第二章饱和烃和环烷烃

1第二章饱和烃烷烃和环烷烃只含有碳和氢两种元素的有机化合物统称碳氢化合物，简称烃。烃分子中碳原子连接成链状的称为脂肪烃，连接成环状的称为脂环烃。烃分子中的碳原子均以单键(C—C)相连者，称为饱和烃。2.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构2.1.1烷烃和环烷烃的通式烷烃的通式为CnH2n+2。环烃的通式为CnH2n。22.1.2烷烃和环烷烃的构造异构同分异构现象:分子式相同的不同化合物称为同分异构体的现象。构造异构体：分子内原子间相互连接的顺序(即构造)不同而造成的异构体。分子式相同，分子构造不同的化合物，称为构造异构体。碳架异构:由于碳骨架不同引起的构造异构体。例：CH3CH3CH3CHCH3CH3butaneisobutane32.2烷烃和环烷的命名2.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔、季氢原子CCCCCH3HHHHHCH3HCH3CH32,2,3-trimethylpentane伯碳原子伯氢原子仲碳原子仲氢原子叔碳原子叔氢原子季碳原子452.3.2烷烃的命名（1）普通命名法亦称习惯命名法.甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸；十一、十二……；（2）衍生命名法以甲烷为母体，把其它的烷烃都看作甲烷的烷基衍生物。67例：CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH32,9-二甲基-7-异丙基-4-(1′-甲基丙基）十一烷CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH32,9-二甲基-4,7-二异丙基癸烷82.2.4环烷烃的命名(1)单环脂肪烃环烷烃：是在相应的烷烃名称之前冠以“环”字，称为“环某烷”，将环上的支链作为取代基。CH3methylcyclohexaneCH2CH33-ethylcyclopentene9（2）二环脂肪烃分子中含有两个碳环的烃，称为二环脂环烃。分为联环、螺环、桥环和稠环。1,1'-bi(cyclohexyl)Bicyclo[4.4.2]dodecanespiro[3.4]octanedecahydronaphthalene10（2.3.1）键的形成及其特性轨道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轨道。电子轨道上的电子，称电子。键轨道构成的共价键称为键。键的特性键的键能较大，可极化性较小，可以沿键轴自由旋转而不易被破坏。（2.3）烷烃和环烷烃的结构111213142.3.2环烷烃的结构与环的稳定性Bayer拜耳张力学说：脂环烃的环稳定性大小的解释：从亚甲基的平均燃烧热值(表2-2)的大小，可判断环越小越不稳定，相应地化学性质也较活泼。脂环烃的成环碳原子为：sp3杂化。角张力:张力是由于键角偏差引起的，称为角张力。详见图2-5丙烷及环丙烷分子中碳碳键原子轨道交盖情况。15TheNobelPrizeinChemistry1905•inrecognitionofhisservicesintheadvancementoforganicchemistryandthechemicalindustry,throughhisworkonorganicdyesandhydroaromaticcompounds•JohannFriedrichWilhelmAdolfvonBaeyer•••Germany••MunichUniversityMunich,Germany••1835-1917•16172.4烷烃和环烷烃的构象构象:含有两个或两个以上多价原子的有机化合物,由于围绕单键(σ键)旋转而导致分子中其它原子或基团在空间排列不同，分子的这种立体形象称为构象。（3）乙烷的构象181920（4）丁烷的构象沿C2和C3之间的σ键键轴旋转成形成的四种典型构象：21HCH3HCH3HHHHAEclipsedHCH3HCH3HHHHBGaucheHCH3HHHHHCH3CEclipsedHCH3HCH3HHHHEGaucheHCH3HHHHCH3HDAntiEDegreesofRotationAAECCDB30060120180240036022232.4.3环己烷的构象环己烷的六个成环碳原子不共平面，C—C—C键角为109.5°,是无张力环。如果用球棒模型连接成环己烷的碳环，保持键角109.5°，通过绕σ键的旋转和键角的扭动可以得到椅型和船型两种不同排列方式，如图2—10和图2—11所示。24252627282.2.4取代环己烷的构象2930（2.5）烷烃和环烷烃的物理性质（1）沸点（2）熔点（3）相对密度（4）溶解度（5）折射率31强烈日光CH4+CI2C+4HCI2.6烷烃和环烷烃的化学性质2.6.1自由基取代反应（1）卤化反应CH3Cl2CH2ClHCl光照3233自由基反应的特点：1）光、热、自由基引发剂；2）气相、液相（非极性溶剂）；3）反应不为酸、碱所催化；4）反应速率较快，以连锁反应进行；（3）卤化反应的取向与自由基的稳定性CH3CH3CH3+CI2CH3CH3CH3ClCH3CH3Cl+CH3CH3CH3ClCH3CH3Cl+伯氢叔氢仲氢3435362.6.3异构化从化合物的一种异构体转变成另一种异构体的反应物为异构化反应。CH3CH3CH3CH3CH3AI2O3环化芳化石油化工中苯的合成372.6.4裂化反应烷烃的没有空气存在的下进行的热分解反应叫裂化反应。裂化反应：是个复杂的过程，其产物为许多化合物的混合物。热裂化：裂化反应在不加催化剂的条件下进行加热裂化。38392.6.3加成反应（产物符合马尔克夫尼克夫规则）加氢：加卤化氢：加卤素：Ni80℃CH3CH2CH3+H2+H2Ni300℃CH3CH2CH2CH2CH3+HBr加热CH3CHCH2CH3BrCH3+Br2CH2CH2CH2BrBr40（六）烷烃和环烷烃的主要来源和制法（2.7.1）烷烃的来源—石油和天然气（2.7.2）烷烃的环烷烃的制法(1）烯烃和芳烃加氢(2）Corey-House合成(3)由卤代烷制备41第二章主要内容烷烃和环烷的命名（普通命名法、衍生物命名法、系统命名法）;*环烷烃的结构;*碳原子轨道的sp3杂化;*σ键的形成及其特性;*Newmann投影式;环己烷的椅型和船型构象；*烷烃和环烷烃的化学性质;卤化反应及反应机理;Hammond假说、氧化反应、异构化、环加成反应。注：星号为重点掌握内容。42谢谢！