有機(jī)化學(xué)第二章 飽和烴

1、第二章第二章 飽和烴飽和烴2-1 烷烷 烴烴2-2 環(huán)烷烴環(huán)烷烴2-1-1 烷烴的分類和異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的分類和異構(gòu)現(xiàn)象烴：烴：分子中只含分子中只含 C、H 兩種元素的化合物。兩種元素的化合物。烴烴飽和烴飽和烴不飽和烴不飽和烴烷烷 烴烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴烯烴烯烴炔烴炔烴CnH2n+2CnH2n烷烴的同分異構(gòu)烷烴的同分異構(gòu)CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3正丁烷正丁烷 異丁烷異丁烷同分異構(gòu)：同分異構(gòu)：分子式相同，結(jié)構(gòu)不同。分子式相同，結(jié)構(gòu)不同。碳架異構(gòu)：碳架異構(gòu)：分子式相同，碳的骨架不同。分子式相同，碳的骨架不同。2-1-2 烷烴的命名烷烴的命名一、普通命名法（習(xí)慣命名法）普通命名法（習(xí)慣命名

2、法）CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3“天干天干”+“+“正異新正異新” ” 方式命名（只適合于簡(jiǎn)單的烷方式命名（只適合于簡(jiǎn)單的烷烴）烴）CH3CH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3CH3CCH3CH3CH3正丁烷正丁烷 正戊烷正戊烷異丁烷異丁烷 異戊烷異戊烷 新戊烷新戊烷二、衍生物命名法二、衍生物命名法三、系統(tǒng)命名法三、系統(tǒng)命名法1、碳、碳原子的級(jí)原子的級(jí)CH3CCH3CH3CH3CCH3CH3CH3CHCH3CH2CH2CH3四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CH3CCH3CH3CH2CHCH3CH3季季 4 仲仲 2 叔叔 3 伯

3、伯 12、烷基的命名、烷基的命名CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3CH3CH甲基甲基 乙基乙基 （正）丙基（正）丙基 異丙基異丙基 Me Et n-Pr i-PrCH3CH2CH2CH2CH3CH2CHCH3CH3CH3CHCH2 正丁基正丁基 仲丁基仲丁基 異丁基異丁基 n-Bu s-Bu i -BuCH3CCH3CH3 叔丁基叔丁基 t-Bu3、次、次序規(guī)則序規(guī)則（教材（教材P71）（1 1）、）、將各種取代基的連接原子，按原子序數(shù)大小排列，原子將各種取代基的連接原子，按原子序數(shù)大小排列，原子 序數(shù)大的順序在前。若為同位素，則質(zhì)量高的順序在前序數(shù)大的順序在前。若為同位素，則質(zhì)量高的

4、順序在前（2 2）、）、若多原子基團(tuán)的第一個(gè)連接原子相同，則比較與它相連若多原子基團(tuán)的第一個(gè)連接原子相同，則比較與它相連 的其它原子，先比較原子序數(shù)最大的原子，再比較第二的其它原子，先比較原子序數(shù)最大的原子，再比較第二 大的，依次類推。若第二層次的原子仍相同，則沿取代大的，依次類推。若第二層次的原子仍相同，則沿取代 鏈依次相比，直至比出大小為至。鏈依次相比，直至比出大小為至。各種原子或取代基按先后次序排列的各種原子或取代基按先后次序排列的規(guī)則規(guī)則I Br Cl F O N C D HH -CH3 -OH -CH3 -CH2CH3 CH3CH2CHCH3CHCH3CH2CH2CHCH3CHCH3

5、CH3（2）、編位次：從靠近支鏈的一端開始依次用）、編位次：從靠近支鏈的一端開始依次用 阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，遵守阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)，遵守“最低系列原則最低系列原則”（3）、寫全稱：按次序規(guī)則寫取代基和主鏈）、寫全稱：按次序規(guī)則寫取代基和主鏈2,3,5-三甲基三甲基-4-丙基庚烷丙基庚烷CH3CH2CHCH3CHCH3CH2CH2CHCH3CHCH3CH31234567CH3CHCH2CHCHCH3CH3CH3CH32,3,5-三甲基己烷三甲基己烷 2,5-二甲基二甲基-3,4-二乙基己烷二乙基己烷 3-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷 2-1-3 烷烴的構(gòu)象烷烴的構(gòu)象一、烷烴的結(jié)構(gòu)特征一、烷烴的結(jié)構(gòu)特征

6、二、烷烴的構(gòu)象二、烷烴的構(gòu)象烷烴分子中的碳都是烷烴分子中的碳都是spsp3 3雜化。雜化。甲烷具有正四面體的結(jié)構(gòu)特征。甲烷具有正四面體的結(jié)構(gòu)特征。烷烴中的碳?xì)滏I和碳碳鍵都是烷烴中的碳?xì)滏I和碳碳鍵都是鍵鍵鍵的特點(diǎn)鍵的特點(diǎn)1 、電子云可以達(dá)到最大程度的重疊，所以比較牢固。、電子云可以達(dá)到最大程度的重疊，所以比較牢固。2、旋轉(zhuǎn)時(shí)不破壞電子云重疊，所以、旋轉(zhuǎn)時(shí)不破壞電子云重疊，所以鍵可自由旋轉(zhuǎn)。鍵可自由旋轉(zhuǎn)。構(gòu)象構(gòu)象: :由于繞由于繞鍵軸鍵軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中 原子原子( (團(tuán)團(tuán)) )在空間的不同排列結(jié)構(gòu)。在空間的不同排列結(jié)構(gòu)。1、乙烷的構(gòu)象、乙烷的構(gòu)象( (紐曼式紐曼式) ) HH

7、HHHHHHHHHH重疊式重疊式交叉式交叉式- - - - - - -0 06 60 01 12 20 01 18 80 02 24 40 03 30 00 03 36 60 0k kj j. .m mo ol l- -1 11 12 2. .6 6乙烷分子不同構(gòu)象能量曲線圖乙烷分子不同構(gòu)象能量曲線圖交叉式構(gòu)象交叉式構(gòu)象：兩個(gè)兩個(gè)C C上氫相距最遠(yuǎn)，上氫相距最遠(yuǎn)，C-HC-H鍵的鍵的電子電子對(duì)斥力最小對(duì)斥力最小，能量最低，最穩(wěn)定。稱為，能量最低，最穩(wěn)定。稱為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。2、丁烷的構(gòu)象、丁烷的構(gòu)象CCHHHHCH2CH3HHHHHHHHHHHHHCCHHHHHHHHHCH2CH3HHHHH

8、HCH2CH3HHHHHCH3H3CHHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3CH3CCHHHHCH3 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(duì)位交叉式對(duì)位交叉式 （順疊式）（順疊式） （順錯(cuò)式）（順錯(cuò)式） （反錯(cuò)式）（反錯(cuò)式） （反疊式）（反疊式）- - - - - -0 06 60 01 12 20 01 18 80 02 24 40 03 30 00 03 36 60 0H HCH3HHCH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHH3CHCH3HHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HHHH3CHCH3HH能量：能量：全重疊式全重疊式部分

9、重疊式部分重疊式鄰位交叉式鄰位交叉式對(duì)位交叉式對(duì)位交叉式對(duì)位交叉式是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象對(duì)位交叉式是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象( (最穩(wěn)定構(gòu)象最穩(wěn)定構(gòu)象) )2-1-4 烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)一、沸點(diǎn)一、沸點(diǎn)沸點(diǎn)大小取決于分子間的作用力沸點(diǎn)大小取決于分子間的作用力烷烴沸點(diǎn)的特點(diǎn)烷烴沸點(diǎn)的特點(diǎn)（1）沸點(diǎn)一般很低。）沸點(diǎn)一般很低。（2）隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大。）隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大。（3）相對(duì)分子質(zhì)量相同、支鏈多、沸點(diǎn)低。）相對(duì)分子質(zhì)量相同、支鏈多、沸點(diǎn)低。（4）分子量相同、支鏈相同，對(duì)稱性越好，沸點(diǎn)越高）分子量相同、支鏈相同，對(duì)稱性越好，沸點(diǎn)越高CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CC

10、H3CH3CH3CH3CHCH3CHCH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH336.1 27.9 9.558 49.7二、熔點(diǎn)二、熔點(diǎn)取決于分子間的作用力和晶格堆積的密集度取決于分子間的作用力和晶格堆積的密集度烷烴熔點(diǎn)的特點(diǎn)烷烴熔點(diǎn)的特點(diǎn) （1） 隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大。隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大。 （2）相對(duì)分子質(zhì)量相同的烷烴，支鏈增多，熔點(diǎn)下降）相對(duì)分子質(zhì)量相同的烷烴，支鏈增多，熔點(diǎn)下降 （結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好，熔點(diǎn)較高）。（結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好，熔點(diǎn)較高）。CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3-129.7 -160 -16.62-1-5 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷

11、烴的化學(xué)性質(zhì)一、總體特點(diǎn)一、總體特點(diǎn)二、自由基取代反應(yīng)（鹵化反應(yīng)）二、自由基取代反應(yīng)（鹵化反應(yīng)）1、穩(wěn)定。對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑一般不反應(yīng)、穩(wěn)定。對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑一般不反應(yīng)2、烷烴的多數(shù)反應(yīng)都是通過自由基機(jī)理進(jìn)行的。、烷烴的多數(shù)反應(yīng)都是通過自由基機(jī)理進(jìn)行的。CH3CH3+Cl2420hvCH3CH2ClCl+Cl2取代反應(yīng)取代反應(yīng)：分子中的原子或基團(tuán)被其它原子或基團(tuán)取代的反：分子中的原子或基團(tuán)被其它原子或基團(tuán)取代的反應(yīng)應(yīng)自由基取代反應(yīng)自由基取代反應(yīng)：通過自由基取代分子中的：通過自由基取代分子中的 原子或基團(tuán)取代的反應(yīng)。原子或基團(tuán)取代的反應(yīng)。1、鹵代反應(yīng)的機(jī)理、鹵代反應(yīng)

12、的機(jī)理CH4hv+Cl2CH3ClHCl+Cl2hvCl2CH4+ ClCH3HCl+CH3+ Cl2CH3Cl+ Cl+ClClCl2反應(yīng)式反應(yīng)式反應(yīng)機(jī)理（反應(yīng)過程的詳細(xì)描述）反應(yīng)機(jī)理（反應(yīng)過程的詳細(xì)描述）鏈引發(fā)鏈引發(fā)鏈增長(zhǎng)鏈增長(zhǎng)鏈終止鏈終止2、烷烴鹵代反應(yīng)的取向、烷烴鹵代反應(yīng)的取向CH3CH2CH2CH3+ Cl2hvCH3CH2CH2CH2ClCH3CH2CHCH3Cl+28% 72%CH3CHCH3CH3+ Cl2hvCH3CHCH2CH3ClCCH3CH3CH3Cl+63% 37%VH1：VH2= 28/6 ：72/4 = 1 : 4VH3：VH1= 63/9 ：37/1 = 1 :

13、 5.3VH1：VH2VH3：= 1 : 4 : 5.3H1H2H3活性：活性：CH3-HCH3CHCH2CH3CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CHCHCH3CH3CH3CCH2CH3CH3H+H+H+ H=405.8 kj / mol H=393.3 kj / mol H=376.6 kj / mol自由基的穩(wěn)定性：自由基的穩(wěn)定性：3 2 1(CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH33、 鹵代反應(yīng)中鹵代反應(yīng)中X2的活性比較的活性比較H / Kj mol-1FClBrI-130+4+71+138-297-107-100-84-427-103-29+54反應(yīng)過程反應(yīng)過程CH4+ X

14、CH3HX+CH3+X2CH3X + XH1、氟化反應(yīng)難以控制。、氟化反應(yīng)難以控制。2、碘化反應(yīng)一般不用。碘自由基是不活潑的自由基。、碘化反應(yīng)一般不用。碘自由基是不活潑的自由基。3、氯化和溴化反應(yīng)常用，氯化比溴化反應(yīng)快、氯化和溴化反應(yīng)常用，氯化比溴化反應(yīng)快5萬倍。萬倍。鹵素的相對(duì)反應(yīng)活性：鹵素的相對(duì)反應(yīng)活性：F2 Cl2 Br2 I24、 鹵代反應(yīng)中鹵代反應(yīng)中X2的選擇性的選擇性CH3CH2CH2CH3Cl2hvBr2hvCH3CH2CH2CH2ClCH3CHCH2CH3Cl28%72%2%98%CH3CH2CH2CH2BrCH3CHCH2CH3Br鹵素的選擇性：鹵素的選擇性： Br2 Cl2

15、鹵素的反應(yīng)活性：鹵素的反應(yīng)活性：Cl2 Br22-2-1 環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名一、單環(huán)烷烴一、單環(huán)烷烴CH3CH3CH3CH3CH21,3-二甲基環(huán)戊烷二甲基環(huán)戊烷 1-甲基甲基-3-乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷CH3CH2CHCH2CH3CH2CH23-環(huán)戊基戊烷環(huán)戊基戊烷 1,2-二環(huán)己基乙烷二環(huán)己基乙烷二、橋環(huán)烷烴二、橋環(huán)烷烴兩個(gè)環(huán)共用兩個(gè)環(huán)共用2個(gè)碳原子個(gè)碳原子橋頭碳橋頭碳橋橋碳碳橋頭碳橋頭碳另一橋頭碳另一橋頭碳最長(zhǎng)橋最長(zhǎng)橋回到橋頭碳回到橋頭碳次長(zhǎng)橋次長(zhǎng)橋最短橋最短橋編號(hào)：編號(hào)：12345678123456781234567二環(huán)二環(huán)3.3.0辛烷辛烷二環(huán)二環(huán)二環(huán)二環(huán)辛烷辛烷2.2.13.2

16、.1庚烷庚烷2,8-二甲基二甲基-1-乙基乙基2,7,7-三甲基三甲基三、螺環(huán)烷烴三、螺環(huán)烷烴兩個(gè)環(huán)共用兩個(gè)環(huán)共用1個(gè)碳原子個(gè)碳原子CH3CH3CH3CH3CH2螺原子的鄰位碳螺原子的鄰位碳螺原子螺原子先小環(huán)先小環(huán)后大環(huán)后大環(huán)編號(hào)：編號(hào)：螺原子的另一鄰位碳螺原子的另一鄰位碳壬烷壬烷3.55-甲基甲基 螺螺壬烷壬烷4.43,7-二甲基二甲基-1-乙基乙基螺螺1234567981234567982-2-2 環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu) 單環(huán)烷烴的分類單環(huán)烷烴的分類n=3、4 小環(huán)化合物小環(huán)化合物n=5、6、7 普通環(huán)化合物普通環(huán)化合物n=8、9、10、11 中環(huán)化合物中環(huán)化合物n12 大環(huán)化合物大環(huán)化

17、合物單環(huán)烷烴的通式：?jiǎn)苇h(huán)烷烴的通式：C Cn nH H2n2n一、環(huán)烷烴的燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性一、環(huán)烷烴的燃燒熱與環(huán)的穩(wěn)定性燃燒熱燃燒熱：1mol純烷烴完全燃燒生成純烷烴完全燃燒生成CO2和水時(shí)放出的熱。和水時(shí)放出的熱。每個(gè)每個(gè) CH2-的燃燒熱應(yīng)該是相同的，約為的燃燒熱應(yīng)該是相同的，約為658.6 kjmol-1。分子燃燒熱分子燃燒熱（kjmol-1）-CH2-的平均燃的平均燃燒熱（燒熱（kjmol-1）環(huán)丙烷環(huán)丙烷2091697.1環(huán)丁烷環(huán)丁烷2744686.2環(huán)戊烷環(huán)戊烷3320664.0環(huán)己烷環(huán)己烷3951658.6環(huán)庚烷環(huán)庚烷4637662.4環(huán)辛烷環(huán)辛烷5310663.6環(huán)壬烷環(huán)壬烷

18、5981664.1環(huán)癸烷環(huán)癸烷6636663.6開鏈烷烴開鏈烷烴658.6名稱名稱Baeyer張力學(xué)說（張力學(xué)說（1885）張力學(xué)說提出的基礎(chǔ)張力學(xué)說提出的基礎(chǔ)所有的碳都應(yīng)有正四面體結(jié)構(gòu)。所有的碳都應(yīng)有正四面體結(jié)構(gòu)。碳原子成環(huán)后，所有成環(huán)的碳原子都處在同一平面碳原子成環(huán)后，所有成環(huán)的碳原子都處在同一平面上（當(dāng)環(huán)碳原子大于上（當(dāng)環(huán)碳原子大于4時(shí)，這一點(diǎn)是不正確的）。時(shí)，這一點(diǎn)是不正確的）。當(dāng)碳原子的鍵角偏離當(dāng)碳原子的鍵角偏離10928時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一種時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一種恢復(fù)正常鍵角的力量。這種力就稱為角張力。鍵恢復(fù)正常鍵角的力量。這種力就稱為角張力。鍵角偏離正常鍵角越多，角張力就越大。角偏離正常鍵角越多，角張力就越大。 偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn)角度= 210928 - 內(nèi)角內(nèi)角張力學(xué)說的內(nèi)容張力學(xué)說的內(nèi)容60。109.5。24。44(10928-60)/2=2444 N = 3 4 5 6 7 偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn)角度 24o44 9o44 0o44 -5o16 -9o33從偏轉(zhuǎn)角度來看，五員環(huán)應(yīng)最穩(wěn)定，大于五員或小于五從偏轉(zhuǎn)角度來看，五員環(huán)應(yīng)最穩(wěn)定，大于五員或小于五員環(huán)都將越來越不穩(wěn)定。但實(shí)際上，五員、六員