2011-第二章饱和烃

第二章饱和烃：烷烃和环烷烃P60～62：（一）单数；（四）；（六）；（八）；（九）；（十三）；（十四）。本章作业：第二章饱和烃：烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的主要来源和制法一、烷烃和环烷烃的通式和构造异构烃类化合物(Hydrocarbons)脂肪族(Aliphatic)芳香族(Aromatic)烷烃Alkanes烯烃Alkenes炔烃Alkynes脂环烃CyclicAliphatic一、烷烃和环烷烃的通式和构造异构1.烷烃和环烷烃的通式a.烷烃(Alkane)CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3………烷烃的通式：CnH2n＋2b.环烷烃(Cycloalkane)环丙烷环丁烷环戊烷环己烷C3H6C4H8C5H10C6H12环烷烃的通式：CnH2n2.烷烃和环烷烃的构造异构一、烷烃和环烷烃的通式和构造异构CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3正丁烷异丁烷b.p.=-0.5C°b.p.=-11.73C°a.烷烃：C4H10:同分异构体:分子式相同，而结构不同的化合物。碳架异构:碳骨架不同引起的构造异构。构造异构体:分子式相同，原子间互相连接的次序(构造)不同。异构体(isomers)一、烷烃和环烷烃的通式和构造异构一、烷烃和环烷烃的通式和构造异构b.环烷烃：与烷烃类似，但比烷烃复杂CH3CH2CH3CH3CH3H3CCH3C5H10:异构现象是造成有机化合物数目庞大的原因之一第二章饱和烃：烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的主要来源和制法二、烷烃和环烷烃的命名1.伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氢原子※2.烷基和环烷基二、烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃分子从形式上去掉一个氢原子后剩余的部分分别称为烷基和环烷基(alkylandcycloalkyl)。R-•正烷基：去掉直链烷烃末端氢原子所得的烷基。命名时用“正”或“normal”的第一个字母“n”表示。•仲烷基：去掉一个仲氢原子所得烷基用“仲”或“secondary”的前三个字母“sec”表示。•叔烷基：去掉一个叔氢原子所得烷基叫叔烷基。用“tertiary”的前一个字母“t”表示。•异烷基：链端倒数第二位碳原子上带有一个甲基支链。用“isom-eric”的前一个字母“i”表示。CH3CH2CH2CH3CH2CHCCH3CH3CH3CH3CHCH3CHCH2CH3CH2CH2CH3CH2CHCCH3CH3CH3CH3CHCH3CHCH2HH正丙基仲丁基叔丁基异丙基异丁基HCH3CH3CH3CH3CH3CH3HHn-propylsec-butylt-butyli-propyli-butyln-Prs-But-Bui-Pri-Bu二、烷烃和环烷烃的命名一些常见烷基的中、英文名称烷基结构中文名称英文名称英文缩写CH3CH3CH2CH3CH2CH2(CH3)2CH甲基乙基正丙基异丙基CH3CH2CH2CH2(CH3)2CHCH2CH3CH2CHCH3(CH3)3C(CH3)3CCH2正丁基异丁基仲丁基叔丁基新戊基methylethyln-propyliso-propyln-butyliso-butylsec-butyltert-butylneo-pentylMe-Et-n-Pr-i-Pr-n-Bu-i-Bu-s-Bu-t-Bu-二、烷烃和环烷烃的命名环丙基环丁基环戊基环己基cyclopropylcyclobutylcyclopentylcyclohexyl烷基的通式：CnH2n+1环烷基的通式：CnH2n-1烷烃分子从形式上去掉两个氢原子后剩余的基团称为亚烷基CH2CHCH3CH2CH2亚甲基亚乙基1,2-亚乙基二、烷烃和环烷烃的命名3.烷烃的命名(1).普通命名法正（n）——表示直链烷烃异（i）——表示链端第二位C原子上带有一个甲基。新（neo）——表示链端第二位C原子上带有两个甲基二、烷烃和环烷烃的命名(2).衍生物命名法将烷烃看作是甲烷的烷基衍生物。1.选择连有烷基最多的C原子作为甲烷的C原子，而把与此C原子相连的基团作为甲烷H原子的取代基。2.取代的烷基按大小排列，简单在前，复杂在后，相同合并。二、烷烃和环烷烃的命名CHCH3CH2CH3CH3CH2CCH3CH3CHCH3H3CCH3二甲基乙基甲烷二甲基乙基异丙基甲烷原则：二、烷烃和环烷烃的命名(3).系统命名法(CCS)有机化合物最常用的命名法是IUPAC（InternationlUnionofPureandAppliedChemistry),国际纯粹化学和应用化学联合会系统命名法。构型+取代基+母体R,S;Z,E取代基位置号+个数+名称官能团位置号+名称(有多个取代基时，中文按次序规则确定次序，小的在前；英文按英文字母顺序排列)(没有官能团时不涉及位置号)二、烷烃和环烷烃的命名a.选主链选择连续的最长的取代基最多的碳链为主链，按主链的碳数定为“某烷”。（如果两条主链的长度一样，则选择旁支多的为主链)CH3CH2CHCHCH2CH3CHCH3CH3CHCH3CH3CH3CH2CHCHCH2CH3CHCH3CH3CHCH3CH3b.编序号从靠近支链较近的一端为主链依次编号；如果两个支链靠近碳链的两端一样近，则应从较为靠近第二支链一端为主链编号。二、烷烃和环烷烃的命名“最低系列”是指当碳链以不同方向编号，得到两种或两种以上不同的编号序列时，则顺次逐项比较各序列的不同位次，首先遇到位次最小者，定为“最低系列”。二、烷烃和环烷烃的命名简单取代基的编号最小(CH3)3C(CH3)2CHCH3CH2CH2CH3CH2CH3CH3CH2CHCHCH2CH3CHCH3CH3CHCH3CH31234562，5-二甲基-3，4-二乙基己烷二、烷烃和环烷烃的命名2，7，8—三甲基癸烷二、烷烃和环烷烃的命名CH3CH2CHCHCH2CH2CH2CH2CHCH3CH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH2CHCH2CH3CH2CH3CH32，3-二甲基-3-乙基戊烷2，7-二甲基-4-仲丁基辛烷3-甲基-6-乙基辛烷2，7-二甲基-4-仲丁基辛烷2,6-二甲基-5-异丁基辛烷×√二、烷烃和环烷烃的命名4.环烷烃的命名二、烷烃和环烷烃的命名根据分子中环的数目，可分为单环脂环烃、二环脂环烃和多环脂环烃。(1)单环环烷烃的命名以碳环作为母体，环上侧链作为取代基，名字前面加环字(cyclo)。环上碳原子的编号顺序，按“最低系列”使取代基编号最小,“较优”基团以较大的编号。二、烷烃和环烷烃的命名1-甲基-2-乙基环己烷1,1-二甲基-3-异丙基环戊烷CH3CH2CH3H3CH3CCH(CH3)23-甲基-4-环丁基庚烷二、烷烃和环烷烃的命名(2)二环环烷烃的命名二环脂环烃根据环的连接方式可分为以下四种类型：联环烃：两个环彼此以单键（或双键）直接相连。螺环烃：两个环共用一个碳原子。稠环烃：两个环共用两个相邻的碳原子。桥环烃：两个环共用两个不直接相连的碳原子。都有两个桥头碳原子和三条连在桥头上的“桥”a.桥环烃：二、烷烃和环烷烃的命名命名：a.根据组成环的碳原于总数命名为“某烷”，加上词头“双环”。b.再把各“桥”所含的碳原子的数目(桥头碳原子除外)，按由大到小的次序写在“双环”和“某烷”之间的方括号里，数字用圆点分开。c.环上碳原子编号则从一个桥头碳原子开始，先编最长的桥至第二个桥头；再编余下的较长的桥，回到第一个桥头，最后编最短的桥。而编号的顺序以“最低系列”为原则。123546712456783双环庚烷双环[4.1.0]庚烷3,7,7-三甲基双环[4.1.0]庚烷8,8-二甲基双环[3.2.1]辛烷二、烷烃和环烷烃的命名二、烷烃和环烷烃的命名b.螺环烃：两个碳环共用一个碳原子（螺原子）的化合物。a.根据组成环的碳原子总数，命名为“某烷”，加上词头“螺”。命名：c.环上有取代基时，碳原子的编号是从连接在螺原子上的第一个碳原子开始，先编较小的环，且使取代基编号最小，然后经过螺原子再编第二个环。b.再把连接于螺原子的两个环的碳原子数目，按由小到大的次序写在“螺”和“某烷”之间的方括号里，数字用圆点分开。1234567螺庚烷螺[2.4]庚烷5-甲基螺[2.4]庚烷二、烷烃和环烷烃的命名MeMeMe123456782，7，7—三甲基双环[2.2.1]庚烷4—甲基螺[2.4]庚烷二、烷烃和环烷烃的命名5—甲基螺[3.4]辛烷CH(CH3)2CH3CH2CH2CHCH2CH32-甲基-3-乙基己烷CH38-甲基双环[3.2.1]辛烷CH3CH3H3C1,3,7-三甲基螺[4.4]壬烷练习第二章饱和烃：烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的主要来源和制法三、烷烃和环烷烃的结构1.σ键的形成及其特性原子轨道沿核间联线(键轴)相互交盖，形成对键轴呈圆柱形对称的轨道，称为σ轨道。σ轨道上的电子称为σ电子。σ轨道构成的共价键称为σ键。在甲烷分于中，已知碳原子为sp3杂化，C—Hσ键是由碳原子的sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道在对称轴的方向交盖而成。CH4碳为SP3杂化，C-Hσ键，键角109.5º。烷烃：在乙烷分子中，C—Hσ键也是由碳原子的sp3杂化轨道与氢原于的1s轨道在对称轴的方向交盖而成。C—Cσ键是由两个碳原子各以一个sp3杂化轨道在对称轴的方向交盖而成CH3-CH3三、烷烃和环烷烃的结构甲烷(methane)乙烷(ethane)其他烷烃上碳原子所连接的四个原子或原子团并不完全相同，因此每个碳上的键角并不完全相同。除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在同一条直线上，而是曲折地排布在空间。三、烷烃和环烷烃的结构异庚烷(isoheptane)σ键的特性：a、σ键存在于任何含有共价键的有机分子中,且在分子中可以单独存在。b、由于σ键是在成键轨道方向的直线上相互交盖而成,故交盖程度大,σ键的键能较大，可极化性较小。C、σ键可以沿键轴自由旋转而不被破坏。H2CCH3CH3109.5°丙烷分子中碳碳间的σ键2.环烷烃的结构与环的稳定性三、烷烃和环烷烃的结构(1)燃烧热与环的稳定性燃烧热：1mol化合物完全燃烧生成CO2和H2O所放出的热量。燃烧热大，分子能量高，稳定性小；燃烧热小，分子能量低，稳定性大CH2+3/2O2CO2+H2O+燃烧热三、烷烃和环烷烃的结构1.环烷烃比开链烷烃具有较高的能量。2.环越小，分子越不稳定。3.环己烷是个无张力环。4.环己烷和C12以上的大环化合物都是很稳定的化合物。结论：(见书P35)(2)环烷烃的结构三、烷烃和环烷烃的结构环烷烃：=碳为SP3杂化，弯曲键(bentbonds).105.50见书中P36角张力：键角偏差引起的张力。几何内角偏离的角度稳定性6090108120128.549.519.51.510.519最稳定＞＜＜＞Baeyer张力学说：脂环烃的不稳定性源于这种角张力，因此分子几何内角偏离109.5o越多，角张力越大，分子越不稳定。三、烷烃和环烷烃的结构Baeyer错在何处？几何内角的计算是基于分子的共平面性，事实上不是共平面碟式信袋式椅式三、烷烃和环烷烃的结构1918年，莫尔（E.Mohr）经过研究，正式提出环己烷是个无张力非平面的环，C-C-C键角109.5°,并画出了环己烷的椅型构象和船型构象。(见书P41）（见书P37）环己烷分子没有角张力。由七到十二个碳原子组成的环烷烃，虽然保持正常键角，但由于环内氢原子之间比较拥挤而存在着扭转张力，因此也不如环己烷稳定。只有相当大的环才与环己烷一样稳定。是否是环越大越稳定?(见书P37)扭转张力：分子总是倾向于稳定的状态，因此非稳定构象具有一种恢复成稳定构象的力量，这种力量称为扭转张力。第