有機化學烷烴

有機化學烷烴第一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六第二章烷烴與環(huán)烷烴（一）開鏈烷烴一、烷烴的同系列和同分異構二、烷烴的命名三、烷烴的結構四、烷烴的物理性質五、烷烴的化學性質鹵化反應（二）環(huán)烷烴一、環(huán)烷烴的命名二、環(huán)烷烴物理性質三、環(huán)烷烴的化學性質（三）構象異構體第二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六一、烷烴的同系列和同分異構烷烴通式為：烷烴分子間每一個與它前一個化合物相差一個-CH2-，這樣的一系列化合物叫同系列。同系列中各個化合物間彼此互稱為同系物。例如：（一）開鏈烷烴第三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六碳架異構體位置異構體官能團異構體互變異構體價鍵異構體構型異構體構象異構體幾何異構體旋光異構體交叉式構象重疊式構象構造異構體

同分異構體（結構異構體）立體異構體電子互變異構體有機化學中的同分異構現(xiàn)象*分子式相同,結構不同的化合物稱為同分異構體,也叫結構異構體

第四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六碳架異構體：因碳架不同而引起的異構體;如:位置異構體：由于官能團在碳鏈或碳環(huán)上的位置不同而產(chǎn)生的 異構體;如:官能團異構體：由于分子中官能團不同而產(chǎn)生的異構體;如:構造異構體：因分子中原子的連結次序不同或

者鍵合性質不同而引起的異構體。第五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六互變異構體:因分子中某一原子在兩個位置迅速移動而產(chǎn)生的 官能團異構體價鍵異構體：因分子中某些價鍵的分布發(fā)生了改變，與此同 時也改變了分子的幾何形狀，從而引起的異構 體;如:第六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六二、烷烴的命名普通命名習慣，經(jīng)常出現(xiàn)，但與系統(tǒng)命名不符。系統(tǒng)命名IUPAC

(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry)

CCS

(ChineseChemicalSociety)CA(ChemicalSociety)第七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六1.普通命名十個碳以下的烷烴:甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。十個碳以上的烷烴：用十一、十二等表示。丙烷戊烷在普通命名中用正、異、新表示部分異構體。正己烷異己烷第八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六異丁基二級丁基1-甲基丙基新戊烷新戊基第九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六2.系統(tǒng)命名（1）直鏈烷烴命名時不需加正字。根據(jù)碳原子數(shù)目稱作某烷。己烷（六個碳）（2）帶支鏈的烷烴，首先要選擇最長的碳鏈為主鏈，即母體，稱作某烷。支鏈作為取代基，稱為烷基。烷基是烷烴分子去掉一個氫原子后所剩的原子團。甲基異丙基（3）帶支鏈的烷烴，主鏈的編號應從最靠近取代基的一端開始，讓取代基有最小的編號。3，5-二甲基辛烷4，6-二甲基辛烷（錯）第十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（4）.在書寫命名的時候，要將取代基的編號與取代基列在主鏈名稱前，編號與取代基名稱間用短橫線連接起來，其后加上烷烴的名稱。（5）.如果化合物中含有兩個支鏈，需在支鏈前加上二、三等中文數(shù)字來說明支鏈的數(shù)目，在表示支鏈位置的阿拉伯數(shù)字間用

“，”隔開。第十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六如果在一個分子中有幾個不同的支鏈，列出順序按中國化學會“有機化學命名原則”中的規(guī)定，順序較小的基團列在前，較大的在后。順序規(guī)則將單原子取代基按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大的順序就大，原子序數(shù)小的順序就小。同位素中質量高的順序大。有機化合物中常見元素順序由大到小排序如下：第十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六b.兩個原子或多個原子組成的基團，進行比較時，按原子序數(shù)排列，先比較最大的，若原子序數(shù)相同，再比較與它相連的其它原子。根據(jù)最先遇到的差別來確定基團大小的順序。第十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六C.含雙、三鍵的基團，可以認為該原子連有兩個或三個相同的原子。下列基團排列的大小順序為：第十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（6）.如果兩個不同的取代基所取代的位置按兩種編號均位號相同，中文命名按順序規(guī)則，從順序較小的基團一端開始編號，讓小基團有小的編號。4-丙基-8-異丙基十一烷第十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（7）.如果支鏈上還有支鏈或取代基，則支鏈上的編號是由主鏈相連處開始，注明支鏈上取代基的位置與名稱，將其作為一個整體放在括號內，括號外寫出這個支鏈的位置與號碼。對于簡單的支鏈仍可保留普通命名。3-甲基-4-（1-甲基乙基）-5-（1，2-二甲基丙基）壬烷3-甲基-4-異丙基-5-（1，2-二甲基丙基）壬烷第十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（A）確定主鏈：鏈的長短（長的優(yōu)先），側鏈數(shù)目（多的優(yōu)先),側鏈位次大?。ㄐ〉膬?yōu)先）。（B）編號：按最低系列原則編號。最低系列原則：使取代基的位置號碼盡可能小。若有多個取代基，逐個比較，直至比出高底為止。（C）按名稱基本格式寫出全名。

命名步驟第十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六例1第十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六例13-乙基己烷第十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六例13-乙基己烷例2第二十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六例13-乙基己烷例2第二十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六例13-乙基己烷例22-甲基-4-（1-甲基丙基）-5-（1，1-二甲基乙基）辛烷第二十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六第二十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六甲基上所帶的氫為一級氫亞甲基上所帶的氫為二級氫次甲基上所帶的氫為三級氫第二十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六三、烷烴的結構形成烷烴的碳原子都是sp3雜化sp3雜化的特點：3/4p成分，1/4s成分，正四面體，鍵角109o28’第二十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六甲烷的四面體結構第二十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六四、烷烴的物理性質烷烴是非極性分子沸點：直鏈烷烴碳原子數(shù)增加，沸點升高。每多一個-CH2-,沸點升高20-30℃。支鏈烷烴沸點低。支鏈越多，沸點越低。熔點：從17個碳的正烷烴開始，較高級的烷烴都是固體。到60個碳的正烷烴（熔點99℃），其熔點不超過100℃。一般來說，直鏈烷烴的熔點隨分子量增加而升高。溶解度：溶于非極性溶劑，不溶于極性溶劑。比重：隨分子量增加而增加，最大接近0.8，都比水輕。第二十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六五、烷烴的化學性質烷烴具有極大的化學穩(wěn)定性。這是由于：（1）形成該類化合物的C-C,C-H鍵都很強，需要較高的能量才能使之斷裂。（2）C-H鍵的電負性差別很小，整個分子中電子分布均勻，對親核或親電試劑都沒有特殊的親和力。第二十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六烷烴化學性質的特點：

自由基是指帶有未成對孤電子的基團或原子。取代是從反應結果看，烷烴中的H被其它原子或基團取而代之。自由基取代反應第二十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六

烷烴的鹵化鹵素的反應活性第三十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六(1)鹵化反應機制（以甲烷的氯化為例）p24第三十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六甲烷鹵化反應的多種產(chǎn)物p24第三十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六(2)烷烴氫的鹵化反應取代活性第三十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六p26第三十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六烷烴不同氫鹵化時活性大小：10

H

:20H:30H=1:3.7:5.1p26第三十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六能量增加p27第三十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六這是由于發(fā)生σ-р超共軛所造成的結果。第三十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六σ-р超共軛自由基相鄰C上C-H鍵的σ軌道或烷基上的C-C鍵的σ軌道可以和自由基上的р軌道發(fā)生部分重疊，使σ鍵上的電子云部分離開原來的區(qū)域。電子云離開原來區(qū)域的現(xiàn)象稱為離域現(xiàn)象。離域可以使得體系變得比較穩(wěn)定。這種現(xiàn)象稱為σ-р超共軛。第三十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六自由基的結構第三十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六p27第四十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六3級自由基，與該自由基相鄰的C原子有9個C-Hσ鍵第四十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六2級自由基，與該自由基相鄰的C原子有6個C-Hσ鍵第四十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六1級自由基，與該自由基相鄰的C原子有3個C-Hσ鍵第四十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六甲基自由基，沒有超共軛效應第四十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六超共軛的結果是使自由基能量降低，該降低的能量為超共軛能。自由基超共軛能(KJ/mol)5438250第四十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（3）鹵素的活性與選擇性（3）鹵素的活性與選擇性p28第四十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六溴化時烷烴氫的活性比：3o:2o:1o

=1600:82:1氯化時烷烴氫的活性比：3o:2o:1o

=5.1:3.7:1原子的活性順序：選擇性：Br2>Cl2第四十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六反應進程試劑活性大過渡態(tài)中間體或產(chǎn)物反應物勢能反應進程試劑活性小過渡態(tài)反應物中間體或產(chǎn)物放熱反應

吸熱反應勢能第四十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六反應進程E2-E1＝12.6KJ／mol過渡態(tài)類似于中間體p28勢能12.6kJ/mol第四十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六勢能反應進程E1-E2=4.2KJ/mol過渡態(tài)類似于反應物p284.2kJ/mol第五十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六第二章烷烴與環(huán)烷烴（一）開鏈烷烴一、烷烴的同系列和同分異構二、烷烴的命名三、烷烴的結構四、烷烴的物理性質五、烷烴的化學性質鹵化反應（二）環(huán)烷烴一、環(huán)烷烴的命名二、環(huán)烷烴物理性質三、環(huán)烷烴的化學性質（三）構象異構體第五十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六

單環(huán)烴CnH2n。多環(huán)烴是指環(huán)之間有共同碳原子的化合物。雙環(huán)CnH2n-2

三環(huán)CnH2n-4

單環(huán)烴？第五十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六一、環(huán)烷烴的命名單環(huán)烴的命名在它相應的開鏈烴名稱前加環(huán)字。環(huán)上有取代基時，取代基的名稱放在母體前，編號采用最小編號數(shù)字的原則，讓取代基有最小的編號數(shù)字。1，3-二甲基環(huán)己烷1-甲基-2-乙基環(huán)戊烷第五十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六取代基母體環(huán)丙基環(huán)己烷取代基母體3-甲基-4-環(huán)丁基庚烷第五十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六順-1，4-二甲基環(huán)己烷反-1，4-二甲基環(huán)己烷順反異構不能通過鍵的旋轉而改變。順反異構是立體異構。第五十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六橋環(huán)和并環(huán)的命名是從共用碳原子的一頭（橋頭）開始，沿最長的一邊編號到另一個共用碳原子（另一橋頭），再沿余下的最長橋編回到起始橋頭，最短的橋最后編號，并且仍需從起始橋頭一端的碳原子開始編號。二環(huán)[3.2.1]辛烷以參與成環(huán)的碳原子總數(shù)為母體，稱為某烷.2.注明環(huán)數(shù)，用環(huán)數(shù)做詞頭放在母體前.3.注明橋的結構，將各橋所含碳原子數(shù)按由多到少的次序用數(shù)字表示，放在詞頭和母體名稱之間的方括號內，并用小圓點隔開。第五十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六2，7，7-三甲基二環(huán)

[2.2.1]庚烷二環(huán)[4.3.2]十一烷第五十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六二環(huán)[4.4.0]癸烷（十氫化萘）螺環(huán)是兩個環(huán)共用一個原子形成一個“螺接”，螺接的共用原子稱為螺原子。命名時，編號是從較小環(huán)中鄰接于螺原子的碳原子開始，編完小環(huán)，再編螺原子和大環(huán)。螺[4.5]癸烷4-甲基螺[2.4]庚烷萘第五十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六化合物沸點℃熔點℃丙烷-47.2-187.1

環(huán)丙烷-32.7-127.6

正丁烷-0.5-135.0

環(huán)丁烷12.5-80

正戊烷36.1-129.3

環(huán)戊烷49.3-93.9

正辛烷125.6-56.8

環(huán)辛烷150.014.3二、環(huán)烷烴的物理性質第五十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六三、環(huán)烷烴的化學性質大環(huán)烷烴和鏈形烷烴的化學性質很相象，對一般試劑表現(xiàn)得不活波。Br2Br2第六十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六小環(huán)烷烴特別是三元環(huán)化合物由于環(huán)內張力大，比較容易發(fā)生開環(huán)反應。環(huán)的反應性：三元>四元>五、六、七元第六十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六1.自由基取代反應第六十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六2.加成反應第六十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六3拜爾（A.VonBaeyer)的張力學說與角張力的解釋張力學說提出的基礎所有的碳都應有正四面體結構。碳原子成環(huán)后，所有成環(huán)的碳原子都處在同一平面上（當環(huán)碳原子大于4時，這一點是不正確的）。1880年以前，只知道有五元環(huán)，六元環(huán)。1883年，W.H.Perkin合成了三元環(huán)，四元環(huán)。1885年，A.Baeyer提出了張力學說。第六十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六現(xiàn)代的觀點：sp3雜化軌道成鍵時兩鍵之間夾角應為109o28’，C-C之間的sp3_sp3軌道才可達最大重疊。與正常鍵角偏差越大，sp3雜化軌道間重疊越不充分，形成的σ鍵越不穩(wěn)定，我們稱這種現(xiàn)象叫角張力。第六十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六三元環(huán)五元環(huán)拜爾觀點的錯誤:假設所有環(huán)碳原子在同一平面上來計算角張力，以推斷分子的穩(wěn)定性。第六十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六

環(huán)烴-CH2-的燃燒熱三元環(huán)697.1四元環(huán)686.1五元環(huán)664.0六元環(huán)658.6開鏈烴658.6（KJ/mol）第六十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六環(huán)戊烷環(huán)己烷環(huán)辛烷第六十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（三）構象異構體由于σ鍵旋轉角度不同而產(chǎn)生的不同結構稱為構象異構。第六十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六1.乙烷的構象第七十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六立體形象的表示法：（構象表示方法）傘式鋸架式紐曼式交叉式構象重疊式構象傘式，鋸架式與紐曼式的畫法也適合于其它有機化合物第七十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六E.Fischer投影式重疊式構象第七十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六乙烷構象勢能關系圖

以單鍵的旋轉角度為橫坐標，以各種構象的勢能為縱坐標。如果將單鍵旋轉360度，就可以畫出一條構象的勢能曲線。由勢能曲線與坐標共同組成的圖為構象的勢能關系圖。穩(wěn)定構象位于勢能曲線谷底的構象轉動能壘分子由一個穩(wěn)定的交叉式構象轉為一個不穩(wěn)定的重疊式構象所必須的最低能量。（25°時轉速達1011次/秒）第七十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六2.丁烷構象對位交叉

鄰位交叉全重疊

重疊穩(wěn)定性：對位交叉>鄰位交叉>

重疊>全重疊第七十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（B）扭轉張力：在兩個SP3雜化的C原子之間，任何與穩(wěn)定構象交叉式的偏差都會使穩(wěn)定性下降，這種影響稱為扭轉張力。影響構象穩(wěn)定性的因素：（A）角張力：任何與正常鍵角109o28’的偏差都可造成張力，影響穩(wěn)定性。這種影響稱為角張力。第七十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（C）空間張力（范德華張力）：非成鍵原子或基團，相距如大于范德華半徑之和則發(fā)生范德華引力，如小于范德華半徑之和則將產(chǎn)生斥力，引起不穩(wěn)定，這種影響稱為空間張力。（D）偶極作用力：非成鍵原子或基團間的偶極相吸或相斥，以及氫鍵都可以影響穩(wěn)定性。第七十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六氫鍵的解釋：一個分子中與電負性大的原子X以共價鍵相連的H原子，它還可以和另一個電負性大的原子X之間生成一種弱的鍵。這種鍵稱為氫鍵。它比范德華力強。氫鍵是一種分子間作用力。能量20.9KJ/mol。鍵能雖不大，但影響化合物的沸點及穩(wěn)定性。第七十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六3.環(huán)己烷及衍生物的構象從角張力分析：沒有角張力（鍵角為109o28’）的環(huán)己烷的構象有：椅式船式扭船式第七十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六船式>扭船式>椅式椅式船式扭船式從扭轉張力分析:p33？第七十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六船式>扭船式>椅式椅式船式扭船式從扭轉張力分析:p33第八十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六從空間張力分析：船式扭船式椅式第八十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六從空間張力分析：船式扭船式椅式第八十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六綜合分析：椅式>扭船式>船式椅式、扭船式、船式隨著鍵的旋轉是可以互相轉換的。第八十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六p34第八十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六6個直鍵（a鍵），3個向上，3個向下，與環(huán)平面垂直。6個平鍵（e鍵），3個向上，3個向下，與環(huán)平面大致平行。六個碳分為兩組，1，3，5在平面上，2，4，6

在平面下。（2）12個氫分兩組，一組垂直于平面上下。稱a鍵另一組略平行于平面上下。稱e鍵（3）所有C-C鍵為鄰位交叉。無角張力，無扭轉張力和空間張力第八十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六6個直鍵（a鍵），3個向上，3個向下，與環(huán)平面垂直。6個平鍵（e鍵），3個向上，3個向下，與環(huán)平面大致平行。六個碳分為兩組，1，3，5在平面上，2，4，6

在平面下。（2）12個氫分兩組，一組垂直于平面上下。稱a鍵另一組略平行于平面上下。稱e鍵（3）所有C-C鍵為鄰位交叉。無角張力，無扭轉張力和空間張力第八十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（1）一取代環(huán)己烷的構象甲基與1，3，5碳上的氫沒有空間張力甲基與3，5碳上的氫有空間張力第八十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六甲基與亞甲基為鄰式構象甲基與亞甲基為反式構象直鍵甲基取代比平鍵甲基取代勢能高7.1KJ/mol第八十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六（2）二取代環(huán)己烷的構型與構象1，2取代1，3取代1，4取代第八十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六1，4-二取代環(huán)己烷反-1，4-二甲基環(huán)己烷順-1，4-二甲基環(huán)己烷第九十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六直鍵叔丁基比平鍵叔丁基的勢能高20.9-25.1KJ/mol第九十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六順1,4-二叔丁基環(huán)己烷扭船式第九十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期六兩個甲基處于鄰位，但與亞甲基處于反式兩個甲基處于反式，但與亞甲基處于鄰位1,2-二取代環(huán)己烷反-1