原子或基團(tuán)之間所產(chǎn)生的相互作用——空間張力〔vanderWaal張力〕。

在乙烷分子的無(wú)數(shù)種構(gòu)象的動(dòng)態(tài)平衡混合物中，其交叉式的內(nèi)能最低，是最穩(wěn)定的構(gòu)象形式，被稱(chēng)為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。重疊式構(gòu)象內(nèi)能最高。二者內(nèi)能相差僅12.6kJ/mol。室溫時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)所提供的能量就能使乙烷各個(gè)構(gòu)象相互轉(zhuǎn)化，因而不能別離出乙烷的某一構(gòu)象異構(gòu)體。乙烷分子不同構(gòu)象的能量曲線(xiàn)2.丁烷分子的構(gòu)象丁烷的極端構(gòu)象式構(gòu)象穩(wěn)定性：全重疊式﹤局部重疊式﹤鄰位交叉式﹤對(duì)位交叉式對(duì)位交叉式是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象式全重疊式對(duì)位交叉式局部重疊式鄰位交叉式對(duì)位交叉式局部重疊式局部交叉式全重疊式局部交叉式12345123452114.6kJ/mol3.8kJ/mol22.6kJ/mol能量旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)象異構(gòu)體〔異象體、構(gòu)象體、旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體〕重疊式〔全重疊式-順疊式、局部重疊式-反錯(cuò)式〕交叉式〔對(duì)位交叉式-反疊式、鄰位交叉式-順錯(cuò)式〕扭轉(zhuǎn)張力〔構(gòu)象中σ電子對(duì)之間的相互排斥力〕空間張力〔非鍵合原子或基團(tuán)之間所產(chǎn)生的相互作用〕優(yōu)勢(shì)構(gòu)象〔能量最低，最穩(wěn)定的構(gòu)象〕構(gòu)造、構(gòu)型、構(gòu)象的概念3.幾個(gè)根本概念P22：?jiǎn)栴}2-2四、烷烴的物理性質(zhì)

物理性質(zhì)：主要是指物態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度、溶解度、折射率及光譜性質(zhì)等。有機(jī)化合物的物理性質(zhì)取決于它們的結(jié)構(gòu)和分子間作用力。1.物質(zhì)的聚集狀態(tài)

在室溫、一個(gè)大氣壓下：

C1-C4的直鏈烷烴是氣體，

C5-C17的直鏈烷烴是液體，

C18以上的直鏈烷烴是固體。

直鏈烷烴的沸點(diǎn)隨分子量的增加而有規(guī)律地升高。在同數(shù)碳原子的烷烴異構(gòu)體中，直鏈異構(gòu)體的沸點(diǎn)最高，支鏈愈多，沸點(diǎn)愈低。2.沸點(diǎn)

在同分異構(gòu)體中，隨著支鏈的增多，分子之間減小了有效接觸，使得分子間的作用力減弱，因而沸點(diǎn)降低。原因烷烴的熔點(diǎn)根本上也是隨分子量增加而升高。但含偶數(shù)碳原子的烷烴分子的熔點(diǎn)要比含奇數(shù)碳原子的烷烴的熔點(diǎn)高。熔點(diǎn)曲線(xiàn)

碳原子數(shù)

熔點(diǎn)3.熔點(diǎn)

在晶體中，熔點(diǎn)不僅與分子間的作用力有關(guān)，而且還與分子在晶格中排布的緊密度有關(guān)。分子的結(jié)構(gòu)越對(duì)稱(chēng)，其在晶格中排列越緊密，熔點(diǎn)越高。而含偶數(shù)碳原子的烷烴具有較好的對(duì)稱(chēng)性，固具有較高的熔點(diǎn)。原因原因環(huán)烷烴具有較大的剛性和對(duì)稱(chēng)性，使得分子之間的作用力較強(qiáng)，固環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比同碳數(shù)的烷烴高。環(huán)烷烴的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比同碳數(shù)的烷烴高4、溶解性溶解度一般標(biāo)準(zhǔn)

可溶解10g溶質(zhì)：易溶(室溫下,100g溶劑中)

可溶解1g溶質(zhì)：可溶可溶解0.1g溶質(zhì)：難溶相似相溶原理烷烴不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。烷烴相對(duì)密度隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而逐漸增大，但都小于1。這也是與分子間的作用力有關(guān)的。分子間作用力增大，那么分子間的距離相應(yīng)減小，所以相對(duì)密度必然增大。5．相對(duì)密度結(jié)果：E＞A＞B＞C＞D1.〔A〕正庚烷，〔B〕正己烷，〔C〕2-甲基戊烷，〔D〕2，2-二甲基丁烷，〔E〕正癸烷不參閱物理常數(shù)表，試將以下化合物按沸點(diǎn)由高到低排列成序：結(jié)果：F＞G＞E＞H＞D＞C＞B＞A2.〔A〕丙烷，〔B〕環(huán)丙烷，〔C〕正丁烷，〔D〕環(huán)丁烷，〔E〕環(huán)戊烷，〔F〕環(huán)己烷，〔G〕正己烷，〔H〕正戊烷

1.相對(duì)分子質(zhì)量；

2.直鏈高于支鏈；

3.環(huán)狀高于鏈狀。關(guān)于沸點(diǎn)上下比較的一般結(jié)論：關(guān)于熔點(diǎn)上下比較的一般結(jié)論：

1.相對(duì)分子質(zhì)量；

2.分子間的作用力；

3.分子的對(duì)稱(chēng)性。五、烷烴的化學(xué)性質(zhì)同系列中化合物具有相似的化學(xué)性質(zhì)，因此，研究一個(gè)典型化合物的性質(zhì)后，就可推測(cè)得到同系物中其它成員的性質(zhì)。所謂相似，只具有定性的意義，即指反響類(lèi)型相似，而在反響速度上，往往有較大差異。低級(jí)同系物反響速度一般較快，高級(jí)同系物在相同條件下反響較慢，甚至不反響。此外，同系物中第一個(gè)成員往往具有特殊的性質(zhì)?！惨弧撤€(wěn)定性烷烴的化學(xué)性質(zhì)很不活潑。在常溫下，烷烴與強(qiáng)酸〔硫酸、鹽酸〕、強(qiáng)堿〔氫氧化鈉〕、強(qiáng)氧化劑〔重鉻酸鉀、高錳酸鉀〕、強(qiáng)復(fù)原劑〔鋅加鹽酸、金屬鈉加乙醇〕等都不易起反響。應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室保存金屬鈉軟膏的基質(zhì)溶劑烷烴中的氫原子被其它元素的原子或基團(tuán)所替代的反響稱(chēng)取代反響。烷烴中的氫原子被鹵素取代的反響稱(chēng)為鹵代反響?！捕雏u代反響及自由基取代反響機(jī)理1.鹵代反響反響主要生成何種化合物，決定于反響物與試劑的比例、反響條件和能源的情況等諸多因素。甲烷氯代反響較難停留在一取代階段所得產(chǎn)物是氯代烷的混合物反響機(jī)理及其研究意義鏈的引發(fā)即吸收能量開(kāi)始產(chǎn)生自由基的過(guò)程鏈的引發(fā)鹵代反響機(jī)理——自由基反響2.鹵代反響機(jī)理鏈的增長(zhǎng)鏈的增長(zhǎng)即反響連續(xù)進(jìn)行的階段，其特點(diǎn)是消耗一個(gè)自由基又產(chǎn)生一個(gè)新的自由基，同時(shí)產(chǎn)生取代物鏈的終止鏈的終止即自由基相互結(jié)合，自由基消除的過(guò)程?？梢酝ㄟ^(guò)參加自由基抑制劑加以控制。

…………1.在光或熱或自由基引發(fā)劑引發(fā)下開(kāi)始或加速。2.反響分為三個(gè)階段：鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止。這種反響稱(chēng)為連鎖反響。3.反響一般不被酸、堿所催化。4.反響一旦開(kāi)始，常以很快的速率進(jìn)行連鎖反響。但當(dāng)有自由基抑制劑如酚類(lèi)等存在時(shí)，能使反響減慢或完全被抑制。自由基反響的特點(diǎn)：3.烷烴鹵代反響的活性與取向F2＞Cl2

＞

Br2

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I2氯與烷烴的反響活潑性較大，選擇性較差。各種產(chǎn)物的相比照例相差不大。鹵素與烷烴的反響活性次序?yàn)椋菏鍤洌局贇洌静畾滗宓姆错懟顫娦暂^小，選擇性較強(qiáng)，其產(chǎn)物就有主次之分。溴與烷烴分子中不同氫原子的反響活性次序?yàn)椋和闊N鹵代反響的活性與其活性中間體——烷基自由基的穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系。烷基自由基的穩(wěn)定性次序?yàn)椋菏逋榛杂苫冎偻榛杂苫儾榛杂苫睠H3〕3C·﹥〔CH3〕2CH·﹥CH3CH2·﹥CH3·自由基的穩(wěn)定性次序?qū)Ψ错懙娜∠蚝头错懙幕钚云鹬渥饔谩?.烷烴自由基的穩(wěn)定性自由基與醫(yī)學(xué)：自由基，化學(xué)上也稱(chēng)為“游離基〞，是含有一個(gè)不成對(duì)電子的原子或原子基團(tuán)。由于原子形成分子時(shí)，化學(xué)鍵中電子必須成對(duì)出現(xiàn)，因此自由基就到處奪取其他物質(zhì)的一個(gè)電子，使自己形成穩(wěn)定的物質(zhì)。我們生物體系主要遇到的是氧自由基，例如超氧陰離子自由基、羥自由基、脂氧自由基、二氧化氮和一氧化氮自由基。加上過(guò)氧化氫、單線(xiàn)態(tài)氧和臭氧，通稱(chēng)活性氧。體內(nèi)活性氧自由基具有一定的功能，如免疫和信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。但過(guò)多的活性氧自由基就會(huì)有破壞行為，導(dǎo)致人體正常細(xì)胞和組織的損壞，從而引起多種疾病。如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤。此外，外界環(huán)境中的陽(yáng)光輻射、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥等都會(huì)使人體產(chǎn)生更多活性氧自由基，使核酸突變，這是人類(lèi)衰老和患病的根源。自由基對(duì)人體的損害主要有三個(gè)方面：使細(xì)胞膜被破壞；使血清抗蛋白酶失去活性；損傷基因?qū)е录?xì)胞變異的出現(xiàn)和蓄積。自由基對(duì)人體的攻擊首先是細(xì)胞膜開(kāi)始的。細(xì)胞膜極富彈性和柔韌性，這是由它松散的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定的，正因?yàn)槿绱?，它的電子很容易喪失，因此?xì)胞膜極易遭受自由基的攻擊。一旦被自由基奪走電子，細(xì)胞膜就會(huì)失去彈性并喪失一切功能，從而導(dǎo)致心血系統(tǒng)疾病。更為嚴(yán)重的是自由基對(duì)基因的攻擊，可以使基因的分子結(jié)構(gòu)被破壞，導(dǎo)致基因突變，從而引起整個(gè)生命發(fā)生系統(tǒng)性的混亂。大量資料已經(jīng)證明，炎癥，腫瘤、衰老、血液病、以及心、肝、肺、皮膚等各方面疑難疾病的發(fā)生機(jī)理與體內(nèi)自由基產(chǎn)生過(guò)多或去除自由基能力下降有著密切的關(guān)系。炎癥和藥物中毒與自由基產(chǎn)生過(guò)多有關(guān)；克山病--硒缺乏和范可尼貧血等疾病與去除自由基能力下降有關(guān)；而動(dòng)脈粥樣硬化和心肌缺血再灌注損傷與自由基產(chǎn)生過(guò)多和去除自由基能力下降兩者都有關(guān)系。自由基是人類(lèi)健康最隱避、最具攻擊力的敵人。如何降低自由基對(duì)人體的危害呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)損害人體健康的自由基幾乎都與那些活性較強(qiáng)的含氧物質(zhì)有關(guān)，他們把與這些物質(zhì)相結(jié)合的自由基叫作活性氧自由基。活性氧自由基對(duì)人體的損害實(shí)際上是一種氧化過(guò)程。因此，要降低自由基的危害，就要從抗氧化做起。降低自由基危害的途徑也有兩條：一是利用內(nèi)源性自由基去除系統(tǒng)去除體內(nèi)多余自由基；二是開(kāi)掘外源性抗氧化劑--自由基去除劑，阻斷自由基對(duì)人體的入侵。大量研究已經(jīng)證實(shí)，人體內(nèi)本身就具有去除多余自由基的能力，這主要是靠?jī)?nèi)源性自由基去除系統(tǒng)，它包括超氧化物歧化酶〔SOD〕、過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽過(guò)氧化酶等一些酶和維生素C、維生素E、復(fù)原性谷胱甘肽、胡蘿卜素和硒等一些抗氧化劑。酶類(lèi)物質(zhì)可以使體內(nèi)的活性氧自由基變?yōu)榛钚暂^低的物質(zhì)，從而削弱它們對(duì)肌體的攻擊力。酶的防御作用僅限于細(xì)胞內(nèi)，而抗氧化劑有些作用于細(xì)胞膜，有些那么是在細(xì)胞外就可起到防御作用。這些物質(zhì)就深藏于我們體內(nèi)，只要保持它們的量和活力它們就會(huì)發(fā)揮去除多余自由基的能力，使我們體內(nèi)的自由基保持平衡。除了依靠體內(nèi)自由基去除系統(tǒng)外，還要尋找和開(kāi)掘外源性自由基去除劑，利用這些物質(zhì)作為替身，讓它們?cè)谧杂苫M(jìn)入人體之前就先與自由基結(jié)合，以阻斷外界自由基的攻擊，使人體免受傷害。在自然界中，可以作用于自由基的抗氧化劑范圍很廣，種類(lèi)極多。如，我國(guó)一些特有的食用和藥用植物中，含有大量的酚類(lèi)物質(zhì)，這些物質(zhì)的特點(diǎn)是:有著很容易被自由基奪走的電子，而它們?cè)谑ル娮雍缶蜁?huì)成為一種對(duì)人沒(méi)有傷害的穩(wěn)定物質(zhì)。中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所的專(zhuān)家歷經(jīng)八年時(shí)間從這些植物中研制出了天然抗氧化劑--自由基去除劑配方。在與卷煙廠(chǎng)技術(shù)人員合作的對(duì)動(dòng)物的急性毒性實(shí)驗(yàn)中證明，在高濃度香煙的毒害下，使用了自由基去除劑之后，小白鼠的壽命比沒(méi)有使用自由基去除劑的小白鼠的壽命明顯延長(zhǎng)，最長(zhǎng)的甚至可以延長(zhǎng)將近一倍的壽命，并且，基因癌變率大大降低。隨著對(duì)自由基研究的逐步深入，科學(xué)家們?cè)絹?lái)越清楚的認(rèn)識(shí)到，去除多余自由基的措施有益于某些疾病的預(yù)防和治療，而自由基去除劑的研究對(duì)人體健康的意義便顯的更為重大。因此，開(kāi)發(fā)和利用高效無(wú)毒的天然抗氧化劑--自由基去除劑，已成為當(dāng)今科學(xué)開(kāi)展的趨勢(shì)?？茖W(xué)家們相信，在21世紀(jì)，人類(lèi)一定能認(rèn)識(shí)和控制自由基，使我們的生命質(zhì)量再實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的飛躍。1996年起我國(guó)中科院物理研究所、北京軍事科學(xué)院等有關(guān)科研單位與北京卷煙合作開(kāi)始對(duì)自由基進(jìn)行系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)去人們一直認(rèn)為，在地球上，細(xì)菌和病毒是人類(lèi)生命的夙敵，于是，跟他們做了千百年的斗爭(zhēng)并取得了顯著的成績(jī)。直到二十世紀(jì)六十年代，生物學(xué)家從煙囪清掃工人肺癌發(fā)病率高這一現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)了自由基對(duì)人體的危害，人類(lèi)才認(rèn)識(shí)到我們還有比細(xì)菌和病毒更為兇險(xiǎn)，也更隱蔽的敵人。自由基是機(jī)體代謝過(guò)程中產(chǎn)物。正常情況下自由基的產(chǎn)生和去除是處于平衡狀態(tài)的。一旦平衡被破壞，過(guò)多的自由基就會(huì)造成對(duì)機(jī)體的傷害。維生素E、維生素C等都能有效去除體內(nèi)的氧自由基，保護(hù)機(jī)體。SOD〔超氧化物歧化酶〕也是氧自由基去除劑，主要功能是“一清四抗〞，即去除體內(nèi)多余的自由基，抗腫瘤,抗疲勞,抗病及抗衰老〞?！踩逞趸错懪c燃燒完全氧化汽油、柴油用做燃料。在催化劑的作用下，適當(dāng)控制反響條件，得到醇、醛、酮、羧酸等一系列含氧化合物。R-CH2-CH2-R＋O2MnO2R-COOH107-110℃＋＋R-COOH其它羧酸＋O2鈷催化劑150-160℃，0.8-1MPa＋局部氧化六、烷烴的主要來(lái)源石油

烷烴的主要來(lái)源是石油和天然氣，從油田中開(kāi)采出來(lái)的未加工的石油稱(chēng)原油，為紅褐色到黑色的粘稠液體，具有特殊氣味，比重一般小于1，不溶于水，是C50以下的烷烴的混合物，沸點(diǎn)從30℃～600℃，原油送入分餾塔后，各餾份隨沸點(diǎn)的不同而分開(kāi)，這一過(guò)程叫分餾。得到的不同沸點(diǎn)的組分叫餾分。

名稱(chēng)大致組成沸點(diǎn)范圍℃用途石油氣石油醚汽油溶劑油航空煤油煤油柴油機(jī)械油凡士林石蠟C1~C4C5~C6C7~C9C9~C11C10~C15C11~C16

C16~C18C10~C20C18~C22C20~C2440以下30~9060~205150~200145~245160~310180~350350以上350以上350以上燃料溶劑燃料、溶劑溶劑噴氣式飛機(jī)燃料油燈用油、燃料柴油機(jī)燃料機(jī)械潤(rùn)滑油制藥、防銹涂料制蠟燭、蠟紙等石油的分餾產(chǎn)物石油“鐵人〞王進(jìn)喜煉油廠(chǎng)天然氣天然氣是蘊(yùn)藏在地層內(nèi)的可燃性氣體，常與石油伴生，主要成份是甲烷。甲烷含量在86～99％的天然氣叫干氣；甲烷含量在75％左右、15％乙烷、5％丙烷及其它的天然氣叫濕〔天然〕氣。天然氣燃燒可放出大量的熱，可用作燃料，如液化石油氣。也可用作工業(yè)上制甲醇、乙炔等化工原料。無(wú)論石油和天然氣，都不可能在工業(yè)規(guī)模上別離出純的單一烷烴，這一般需要通過(guò)合成方法取得。第二節(jié)環(huán)烷烴

在一些藥物分子中含有脂環(huán)結(jié)構(gòu)，如利血平、凝血酸中含有環(huán)己烷。1880年以前，只知道有五元環(huán)，六元環(huán)。1883年，人們合成了三元環(huán)，四元環(huán)。1885年，A.Baeyer提出了張力學(xué)說(shuō)。

環(huán)烷烴的分子結(jié)構(gòu)比鏈烷烴排列緊密，所以，沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、密度均比鏈烷烴高。物理性質(zhì)環(huán)烴脂環(huán)烴芳烴單環(huán)芳烴多環(huán)芳烴非苯芳烴環(huán)烷烴環(huán)烯烴環(huán)炔烴單環(huán)烷烴橋環(huán)烷烴螺環(huán)烷烴集合環(huán)烷烴多苯代脂烴聯(lián)苯稠環(huán)芳烴環(huán)烴的分類(lèi)

環(huán)烷烴按分子中碳環(huán)的數(shù)目分為單環(huán)烷烴和多環(huán)烷烴兩大類(lèi)型。

分子中具有碳環(huán)結(jié)構(gòu)的烷烴稱(chēng)為環(huán)烷烴單環(huán)烷烴的通式為CnH2n一、環(huán)烷烴的分類(lèi)、異構(gòu)和命名小環(huán)〔三、四元環(huán)〕普通環(huán)〔五-七元環(huán)〕中環(huán)〔八-十二元環(huán)〕大環(huán)〔十二元環(huán)以上〕單環(huán)烷烴分類(lèi)：只有一個(gè)碳環(huán)的烷烴屬于單環(huán)烷烴。單環(huán)烷烴的異構(gòu)

從含四個(gè)碳的環(huán)烷烴開(kāi)始，除具有相應(yīng)的烯烴同分異構(gòu)體外，還有碳環(huán)異構(gòu)體。環(huán)戊烷1,1-二甲基環(huán)丙烷乙基環(huán)丙烷甲基環(huán)丁烷1,2-二甲基環(huán)丙烷如環(huán)烷烴C5H10的構(gòu)造異構(gòu)體有：?jiǎn)苇h(huán)烷烴的命名單環(huán)烷烴的命名與烷烴根本相同，只是在“某烷〞前加一“環(huán)〞字。簡(jiǎn)寫(xiě)為：甲基環(huán)戊烷1,2-二甲基環(huán)己烷1-甲基-3-乙基環(huán)己烷環(huán)烷烴假設(shè)有取代基時(shí)，它所在位置的編號(hào)仍遵循最低系列原那么。二、環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)與烷烴類(lèi)似。三元和四元環(huán)烷烴由于分子中存在張力，在化學(xué)性質(zhì)上比較活潑，它們與烯烴相似，可以發(fā)生開(kāi)環(huán)加成反響生成鏈狀化合物。1.開(kāi)環(huán)反響〔1〕催化加氫環(huán)己烷、環(huán)庚烷在此條件下不發(fā)生加氫反響?！?〕加溴環(huán)丙烷在室溫下與溴發(fā)生加成反響生成1,3-二溴丙烷。在加熱條件下環(huán)丁烷與溴發(fā)生加成反響，生成1,4-二溴丁烷。〔3〕加鹵化氫環(huán)丙烷、環(huán)丁烷與鹵化氫發(fā)生加成反響生成鹵代烷。環(huán)戊烷、環(huán)己烷不易發(fā)生反響。當(dāng)環(huán)丙烷的烷基衍生物與氫鹵酸作用時(shí)，碳環(huán)開(kāi)環(huán)多發(fā)生在連接氫原子最多和連接氫原子最少的兩個(gè)碳原子之間。氫鹵酸中的氫原子加在連氫原子較多的碳原子上，而鹵原子那么加在連氫原子較少的碳原子上。取代環(huán)烷烴開(kāi)環(huán)時(shí)在取代基最多和最少處的C—C鍵斷開(kāi)。環(huán)的反響活性次序?yàn)椋蝗h(huán)＞四元環(huán)＞五、六、七元環(huán)。2.取代反響

環(huán)戊烷、環(huán)己烷等在光或熱的作用下可發(fā)生取代反響。

環(huán)丙烷與溴在光照下反響，除生成少量取代產(chǎn)物外，主要得到的卻是加成產(chǎn)物。常溫下環(huán)烷烴與一般氧化劑不起作用，即使環(huán)丙烷也不起反響，因此可用高錳酸鉀鑒別環(huán)烷烴和烯烴。3.氧化反響

在加熱或在催化劑作用下，用空氣中的氧氣或硝酸等強(qiáng)氧化劑可以氧化環(huán)己烷。三、環(huán)烷烴的分子結(jié)構(gòu)環(huán)丙烷分子結(jié)構(gòu)

三角形內(nèi)角為60°，sp3雜化軌道夾角109.5°；成鍵軌道不能沿鍵軸方向取得最大程度重疊；環(huán)丙烷分子中角張力大，不穩(wěn)定，易開(kāi)環(huán)。

環(huán)丁烷分子結(jié)構(gòu)

蝴蝶型