烷烃烯烃炔烃(Alkanes)性质.

第二部分有机物的性质第二章烷烃（Alkanes）烃（Hydrocarbons）脂肪族（Aliphatic）芳香族（Aromatic)烷烃（Alkanes)烯烃(alkenes)炔烃(alkynes)环烷烃(Cyclicalkanes)一、同系列（homologousseris）、同系物（homologs）、通式（generalformula）二、同分异构（isomerism）：构造异构具有相同分子式，仅由于组成分子的原子间连接顺序和方式不同引起的同分异构现象。烷烃：碳架异构三、碳原子和氢原子的分类CCHCH3CH3H3CCH2CH3CH3245131：与一个碳相连，伯（primary）碳原子，或一级碳（1°）4：与二个碳相连，仲（secondary）碳原子，或二级碳（2°）3：与三个碳相连，叔(tertiary)碳原子，或三级碳（3°）2：与四个碳相连，季（quaternary）碳原子,或四级碳（4°）五、烷烃的结构楔线式棒球模型斯陶特模型Sp3杂化轨道基态激发态σ键的特点：（1）轴向重叠，重叠程度大，较牢固，（2）可自由旋转，不改变重叠程度。六、物理性质(physicalproperties）有机化合物的物理性质取决于它们的结构和分子间的作用力烷烃分子间作用力主要是范德华力1、沸点（boilingpoint）直链烷烃的沸点随分子中碳原子数增加而增高。同分异构体中，含直链的异构体比含支链的异构体沸点高，支链越多，沸点越低。2、熔点（meltingpoint）直链烷烃熔点随分子量的增加而升高。同分异构体中，含直链的异构体比含支链的异构体熔点低，但若支链越多，导致分子越对称，分子在晶格中的排列越紧密，熔点越高。1、随着碳原子数的递增，沸点依次升高；沸点℃2、原子数相同时，支链越多，沸点越低。bp36.1℃27.8℃9.5℃CH3CH2CH2CH2CH3H3CCH3CH2CHCH3CH3CCH3CH3CH31、随着碳原子数目增加，熔点升高；奇数偶数mp-130℃-159.9℃-16.8℃2、分子的对称性越好，熔点越高。CH3CH2CH2CH2CH3H3CCH3CH2CHCH3CH3CCH3CH3CH33、密度（density）烷烃的密度均小于1。4、溶解性（solubility）不溶于极性的水，溶于低极性的有机溶剂（苯及四氯化碳等）。七、化学性质1、烷烃的卤代反应（1）甲烷的氯化CH4Cl2CH3ClCl2CH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2一氯甲烷二氯甲烷氯仿四氯化碳（2）卤代反应机理－－自由基链锁反应CH3ClCH3Cl+CH3CH3CH3CH3+Cl3ClCl2+④⑤⑥链终止ClClhvCl2Cl+HCH3CH3HCl+甲基自由基CH3ClCl+CH3ClCl+氯甲烷①②③链增长链引发再重复②③、……或（3）甲烷与其它卤素反应卤素的相对活性：F2Cl2Br2I2CH3HXCH3HX++Ea(kJ/mol)FClBrI41785141（4）卤素与其它烷烃的反应CH3CH3Cl2hv,25℃CH3CH2Cl乙烷氯乙烷（乙基氯）CH3CH2CH3Cl2hv,25℃+丙烷1-氯丙烷2-氯丙烷沸点/℃473645%55%CH3CH2CH2ClCH3CHCH3ClCH3CHCH3CH3Cl2hv,25℃CH3CHCH2ClCH3+异丁烷1-氯-2-甲基丙烷2-氯-2-甲基丙烷64%36%6951沸点/℃CH3CCH3CH3ClCH3CH3Br2hv,127℃CH3CH2Br乙烷Br2hv,127℃CH3CH2CH3CH3CH2CH2BrCH3CHCH3Br+丙烷3%97%Br2hv,127℃CH3CHCH3CH3CH3CHCH2BrCH3CCH3BrCH3CH3+异丁烷痕迹量超过99%7160沸点/℃9173沸点/℃三种氢的反应活性次序：3°H2°H1°自由基相对稳定性次序如下：CCH3CH3HCH3CH3CHHCH3CCH3CH31伯2仲3叔八、构象（Conformation）•围绕σ键旋转所产生的分子的各种立体形象•不同构象称构象异构体（conformationalisomersorconformers）（一）乙烷的构象楔线式锯架式纽曼投影式交叉式重叠式扭转张力(torsionalstrain)优势构象：交叉式丁烷的构象：全重叠邻位交叉部分重叠对位交叉部分重叠邻位交叉全重叠稳定性：对位交叉式邻位交叉式部分重叠式全重叠式优势构象：对位交叉式第三章烯烃(Alkene)和环烷烃(Cycloalkane)第一节烯烃一、结构1、sp2杂化：2、乙烯的结构：二、同分异构三、命名：烯烃的系统命名是选择含碳碳双键的最长碳链作为主链，按其碳原子数称某烯。在编号时必须从靠近双键一端编起，使表示双键位置的数字尽可能最小，然后将双键中编号，将较小那个碳原子的序号写在某烯前面，以表示双键在碳链中的位置。表示取代基名称和位置等原则与烷烃类似。四、物理性质五、烯烃的化学性质+CCXYCCXY（一）加成反应（AdditionReactions）CCCH加成、氧化、还原、聚合H上的反应（氧化、卤代）1.加氢—催化氢化（catalytichydrogenation）RCHCH2+H2RCH2CH3+氢化热催化剂催化剂：铂、钯、RaneyNi等2.与卤化氢加成（AdditionofHydrogenHalides）烯烃稳定性：反-2-丁烯＞顺-2-丁烯＞1-丁烯一般同类烯烃中，双键碳上所连烷基越多越稳定+CHCHRRHXRCHCHRHX卤化氢对烯烃加成的活性次序：HIHBrHCl++majorproductminorproductCH3CHCH2HBrCH3CHCH2HBrCH3CHCH2BrH马尔可夫尼可夫规则（Markovnikovrule)马氏规则不对称烯烃与卤化氢加成时，卤化氢中的氢总是加到含氢较多的双键碳原子上，卤原子则加到另一双键碳原子上。亲电性试剂（electrophilicreagent）：缺少电子，迫切需要得到电子的试剂。由亲电性试剂进攻发生的（加成）反应称亲电性（加成）反应（electrophilicreaction,electrophilicadditionreaction)。碳正离子活性中间体稳定性：3º＞2º＞1º＞CCHXCCH++慢快X—CCHX碳正离子活性中间体carbocationCH3+CRRR+RCHR+RCH2+＞＞＞+烷基具有供（推）电子能力，中心碳上所连烷基越多，碳正离子活性中间体越稳定，反之，连有吸（拉）电子原子或基团，碳正离子稳定性下降。CH3CHCH2CH3CHCH3CH3CH2CH2CH3CHCH3CH3CH2CH2XX++X—X—2º1º不对称烯烃与极性试剂加成时，试剂中的正离子或带正电荷的部分总是加到能形成稳定的碳正离子的双键碳原子上。CH3CHCH2CH3CHCH3CH3CH2CH2BrBrHBr+无过氧化物过氧化物过氧化物效应（peroxideeffect）：在过氧化物存在下，不对称烯烃与溴化氢加成方向是反马氏规则的。过氧化物效应只对溴化氢有效。3.与卤素加成CC+X2CCXXBr/CCl4溶液用来检验烯烃卤素对烯烃加成的活性次序：F2Cl2Br2I2(不反应）+BrBr-CCBr+Br-CCBrBr-+CCBrBrCC溴鎓离子反式加成4.与硫酸加成---烯烃的间接水合H2CCH2+H2SO4CH3CH2OSO2OH0-15C硫酸氢乙酯98％H2SO4CH2CH2H2O90CCH3CH2OH与不对称烯烃加成同样遵循Markovnikovrule.+H2SO4(cold,concentrated)analkylhydrogensulfateCHCH2RRCHCH2HOSOHOO5.与水加成---烯烃的直接水合CH3CHCH2CH3CHCH3OHH2O/H3PO4或硅藻土300C,7MPa遵循Markovnikovrule6.与次卤酸加成CH2CH2HOClCH2CH2ClOH+2(β)-氯乙醇不对称烯烃与次卤酸加成同样遵循Markovnikovrule.CH3CHCH2Cl2H2OCH3CHCH2ClOH+（二）双键的氧化反应1.高锰酸钾氧化CRR1CR2HKMnO4/HCORR1CR2OHO++CH3CHCH2KMnO4/HCH3COOHCO2H2O+++CRR1CR2R3KMnO4/OHCCR1RR2R3OHOH-2.臭氧化另外，有H2O2产生，能使醛进一步氧化成羧酸。还原水解可以避免产物的进一步氧化常用的还原剂：Zn/H2OCRR1CR2H1)O32)Zn/H2OCORR1OCR2H+（三）α-氢原子的反应CCCCX官能团HCH3CH2CHCH2Cl2CH3CH2CHCH2CH3CHCHClCH2ClCl常温高温NOOBrNBSN-溴代丁二酰亚胺CH3CHCH2NBSBrCH2CHCH2过氧化物自由基稳定性：3º＞2º＞1º＞CH3CHCHCH2＞··第二节环烷烃(Cycloalkane)小环（C3、C4)普通环（C5－C7）中环（C8－C12）大环（C12)按环数单环:如CH2CH2CH2(环丙烷）、(环己烷）二环：如(十氢萘）又叫二环[4.4.0]癸烷多环：二环以上。如金刚烷按环的连接方式稠环：共有2个碳如十氢萘螺环：共有1个碳如桥环：共有2个以上碳原子如按环大小一、分类和同分异构同分异构:H3CCH3CH3H3C二、命名命名原则同烷烃，要标明构型。有顺反异构时命名只用顺反不用Z、E。CH3CH31,1-二甲基环己烷1,1-DimethylcyclohexaneCH3CH3CH2CH31,1-二甲基-4-乙基环己烷4-Ethyl-1,1-dimethylcyclohexaneC2H54-乙基环戊烯CCH3CHCH2CH32-环己基-2-戊烯CH3CH3顺（非Z）1，3—二甲基环戊烷三、环烷烃的理化性质1.加氢CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3H2,NiH2,Ni80C120CH2,Ni300C2.加卤素Br2BrCH2CH2CH2BrBr2BrCH2CH2CH2CH2BrBr2Br高温+++室温3.加卤化氢HBrCH3CH2CH2BrHBr++或不反应小环（3、4元）似烯大环（5、6元）似烷四、环烷烃的结构Baeyer张力学说（1885年）sp3碳原子键角应为109。28’,任何与此正常键角的偏差，都会引起分子的张力，这种张力具有力图恢复正常键角的趋势。我们把这种张力叫角张力。60。90。108。120。角偏差49。28'19。28'1。28'10。32'只对小环适用蝴蝶式信封式环戊烷环丁烷五、环己烷及其取代衍生物的构象1.环己烷的构象椅式构象椅式构象球棒模型船式构象球棒模型HHHHHH凡与通过分子中心的假象垂直轴平行的C—H键HHHHHH凡与垂直轴成109。28’的C－H键平伏键（e）键equatorialbonds直立键（a）键axialbondsHHHHHHHHHHHH直立键平伏键showingbothaxialandequatorialbonds向上（下）的碳原子有一根垂直向上（下）的a键，另一根是斜向下（上）e键。第四章炔烃和二烯烃第一节炔烃（Alkyene）一、结构1、sp杂化二、炔烃的同分异构和命名CH3CH2CCCHCH2CH3CH35-甲基-3-庚炔5-methyl-3-heptyneCH3CCCHCH2CHCH2CH2CH376543214-ethyl-1-hepten-5-yne4-乙基-1-庚烯-5-炔[主链]选择含双键叁键在内的最长碳链,并按其碳原子数称“某烯炔”，将“炔”字放在名称最后。[编号]遵守“最低系列”原则.编号相同优先双键较小位号。三、炔烃的理化性质（一）加成反应1、催化氢化（Hydrogenation）RCCRRCHCHRRCH2CH2RH2CatalystH2CatalystAlkyneAlkeneAlkaneRCCRRCHC