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下篇各类有机化合物（经典官能团分类）烃:碳,氢组合.烷:parattin(缺乏活力)碳四价完全饱和烷烃烯烃炔烃不饱和二烯烃脂环烃芳香烃脂肪烃烃第五章脂肪烃和脂环烃§5-1烷烃一.烷烃的结构甲烷的来源自然界:天然气的主要成分为甲烷,可高达97%.日本称瓦斯,空气中达5.3--14%时,遇火即爆炸.附:宋应星天工开物已提及宋应星1587年生于江西奉新县，在科举失败后，转向实学，深入民间调查写得此书，图文并茂，书成于明祟祯十年(1637年)，全书18卷。《天工开物》的影响：《天工开物》对我国长期发展下来的手工业化学知识全面、系统地予以总结和叙述，是世界化学工艺百科全书。《天工开物》在国际上受到很大重视。十七世纪传到日本，十八世纪传入欧洲，十九世纪起陆续译成欧洲文，1864年出现了较详细的法文节译本，。二十世纪后半叶已全部译成日文和英文，成为世界科学技术史的名著之一。实验室用脱羧法制少量甲烷CH3COOHCuCH4+CO2400---600℃同系列:化学性质相似,可以一个通式表示,物理性质随分子量改变而有规律地变化的一系列化合物.每一成员:同系物系差:CH2烷烃的通式甲烷CH4methane乙烷:C2H6ethane丙烷:C3H8propane丁烷:C4H10butane通式:H(CH2)nHCnH2n+2CH2亚甲基甲烷结构：为最简单的有机物,其三维结构的观念是整个有机物的基础附:有机立体化学发展史1874年,范特霍夫(荷兰)提出碳四面体学说.起源于旋光异构体的认识.1901年,获首届诺贝尔化学奖.CCH3COOHHOHCHOOCCH3HOH乳酸SP3杂化与甲烷结构四个杂化轨道以原子核为中心对称分布,夹角109。28，，四个杂化轨道对称轴指向以碳原子为中心的正四面体的四个顶点，每个杂化轨道能量相当于1/4S和3/4P轨道的能量之和，形成四个σC-H，重合部分相对于键轴呈圆柱形对称分布，可“自由旋转”。109.5。二.烷烃的系统命名法（复习，简讲） 1.直链烷烃按碳原子数目命名 2.带支连烷烃看作是直链烷烃的烷基衍生物 ①：选主链：选结构式中连续最长的碳链（含碳原子数目最多）作主链，按主链碳原子数称“某烷”。 ②：主链编号：从离(小)取代基近的一端起始编号，使取代基有较小位置。 ③：把取代基的位置、个数、名称写在“某烷”前面。 结合“次序规则”、“最低系列”命名。3.次序规则：①：比较原子序数大小，原子序数大的为“较优基团”。②：如果两个基团的第一个元素相同，则比较与它直接相连的几个原子,比较时按原子序数排列，先比较各组中最大者，再比较第二、三个。例-CHCH3-CH2CH2CH3CH3(C、C、H)(C、H、H）如有：两个不同取代基，命名时按“次序规则”，较优基团后列出注：选主链时，若存在两个或两个以上等长的最长碳链时，以取代基最多的为主链。例CH3CHCH3CCH3CH3CH3CH2CH3CHCH3CH3124562,3,3,5-四甲基-4-乙基己烷4.最低系列:碳链以不同方向编号,得到两种或两种以上不同编号的系列,则顺次逐项比较各系列的不同位次,最先遇到的位次最小的系列定为最低系列,两边编号相同时,先编小取代基.例CH3CHCCH2CH2CH2CCH3CH3CH3CH3CH3CH321876543123456782,3,3,7,7-五甲基辛烷2,2,6,6,7-五甲基辛烷注：不同教材有争论5.复杂取代基的编号从与主链相连的碳原子开始.例CH3-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH3CH-CH3CH-CH3CH3CH32-甲基-5-(1,2-二甲基丙基)壬烷或2-甲基-5-1,,2,-二甲基丙基壬烷总的命名规则:选主链,表基团,大在后,小占先,母体后,基团前,写逗号,画短线.三.烷烃的物理性质1.溶解性、极性不溶于水,极性小或无极性,易溶于有机溶剂.2.聚集状态常温下直链烷烃:C1~C4:气体C5~C15:液体C16以上:固体沸点随分子量增加而升高,沸点与分子间力有关.静电引力分子间力诱导力色散力(为主):瞬时偶极而产生,随分子量增大而增大.支链烷烃沸点低于同碳数正烷烃:分支越多,分子间距越大.3.沸点规律:4.熔点规律C1~C3无规则,C4以上随分子量增加而升高,形成两条熔点曲线,随分子量增大而接近.偶数碳升高快:晶格排列整齐,紧密,对称性大,规则.支连越多,对称性大,熔点高,沸点低.5.密度:0.8,随分子量增大而增大(分子间力加大,间距更小)6.折射率:纯的有机物有一定折射率,随温度升高而降低,用于鉴定有机物纯度,并定性鉴定.有机物的物理常数介绍.习题：（复习为主，简讲）四.烷烃的化学性质烷烃:C-C键能348KJ/mol,C-H415KJ/mol,性质稳定，在特殊条件能反应.（一）:取代反应----烷烃氢原子被其它原子取代(取代反应为有机物最基本的反应之一)1:卤代反应HalogenationRH+X2RX+HX光hυ或加热 CH4+Cl2日光C+4HCl爆炸CH4+Cl2漫射光CH3Cl+HClCH3ClCl2CH2Cl2Cl2CHCl3CCl4控制CH4,Cl2比例,选择性制备产物.CH4+Cl2400~500℃CH3Cl+-----+CCl4+HClF2:CH4+F2-80℃C+HF无光室温时无法控制Br2:CH4+Br2CH3Br+HBr较Cl2慢I2:不反应卤代反应的活性:Cl2Br2I2(F2略)2.卤代反应的取向、自由基的稳定性其它烷烃的氯化（多种数据比较）CH3CH2CH3Cl2CH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3Clhυ43%57%2。H活性1。H活性=57/243/6=4：1CH3CHCH3Cl2CH3CCH3+CH2CHCH3CH3CH3CH3ClClhυ36%64%3。H活性36/11。H活性64/95:1氢的活泼性：3。H2。H1。HCH3-H相对活性：5.03.81.03:其它取代反应(补充、一般了解)RH+H2SO4(浓)R-SO3H+H2O（磺酸）RH+HNO3浓H2SO4R-NO2+H2O(硝基化合物)（二）：氧化反应（补充、简讲）1：燃烧CnHn+2+O2CO2+H2O+Q内燃机用油：C7~C192：部分氧化：催化生成含氧化物：醇，醛，酸CH4+O2（空气）NiHCHO+H2O600℃CH4+O2(氧气)CuCH3OH9：1，压力R-CH2-CH2-R'O2，锰盐RCOOH+R'COOH120℃，1.5MPa用于制肥皂概念:氧化反应:加氧或失氢还原反应:失氧或加氢(无电子得失)（三）:异构化反应（一般了解）-----一种结构转变成另一结构正构烷烃的异构化能提高油品的辛烷值规定：正庚烷=0；2,2,4-三甲基戊烷=100(高抗震)（四）：烷烃裂化,裂解（一般了解）增加汽油量和低级烯烃等化工原料§5-2烯烃一.烯烃的结构1.定义、分类分子中含C=C官能团的烃分类单烯烃双烯烃（二烯烃）多烯烃（复习为主，简讲）2.碳链双键结构SP2杂化及乙烯结构H1.33A1.08AHC116.6。CHH121.7。物理方法证明:同平面.C-C键长比烷烃(1.54A)短,键角接近120。SP2杂化：2S电子激发至2PZ轨道，S，2Px，2Py：进一步SP2杂化，2Pz未杂化。杂化轨道：（类似SP3杂化）单独碳三杂化轨道以平面三角形存在，2Pz轨道垂直于平面。3.烯烃通式,同系列,同分异构通式:CnH2n(注:单烯烃同环烷烃)化学性质相似,物理性质随分子量升高而有规律变化.二.烯烃的系统命名法（复习、简讲）1：选主链：含双键的最长碳链2：编号：离双键近端开始编号，使双键编号最小，名称前写出双键位置，若有两种编号可能，结合次序规则及最低系列编号。CH3CH3-C-CH=CH-CH3CH2=CH-CH2-CH-CH2-CH3CH-CH3CH3CH34,4-二甲基-2-戊烯5-甲基-4-乙基-1-己烯CH3C=CCH3HHCH3C=CHHCH3顺-2-丁烯Z-2-丁烯反-2-丁烯E-2-丁烯CH3C=CCH3CH2CH2CH2CH3CH2CH3CH3C=CCH3HCl顺-3-甲基-4-乙基-3-庚烯E-3-甲基-4-乙基-3-庚烯顺-2-氯-2-丁烯E-2-氯-2-丁烯三.烯烃的物理性质（简讲）类似烷烃：不溶于水，易溶于四氯化碳，苯，乙醚。比水轻，密度0.6~0.7沸点:末端烯烃双键在中间的异构烯烃(原因:末端烯烃立体效应明显,体积大,间距大;双键在中间,易形成平面结构,分子间距小,沸点高)顺式沸点反式沸点(反式极性低或为零,色散力小)烯烃沸点比对应烷烃略低(分子量小,无氢键)熔点:顺式反式(反式分子规则,排列紧密,对称性好)直链烯烃熔点随分子量增大呈双曲线变化.四.烯烃的化学性质因双键性质活泼,易发生加成,聚合,氧化,α-H反应.(加成反应有四种方式:亲电,亲核,游离基,试剂同时进攻两个碳)（一）.亲电加成反应分两步加成反应C=C+X-YC-CXYC由SP2杂化SP3杂化1：卤化氢的亲电加成（HF不反应）Cl-HCH3H慢CH3H快CH3H[C-CH]+ClCH3C-CHCH3HClHC=CCH3H正碳离子亲电加成反应δδδδBC=C+A-B[C-C]BC-C受极化亲电试剂AA（复习为主）特点：反式加成，立体专一性，氢从上面或下面两种可能加入，卤素离子从先加氢的反面加上。（简介）两步能量曲线（不对称烯烃的马氏加成、正碳离子稳定性）（见书P76）对于不对称烯烃加成，有两种产物：CH3-CH-CH3CH3-CH=CH2+HXXCH3-CH2-CH2X主次①Markovnikov规律（俄，1869年）：一个不对称的烯烃与HX加成时，H加到双键一端含氢多的碳上，X加到含氢少的碳上。（经验规则，当时微观化学的本质尚不知）CH3C=CH-CH3CH3HXCH3C-CH2-CH3CH3XCH2=CHClHXCH3-CH2ClX（复习为主）电负性差：C=C:SP2杂化（1/3S+2/3P），离核近，C电负性：2.62C:SP3杂化(1/4S+3/4P),离核远,C电负性:2.50②马氏规则的现代理论解释(1)反应物中的供电子效应a:诱导效因（极化效因）：分子中原子或基团电负性不同，使电子云向某一方向偏移，引起分子极化的效因。（有方向性，以C-H键作标准）b.超共轭效应（加强了供电子性）δδδδCH3-CH=CH2+H-XCH3-CH-CH3XCH3CH=CCH3CH3+H-XCH3-CH2-CCH3CH3Xδδδδ总供电趋向马氏规则的修正:不对称烯烃与极性试剂加成时,试剂里的正离子加到双键两端较负的碳上,负离子加到较正的碳上.（2）.碳正离子的稳定性（诱导、超共轭效应）两步反应中,第一步形成碳正离子为关键R-CH2RCHSP3SP2H空P轨道稳定性取决于正电荷是否分散3。RCH3CCH3CH3三个甲基供电子，分散碳上正电荷，并有超共轭效因。稳定性：3。R+2。R+1。R+CH3+CH3-CH=CH2+HXCH3-CH-CH3CH3-CH2-CH22。R+1。R+CH3-CH=CH-CH2CH3HBr两种产物CF3CH=CH2HXCF3-CH2-CH2X反马氏，双键旁有吸电子基2:加卤素（为Cl2，Br2，加F2太猛烈，加I2困难）①：生成邻二卤代烷（连二卤代烷）CH3-CH=CH-CH3+Br2CCl4CH3-CH-CH-CH3快BrBr（复习为主）②用于鉴别烯烃定性：具不饱和键的化合物，使Br2褪色。定量（补充，一般了解）：KBrO3+5KBr+6HCl3Br2+6KCl+3H2OBr2+C=CC-CBrBr防止挥发及高浓度溴的α-取代③亲电加成反应历程非极性Br2接近π键时，分子产生极化。⑴δδHHHHCH2=CH2+Br-BrC=C断π键CC+BrHHBrBr慢BrHH⑵π-络合物环状溴翁离子（正碳离子）Br半径大，与另一碳的P轨道成键CC+CCHBrHHHHHHBrHBrBr⑴反式加成（主）⑵顺式加成证明：CH2=CH2+Br2NaCl,H2O