有機化學(xué)第二章課件王紅

其次章飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象一、烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)

烴類化合物

(Hydrocarbons)脂肪族(Aliphatic)芳香族

(Aromatic)烷烴Alkanes烯烴Alkenes炔烴Alkynes脂環(huán)烴CyclicAliphatic一、烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)1.

烷烴和環(huán)烷烴的通式

a.

烷烴(Alkane)CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3………烷烴的通式：CnH2n＋2b.環(huán)烷烴(Cycloalkane)

環(huán)烷烴的通式：CnH2n2.

烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)一、烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)a.烷烴：C4H10:同分異構(gòu)體:

分子式相同，而結(jié)構(gòu)不同的化合物。碳架異構(gòu):

碳骨架不同引起的構(gòu)造異構(gòu)。構(gòu)造異構(gòu)體:

分子式相同，原子間互相連接的次序(構(gòu)造)不同。

異構(gòu)體(isomers)一、烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)一、烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)b.

環(huán)烷烴：與烷烴類似，但比烷烴困難C5H10:異構(gòu)現(xiàn)象是造成有機化合物數(shù)目龐大的原因之一其次章飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象二、烷烴和環(huán)烷烴的命名1.

伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子2.

烷基和環(huán)烷基二、烷烴和環(huán)烷烴的命名

烷烴和環(huán)烷烴分子從形式上去掉一個氫原子后剩余的部分分別稱為烷基和環(huán)烷基(alkylandcycloalkyl)。R-正烷基：去掉直鏈烷烴末端氫原子所得的烷基。命名時用“正”或“normal”的第一個字母“n”表示。仲烷基：去掉一個仲氫原子所得烷基用“仲”或“secondary”的前三個字母“sec”表示。叔烷基：去掉一個叔氫原子所得烷基叫叔烷基。用“tertiary”的前一個字母“t”表示。異烷基：鏈端倒數(shù)其次位碳原子上帶有一個甲基支鏈。用“isom-eric”的前一個字母“i”表示。二、烷烴和環(huán)烷烴的命名二、烷烴和環(huán)烷烴的命名烷基的通式：CnH2n+1環(huán)烷基的通式：CnH2n-1烷烴分子從形式上去掉兩個氫原子后剩余的基團稱為亞烷基二、烷烴和環(huán)烷烴的命名3.

烷烴的命名(1).一般命名法正（n）——表示直鏈烷烴異（i）——表示鏈端第二位C原子上

帶有一個甲基。新（neo）——表示鏈端第二位C原子

上帶有兩個甲基

二、烷烴和環(huán)烷烴的命名(2).衍生物命名法

將烷烴看作是甲烷的烷基衍生物。1.選擇連有烷基最多的C原子作為甲烷的C原子，而把與此C原子相連的基團作為甲烷H原子的取代基。2.取代的烷基按大小排列，簡單在前，復(fù)雜在后，相同合并。

二、烷烴和環(huán)烷烴的命名原則：二、烷烴和環(huán)烷烴的命名(3).

系統(tǒng)命名法(CCS)有機化合物最常用的命名法是IUPAC（InternationlUnionofPureandAppliedChemistry),國際純粹化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會系統(tǒng)命名法。構(gòu)型+取代基+母體R,S;Z,E取代基位置號+個數(shù)+名稱官能團位置號+名稱(有多個取代基時，中文按依次規(guī)則確定次序，小的在前；英文按英文字母依次排列)(沒有官能團時不涉及位置號)二、烷烴和環(huán)烷烴的命名a.選主鏈選擇連續(xù)的最長的取代基最多的碳鏈為主鏈，按主鏈的碳數(shù)定為“某烷”。（如果兩條主鏈的長度一樣，則選擇旁支多的為主鏈)b.

編序號從靠近支鏈較近的一端為主鏈依次編號；如果兩個支鏈靠近碳鏈的兩端一樣近，則應(yīng)從較為靠近第二支鏈一端為主鏈編號。二、烷烴和環(huán)烷烴的命名

“最低系列”是指當(dāng)碳鏈以不同方向編號，得到兩種或兩種以上不同的編號序列時，則順次逐項比較各序列的不同位次，首先遇到位次最小者，定為“最低系列”。

二、烷烴和環(huán)烷烴的命名簡單取代基的編號最小二、烷烴和環(huán)烷烴的命名二、烷烴和環(huán)烷烴的命名4.

環(huán)烷烴的命名二、烷烴和環(huán)烷烴的命名依據(jù)分子中環(huán)的數(shù)目，可分為單環(huán)脂環(huán)烴、二環(huán)脂環(huán)烴和多環(huán)脂環(huán)烴。(1)

單環(huán)環(huán)烷烴的命名以碳環(huán)作為母體，環(huán)上側(cè)鏈作為取代基，名字前面加環(huán)字(cyclo)。環(huán)上碳原子的編號依次，按“最低系列”使取代基編號最小,“較優(yōu)”基團以較大的編號，。二、烷烴和環(huán)烷烴的命名1-甲基-2-乙基環(huán)己烷1,1-二甲基-3-異丙基環(huán)戊烷3-甲基-4-環(huán)丁基庚烷二、烷烴和環(huán)烷烴的命名(2)

二環(huán)環(huán)烷烴的命名二環(huán)脂環(huán)烴依據(jù)環(huán)的連接方式可分為以下四種類型：聯(lián)環(huán)烴：兩個環(huán)彼此以單鍵（或雙鍵）干脆相連。螺環(huán)烴：兩個環(huán)共用一個碳原子。稠環(huán)烴：兩個環(huán)共用兩個相鄰的碳原子。橋環(huán)烴：兩個環(huán)共用兩個不干脆相連的碳原子。都有兩個橋頭碳原子和三條連在橋頭上的“橋”a.橋環(huán)烴：二、烷烴和環(huán)烷烴的命名命名：根據(jù)組成環(huán)的碳原于總數(shù)命名為“某烷”，加上詞頭“雙環(huán)”。b.再把各“橋”所含的碳原子的數(shù)目(橋頭碳原子除外)，按由大到小的次序?qū)懺凇半p環(huán)”和“某烷”之間的方括號里，數(shù)字用

圓點分開。c.環(huán)上碳原子編號則從一個橋頭碳原子開始，先編最長的橋至第二個橋頭；再編余下的較長的橋，回到第一個橋頭，最后編最短的橋。而編號的順序以“最低系列”為原則。雙環(huán)庚烷雙環(huán)[4.1.0]庚烷3,7,7-三甲基雙環(huán)[4.1.0]庚烷8,8-二甲基雙環(huán)[3.2.1]辛烷二、烷烴和環(huán)烷烴的命名二、烷烴和環(huán)烷烴的命名b.螺環(huán)烴：兩個碳環(huán)共用一個碳原子（螺原子）的化合物。

a.根據(jù)組成環(huán)的碳原子總數(shù)，命名為“某烷”，加上詞頭“螺”。命名：c.環(huán)上有取代基時，碳原子的編號是從連接在螺原子上的個碳原子開始，先編較小的環(huán)，且使取代基編號最小，然后經(jīng)過螺原子再編第二個環(huán)。b.再把連接于螺原子的兩個環(huán)的碳原子數(shù)目，按由小到的次序?qū)懺凇奥荨焙汀澳惩椤敝g的方括號里，數(shù)字用圓點分開。螺庚烷螺[2.4]庚烷5-甲基螺[2.4]庚烷二、烷烴和環(huán)烷烴的命名二、烷烴和環(huán)烷烴的命名其次章飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)1.σ鍵的形成及其特性

原子軌道沿核間聯(lián)線(鍵軸)相互交蓋，形成對鍵軸呈圓柱形對稱的軌道，稱為σ軌道。σ軌道上的電子稱為σ電子。σ軌道構(gòu)成的共價鍵稱為σ鍵。

在甲烷分于中，已知碳原子為sp3雜化，C—Hσ鍵是由碳原子的sp3雜化軌道與氫原子的1s軌道在對稱軸的方向交蓋而成。

碳為SP3雜化，C-Hσ鍵，鍵角109o28′烷烴：在乙烷分子中，C—Hσ鍵也是由碳原子的sp3雜化軌道與氫原于的1s軌道在對稱軸的方向交蓋而成。C—Cσ鍵是由兩個碳原子各以一個sp3雜化軌道在對稱軸的方向交蓋而成三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)甲烷

(methane)乙烷

(ethane)

其他烷烴上碳原子所連接的四個原子或原子團并不完全相同，因此每個碳上的鍵角并不完全相同。除乙烷外，烷烴分子的碳鏈并不排布在同一條直線上，而是曲折地排布在空間。三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)異庚烷

(isoheptane)2.

環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與環(huán)的穩(wěn)定性三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)(1)燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性燃燒熱：1mol

化合物完全燃燒生成

CO2和H2O

所放出的熱量。燃燒熱大，分子能量高，穩(wěn)定性?。蝗紵裏嵝?，分子能量低，穩(wěn)定性大三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)環(huán)烷烴比開鏈烷烴具有較高的能量

環(huán)越小，分子越不穩(wěn)定

環(huán)己烷是個無張力環(huán)

環(huán)己烷和C12以上的大環(huán)化合物都是很穩(wěn)定的化合物。結(jié)論：(2)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)環(huán)烷烴：=>

碳為SP3雜化，彎曲鍵(bentbonds).

105.50角張力：鍵角偏差引起的張力。Baeyer

張力學(xué)說：脂環(huán)烴的不穩(wěn)定性源于這種角張力，因此分子幾何內(nèi)角偏離109.5o越多，角張力越大，分子越不穩(wěn)定。三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)Baeyer錯在何處？幾何內(nèi)角的計算是基于分子的共平面性，事實上不是共平面三、烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)2-甲基-3-乙基己烷8-甲基雙環(huán)[3.2.1]辛烷1,3,7-三甲基螺[4.4]壬烷練習(xí)練習(xí)1-甲基-2-丙基-5-乙基環(huán)己烷2-甲基-4-乙基-1-丙基環(huán)己烷1-丙基-2-甲基-4-乙基環(huán)己烷其次章飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象構(gòu)造：原子間相互連接的方式和次序稱為構(gòu)造(constitution)。構(gòu)象：由于圍繞單鍵旋轉(zhuǎn)而引起的分子中各原子在空間的不同排列方式稱為構(gòu)象(conformation)。乙烷兩個碳原子可以繞他們之間的σ鍵自由旋轉(zhuǎn)，兩個碳原子上各連接的三個氫原子的相對位置不斷變更，由此產(chǎn)生的不同空間形象，稱為構(gòu)象異構(gòu)。d1=229ppm

d2=250ppm

1.

乙烷的構(gòu)象四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象Newman投影式:是從C—Cσ鍵的延長線上視察，兩個碳原子在投影式中處于重疊位置。表示距離觀察者較近的碳原子及其三鍵。表示距離觀察者較遠(yuǎn)的碳原子及其三個鍵。H3CCH3四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象=>四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象穩(wěn)定性：交叉式〉重疊式2.

丁烷的構(gòu)象四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象對位交叉式<鄰位交叉式<部分重疊式<全重疊式四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象3.

環(huán)己烷的構(gòu)象環(huán)己烷不是平面結(jié)構(gòu)。它的較為穩(wěn)定的兩種構(gòu)象是椅型構(gòu)象和船型構(gòu)象。a.角張力

(anglestrain)

b.扭轉(zhuǎn)張力(torsionalstrain)c.空間張力

(stericstrain)四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象通過C-C鍵的旋轉(zhuǎn)，椅式構(gòu)象可以轉(zhuǎn)變?yōu)榇綐?gòu)象，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N椅式構(gòu)象：構(gòu)象翻轉(zhuǎn)后，原來的

a鍵全部變成

e鍵；同時原來的e鍵全部變成

a

鍵。Ringflipa,

直立鍵e,

平伏鍵四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象4.取代環(huán)己烷的構(gòu)象四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象95%100%取代基在e鍵越多越穩(wěn)定體積大的取代基在e鍵穩(wěn)定取代基在e鍵上為主,equatorialposition1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷的最穩(wěn)定構(gòu)象四、烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象其次章飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)五、烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)分子間作用力

intermolecularinteractionforce化合物的物理性質(zhì)非極性分子范德華力

vanderwaalsforce烷烴的物理性質(zhì)烷烴分子a.碳原子數(shù)目越多分子間范德華力越大。b.同碳原子的烷烴，支鏈烷烴的支鏈多，分子間接觸面積越小，范德華力就越小。五、烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)沸點(boilingpoint)數(shù)碳原子數(shù)目——數(shù)目↑，b.p↑碳原子數(shù)目相同——支鏈↑，b.p

密度都小于1溶解度(solubility):幾乎不溶于水，而溶于有機溶劑

密度(density):熔點(meltingpoint)數(shù)碳原子數(shù)目——數(shù)目↑，m.p↑碳原子數(shù)目相同——對稱性↑，m.p

↓↑其次章飽和烴：烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的物理性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象烷烴和環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)C-Hσ

鍵308-435KJ/molC-Hσ

鍵347KJ/mol鍵很強，不易斷裂無極性或極性很弱不易受外來帶電粒子的影響﹢烷烴分子缺乏反應(yīng)的薄弱環(huán)節(jié)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定有足夠能量(光或熱),

C-H鍵可均裂生成自由基五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)1.自由基取代反應(yīng)

(freeradicalsubstitutionreaction)

烷烴和環(huán)烷烴分子中的氫原子被其它原子或基團取代的反應(yīng)，稱為取代反應(yīng)。通過自由基取代分子中氫原子的反應(yīng)，稱為自由基取代反應(yīng)。

烷烴和環(huán)烷烴分子中的氫原子被鹵原子取代的反應(yīng)，稱為鹵代反應(yīng)或鹵化反應(yīng)(radicalhalogenation).(1)

鹵化反應(yīng)(2).

鹵化的反應(yīng)機理五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)(3)

鹵化反應(yīng)的取向與自由基的穩(wěn)定性五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)自由基的穩(wěn)定性順序為：

五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)

H的反應(yīng)活性：叔氫>仲氫>伯氫>甲基氫五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)(4)

反應(yīng)活性與選擇性鹵素的活性:

F2>Cl2>Br2>I2a.

反應(yīng)活性b.

選擇性五、烷烴和環(huán)烷烴的化學(xué)性質(zhì)鹵素的選擇性:

F2<Cl2<B