有機(jī)化學(xué)烷烴和環(huán)烷烴

1、 教學(xué)步驟：教學(xué)步驟： 概念：概念： 烴烴分子中只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物。分子中只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物。 系差：系差：CHCH2 2 2.12.1烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的同系列及同分異構(gòu)現(xiàn)象 2.1.1 2.1.1 烷烴的同系列烷烴的同系列 2.2.2 2.2.2 烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象 同分異構(gòu)現(xiàn)象同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物的分子式相同，分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：化合物的分子式相同，分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。 同分異構(gòu)體：同分異構(gòu)體：具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物稱為同分異構(gòu)體。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物稱為同分異構(gòu)體。 分子

2、的構(gòu)造分子的構(gòu)造：分子中原子間相互連接的順序稱為分子的構(gòu)：分子中原子間相互連接的順序稱為分子的構(gòu) 造，表示分子構(gòu)造的化學(xué)式稱為構(gòu)造式造，表示分子構(gòu)造的化學(xué)式稱為構(gòu)造式 構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象：分子式相同，分子中原子相互連接順序不：分子式相同，分子中原子相互連接順序不 同現(xiàn)象稱為構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象。同現(xiàn)象稱為構(gòu)造異構(gòu)現(xiàn)象。 2.3.3伯、仲、叔、季碳原子伯、仲、叔、季碳原子 在烴分之中，按照碳原子與所連碳原子的不同，可分為四類：在烴分之中，按照碳原子與所連碳原子的不同，可分為四類： 僅與一個(gè)碳相連的碳原子叫做伯碳原子（或一級(jí)碳原子，用僅與一個(gè)碳相連的碳原子叫做伯碳原子（或一級(jí)碳原子，用1 1表示）表

3、示） 與兩個(gè)碳相連的碳原子叫做仲碳原子（或二級(jí)碳原子，用與兩個(gè)碳相連的碳原子叫做仲碳原子（或二級(jí)碳原子，用2 2表示）表示） 與三個(gè)碳相連的碳原子叫做叔碳原子（或三級(jí)碳原子，用與三個(gè)碳相連的碳原子叫做叔碳原子（或三級(jí)碳原子，用3 3表示）表示） 與四個(gè)碳相連的碳原子叫做季碳原子（或四級(jí)碳原子，用與四個(gè)碳相連的碳原子叫做季碳原子（或四級(jí)碳原子，用4 4表示）表示） 與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，分別稱為伯、仲、叔氫原子，不同類型與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，分別稱為伯、仲、叔氫原子，不同類型 的氫原子的反應(yīng)性能有一定的差別。的氫原子的反應(yīng)性能有一定的差別。 2.2烷烴的命名烷烴的命名 C1

4、C2 C3 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CHCH3 CH3 CH3(CH2)3CH3 CH3CHCH2CH3 CH3 CH3CCH3 CH3 CH3 C4 C5 CH3(CH2)4CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH3 CH3CCH2CH3 CH3 CH3 CH3CHCHCH3 CH3 CH3 CH3CH2CHCH2CH3 CH3 C6 如何命名？如何命名？ 如何命名？如何命名？ CH3(CH2)5CH3 CH3(CH2)6CH3 CH3(CH2)7CH3 CH3(CH2)8CH3 CH3(CH2)9CH3 CH3(CH2)10CH3 CH3

5、(CH2)11CH3 CH3(CH2)18CH3 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C20 2.2.2 烷基烷基 RHR R（烷烷基基） CH3 CH3CH2 CH3CH2CH2 中中文文名名英英文文名名 甲甲基基 乙乙基基 （正正）丙丙基基 methyl ethyl n-propyl CH3CH CH3 異異丙丙基基 縮縮寫寫 Me Et n-Pr isopropyli-Pr CH3CH2CH2CH2 CH3CHCH2 CH3 （正正）丁丁基基 異異丁丁基基 n-butyl isobutyl CH3C CH3 CH3 叔叔丁丁基基tert-butyl n-Bu i-Bu t-

6、Bu (tertiary) CH3CH2CH 仲仲丁丁基基sec-butyls-Bu CH3 (secodary) R（烷烷基基） 中中文文名名英英文文名名縮縮寫寫 1.1.選擇主鏈：選擇含碳原子數(shù)目最多的碳鏈作為主鏈，稱為某烷。選擇主鏈：選擇含碳原子數(shù)目最多的碳鏈作為主鏈，稱為某烷。 支鏈作為取代基，若有兩條以上等長(zhǎng)碳鏈時(shí)，則選擇支鏈多的一支鏈作為取代基，若有兩條以上等長(zhǎng)碳鏈時(shí)，則選擇支鏈多的一 條為主鏈。條為主鏈。 2.2.3 系統(tǒng)命名法（系統(tǒng)命名法（IUPAC命名法命名法） 2.碳原子的編號(hào)：碳原子的編號(hào)： 從最接近取代基的一端開始，將主鏈碳原子用從最接近取代基的一端開始，將主鏈碳原子用

7、1、2、3編號(hào)編號(hào) 從碳鏈任何一端開始，第一個(gè)支鏈的位置都相同時(shí)，則從較簡(jiǎn)單從碳鏈任何一端開始，第一個(gè)支鏈的位置都相同時(shí)，則從較簡(jiǎn)單 的一端開始編號(hào)。的一端開始編號(hào)。 若第一個(gè)支鏈的位置相同，則依次比較第二、第三個(gè)支鏈的位若第一個(gè)支鏈的位置相同，則依次比較第二、第三個(gè)支鏈的位 置，以取代基的系列編號(hào)最小（最低系列原則：碳鏈從不同方向置，以取代基的系列編號(hào)最小（最低系列原則：碳鏈從不同方向 編號(hào)時(shí)，得到兩種不同編號(hào)系列，則順次逐項(xiàng)比較兩系列的不同編號(hào)時(shí)，得到兩種不同編號(hào)系列，則順次逐項(xiàng)比較兩系列的不同 位次，最先遇到的位數(shù)最小者，定為位次，最先遇到的位數(shù)最小者，定為“最低系列最低系列”。）。）

8、CH3CHCH2CHCH2CH2CHCH3 CH3CH3 CH3 取代基位號(hào)：取代基位號(hào)：2，4，7 （正確）（正確） 2，5，7 將支鏈（取代基）寫在主鏈名稱的前面將支鏈（取代基）寫在主鏈名稱的前面 取代基按取代基按“次序規(guī)則次序規(guī)則”，次序優(yōu)先的基團(tuán)優(yōu)先放在最后寫出。，次序優(yōu)先的基團(tuán)優(yōu)先放在最后寫出。 相同基團(tuán)合并寫出，位置用相同基團(tuán)合并寫出，位置用2，3標(biāo)出標(biāo)出, 取代基數(shù)目用二取代基數(shù)目用二, 三三標(biāo)出。標(biāo)出。 表示位置的數(shù)字間要用表示位置的數(shù)字間要用“，”隔開，位次和取代基名稱之間要隔開，位次和取代基名稱之間要 用用“”隔開。隔開。 3.3.烷烴的名稱烷烴的名稱 2.2.4次序規(guī)則次

9、序規(guī)則 次序規(guī)則的要點(diǎn)：次序規(guī)則的要點(diǎn)： 1.單原子取代基單原子取代基,按原子序數(shù)大小排列。原子序數(shù)大按原子序數(shù)大小排列。原子序數(shù)大,順序大順序大;原子原子 次序小次序小,順序小；同位素中質(zhì)量高的順序小；同位素中質(zhì)量高的,順序大。順序大。 例如：例如： I Br Cl S P F O N C D H； -Br -OH -NH2 -CH3 H 2. 多原子基團(tuán)第一個(gè)原子相同多原子基團(tuán)第一個(gè)原子相同,則要依次比較第二、第三順序原則要依次比較第二、第三順序原 子的原子序數(shù)，來決定基團(tuán)的大小順序。子的原子序數(shù)，來決定基團(tuán)的大小順序。 例如：例如： CH3CH2- CH3- （因第一順序原子均為（因第一

10、順序原子均為C，故必須比較，故必須比較 與碳相連基團(tuán)的大?。┡c碳相連基團(tuán)的大小）CH3- 中與碳相連的是中與碳相連的是 C(H、H、H)； CH3CH2- 中與碳相連的是中與碳相連的是 C(C、H、H)，所以，所以CH3CH2-優(yōu)先。優(yōu)先。 同理：同理：(CH3)3C- CH3CH(CH3)CH- (CH3)2CHCH2- CH3CH2CH2CH2- 3.當(dāng)取代基為不飽和基團(tuán)時(shí)，則把雙鍵、三鍵原子看成是它與當(dāng)取代基為不飽和基團(tuán)時(shí)，則把雙鍵、三鍵原子看成是它與 多個(gè)某原子相連。多個(gè)某原子相連。 課堂作業(yè)：比較以下基團(tuán)的優(yōu)先順序課堂作業(yè)：比較以下基團(tuán)的優(yōu)先順序 用系統(tǒng)命名法命名下列化合物用系統(tǒng)命名

11、法命名下列化合物 CH3CH2CHCHCHCHCH3 CH3CH3 CH2CH2CH3 CH3 2.3.1 碳原子的四面體構(gòu)型碳原子的四面體構(gòu)型 2.3烷烴的結(jié)構(gòu)烷烴的結(jié)構(gòu) 構(gòu)型構(gòu)型是指具有一定構(gòu)造的分子中原子在空間的排列狀況，烷烴是指具有一定構(gòu)造的分子中原子在空間的排列狀況，烷烴 分子中碳原子為正四面體構(gòu)型，甲烷的正四面體構(gòu)型如下圖所分子中碳原子為正四面體構(gòu)型，甲烷的正四面體構(gòu)型如下圖所 示。示。 乙烷的結(jié)構(gòu)和模型：乙烷的結(jié)構(gòu)和模型： 2.3.2碳原子的碳原子的SP3雜化雜化 雜化雜化：就是幾個(gè)軌道放到一起，進(jìn)行充分混合，再平均分配，：就是幾個(gè)軌道放到一起，進(jìn)行充分混合，再平均分配， 不但進(jìn)

12、行能量均分，而且軌道成份也平均分配，形成數(shù)目相不但進(jìn)行能量均分，而且軌道成份也平均分配，形成數(shù)目相 等的幾個(gè)能量和軌道成份都相同的新軌道等的幾個(gè)能量和軌道成份都相同的新軌道即雜化軌道。即雜化軌道。 2.3.3 烷烴分子的形成烷烴分子的形成 鍵有如下幾個(gè)的特點(diǎn)：鍵有如下幾個(gè)的特點(diǎn)： 1.鍵有方向性，兩個(gè)成鍵原子必須沿著對(duì)稱軸方向接近，才能達(dá)到最大鍵有方向性，兩個(gè)成鍵原子必須沿著對(duì)稱軸方向接近，才能達(dá)到最大 重疊。重疊。 2.成鍵電子云沿鍵軸對(duì)稱分布，兩端的原子可以沿軸自由旋轉(zhuǎn)而不改變電成鍵電子云沿鍵軸對(duì)稱分布，兩端的原子可以沿軸自由旋轉(zhuǎn)而不改變電 子云的分布。子云的分布。 3.鍵是頭碰頭的重疊，

13、與其它鍵相比，重疊程度大，鍵能大，其中鍵是頭碰頭的重疊，與其它鍵相比，重疊程度大，鍵能大，其中 C-H鍵鍵, 鍵能鍵能 415.3KJ/mol；C-C鍵鍵, 鍵能鍵能 345.6KJ/mol，因此，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。，因此，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 2.3.4其它烷烴的構(gòu)型其它烷烴的構(gòu)型 1. 碳原子都是以碳原子都是以SP3雜化軌道與其他原子形成雜化軌道與其他原子形成鍵，碳原子都鍵，碳原子都 為正四面體結(jié)構(gòu)。為正四面體結(jié)構(gòu)。 2. C-C鍵長(zhǎng)均為鍵長(zhǎng)均為0.154nm, C-H鍵長(zhǎng)為鍵長(zhǎng)為0.109nm,鍵角都接近于鍵角都接近于 109.5。 3. 碳鏈一般是曲折地排布在空間。碳鏈一般是曲折地排布在空間。

14、2.4烷烴的物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì) 2.4.1 狀態(tài)狀態(tài) 常溫常溫(25)常壓常壓(760mmHg)下含有四個(gè)碳以下的烷烴為氣體，下含有四個(gè)碳以下的烷烴為氣體， 含五到十六個(gè)碳的直鏈烷烴為液體，含十七個(gè)碳以上直鏈烷烴含五到十六個(gè)碳的直鏈烷烴為液體，含十七個(gè)碳以上直鏈烷烴 為固體。為固體。 2.4.2 沸點(diǎn)沸點(diǎn) 1.直鏈烷烴的沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而有規(guī)律地升高直鏈烷烴的沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而有規(guī)律地升高 。 2.同數(shù)碳原子的構(gòu)造異構(gòu)體中，分子的支鏈越多，沸點(diǎn)越低。同數(shù)碳原子的構(gòu)造異構(gòu)體中，分子的支鏈越多，沸點(diǎn)越低。 2.4.3熔點(diǎn)熔點(diǎn) 1.固體分子其熔點(diǎn)也隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增高固體

15、分子其熔點(diǎn)也隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增高 。 2.支鏈烷烴的熔點(diǎn)比直鏈烷烴的低。但有的帶支鏈的烷烴有高度支鏈烷烴的熔點(diǎn)比直鏈烷烴的低。但有的帶支鏈的烷烴有高度 的對(duì)稱性，它們的熔點(diǎn)則比同數(shù)碳原子的直鏈烷烴高的對(duì)稱性，它們的熔點(diǎn)則比同數(shù)碳原子的直鏈烷烴高 。 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3 CH3 CH3CH3 CH3 CH3 C M.P. -129.8 -159.9 -16.8 2.5.4 相對(duì)密度（比重）相對(duì)密度（比重） 都小于都小于1，隨著分子量的增加而增加，最后接近于，隨著分子量的增加而增加，最后接近于0.8（20）。）。 2.5.6 溶解度溶解度 不溶與水，溶于某些有

16、機(jī)溶劑，尤其是烴類中。不溶與水，溶于某些有機(jī)溶劑，尤其是烴類中。 2.5烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì) CCH 2.5.1 甲烷的鹵代反應(yīng)甲烷的鹵代反應(yīng) hv orCH3Cl+ Cl2 CH2Cl2 CHCl3CCl4 + +HCl+ CH4 CH4 （過過量量）Cl2+ hv or CH3Cl+HCl CH4Cl2（過過量量） + hv or +HClCCl4 + 2.5.2其他烷烴的鹵代反應(yīng)其他烷烴的鹵代反應(yīng) 伯、仲、叔氫的相對(duì)反應(yīng)活性：伯、仲、叔氫的相對(duì)反應(yīng)活性： 如果定義：氫的相對(duì)活性如果定義：氫的相對(duì)活性 = 產(chǎn)物的數(shù)量產(chǎn)物的數(shù)量被取代的等價(jià)氫的個(gè)數(shù)。被取代的等價(jià)氫的個(gè)數(shù)。 故室溫時(shí)三

17、種氫的相對(duì)活性為：故室溫時(shí)三種氫的相對(duì)活性為： 3H ：2H ：1H = 5 ：4 ：1。 與溴的反應(yīng)：與溴的反應(yīng)： 溴代反應(yīng)時(shí)（光照，溴代反應(yīng)時(shí)（光照，127），三種氫的相對(duì)活性為：），三種氫的相對(duì)活性為： 3H ：2H ：1H = 1600 ：82 ：1 不同鹵原子與不同氫原子反應(yīng)的相對(duì)速率不同鹵原子與不同氫原子反應(yīng)的相對(duì)速率(以伯氫為標(biāo)準(zhǔn)以伯氫為標(biāo)準(zhǔn))如下：如下： 總結(jié)：烷烴鹵代反應(yīng)的選擇性總結(jié)：烷烴鹵代反應(yīng)的選擇性 鹵代反應(yīng)中不同類型氫的反應(yīng)活性鹵代反應(yīng)中不同類型氫的反應(yīng)活性 3o H 2o H 1o H CH4 (溫度升高，選擇性變差溫度升高，選擇性變差) 不同鹵素的反應(yīng)選擇性不同鹵

18、素的反應(yīng)選擇性: 溴代溴代 氯代氯代 合成上的應(yīng)用價(jià)值：合成上的應(yīng)用價(jià)值： 溴代溴代 氯代（反應(yīng)的選擇性好，可得到氯代（反應(yīng)的選擇性好，可得到 較高純度的產(chǎn)物）較高純度的產(chǎn)物） 2.6 烷烴的鹵代反應(yīng)歷程烷烴的鹵代反應(yīng)歷程 l l 2.6.1甲烷的氯代歷程甲烷的氯代歷程 定義：由化學(xué)鍵均裂引起的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)。其特點(diǎn)為：定義：由化學(xué)鍵均裂引起的反應(yīng)稱為自由基反應(yīng)。其特點(diǎn)為： （1）反應(yīng)機(jī)理包括鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止三個(gè)階段。）反應(yīng)機(jī)理包括鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止三個(gè)階段。 （2）反應(yīng)必須在光、熱或自由基引發(fā)劑的作用下發(fā)生。）反應(yīng)必須在光、熱或自由基引發(fā)劑的作用下發(fā)生。 （3）溶劑的極性、酸或

19、堿催化劑對(duì)反應(yīng)無影響。）溶劑的極性、酸或堿催化劑對(duì)反應(yīng)無影響。 （4）氧氣是自由基反應(yīng)的抑制劑。）氧氣是自由基反應(yīng)的抑制劑。 甲烷氯代的機(jī)理表達(dá)：甲烷氯代的機(jī)理表達(dá)： 引發(fā)劑：容易產(chǎn)生自由基的試劑。如：過氧化物引發(fā)劑：容易產(chǎn)生自由基的試劑。如：過氧化物 抑制劑：降低自由基活性或抑制自由基生成的試劑。抑制劑：降低自由基活性或抑制自由基生成的試劑。 2.6.2甲烷氯代反應(yīng)過程中的能量變化（過渡態(tài)理論、反應(yīng)熱、甲烷氯代反應(yīng)過程中的能量變化（過渡態(tài)理論、反應(yīng)熱、 活化能）活化能） 2.6.2.1過渡狀態(tài)理論過渡狀態(tài)理論 過渡狀態(tài)理論認(rèn)為過渡狀態(tài)理論認(rèn)為 每一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)進(jìn)程分為三個(gè)階段：每一個(gè)反應(yīng)的反

20、應(yīng)進(jìn)程分為三個(gè)階段： 始態(tài)、過渡態(tài)和終態(tài)。即一個(gè)反應(yīng)由反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變始態(tài)、過渡態(tài)和終態(tài)。即一個(gè)反應(yīng)由反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變 過程中，需要經(jīng)過一個(gè)過渡狀態(tài)，如下反應(yīng)通式所示：過程中，需要經(jīng)過一個(gè)過渡狀態(tài)，如下反應(yīng)通式所示： 用字母表示則為：用字母表示則為： 過渡態(tài)過渡態(tài) 反應(yīng)物（始態(tài)）反應(yīng)物（始態(tài)）產(chǎn)物（終態(tài)）產(chǎn)物（終態(tài)） ABC A-B + C A + B-C 過渡態(tài)過渡態(tài) 反應(yīng)進(jìn)程中體系能量的變化如下圖：反應(yīng)進(jìn)程中體系能量的變化如下圖： 反應(yīng)能量進(jìn)程圖的函義：反應(yīng)能量進(jìn)程圖的函義： 1.曲線上的每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著一種反應(yīng)的狀態(tài)和這種狀態(tài)所具有的曲線上的每一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著一種反應(yīng)的狀態(tài)和這種狀態(tài)所具有

21、的 能量。能量。 2.過渡態(tài)處在反應(yīng)進(jìn)程位能曲線上的最高點(diǎn)，也就是反應(yīng)所需要過渡態(tài)處在反應(yīng)進(jìn)程位能曲線上的最高點(diǎn)，也就是反應(yīng)所需要 克服的能壘，是過渡態(tài)與反應(yīng)物分子基態(tài)之間的位能差，稱為反克服的能壘，是過渡態(tài)與反應(yīng)物分子基態(tài)之間的位能差，稱為反 應(yīng)的活化能，用應(yīng)的活化能，用(E活 活)表示。 表示。 3.由圖還可以看出由圖還可以看出H 就是反應(yīng)熱。反應(yīng)熱即反應(yīng)物與產(chǎn)物之間就是反應(yīng)熱。反應(yīng)熱即反應(yīng)物與產(chǎn)物之間 的能量差的能量差( H)。 2.6.2.2甲烷氯代反應(yīng)過程中的能量變化甲烷氯代反應(yīng)過程中的能量變化 反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程-位能曲線圖如下：位能曲線圖如下： 1.在多步驟反應(yīng)中，反應(yīng)分多少步進(jìn)行

22、能量進(jìn)程圖上就有多少在多步驟反應(yīng)中，反應(yīng)分多少步進(jìn)行能量進(jìn)程圖上就有多少 個(gè)峰。個(gè)峰。 2.兩峰之間的谷點(diǎn)表示反應(yīng)活性中間體兩峰之間的谷點(diǎn)表示反應(yīng)活性中間體 3.活化能最高的那步反應(yīng)決定著整個(gè)反應(yīng)的速率活化能最高的那步反應(yīng)決定著整個(gè)反應(yīng)的速率 過渡態(tài)與中間體的區(qū)別：過渡態(tài)與中間體的區(qū)別： 過渡態(tài)：過渡態(tài)：反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的中間狀態(tài)，（推測(cè)的）勢(shì)能最高反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的中間狀態(tài)，（推測(cè)的）勢(shì)能最高 處的原子排列，壽命處的原子排列，壽命= 0，無法測(cè)得。，無法測(cè)得。 中間體：中間體：反應(yīng)中生成的壽命較短的分子、離子或自由基，中間反應(yīng)中生成的壽命較短的分子、離子或自由基，中間 體一般很活潑，但可通過

23、實(shí)驗(yàn)方法觀察到。體一般很活潑，但可通過實(shí)驗(yàn)方法觀察到。 思考：思考： 1.鏈增長(zhǎng)階段是吸熱還是放熱？鏈增長(zhǎng)階段是吸熱還是放熱？ 2.哪個(gè)過渡態(tài)是決定速率的一步？哪個(gè)過渡態(tài)是決定速率的一步？ 3.CH4， CH3，CH3Cl中哪一個(gè)是最穩(wěn)定的化合物？中哪一個(gè)是最穩(wěn)定的化合物？ 哪一個(gè)最不穩(wěn)定？。哪一個(gè)最不穩(wěn)定？。 2.6.3烷基自由基的構(gòu)型和穩(wěn)定性烷基自由基的構(gòu)型和穩(wěn)定性 自由基的構(gòu)型：中心自由基的構(gòu)型：中心C sp2雜化雜化 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性： 鍵的離解能（鍵的離解能（Kj/mol ） 自由基的穩(wěn)定性大小順序?yàn)椋鹤杂苫姆€(wěn)定性大小順序?yàn)椋?3 R 2 R 1 R CH3 小結(jié)：小結(jié)： 1.烷烴的

24、鹵代（氯代和溴代）反應(yīng)。烷烴的鹵代（氯代和溴代）反應(yīng)。 2.烷烴的鹵代機(jī)理烷烴的鹵代機(jī)理自由基取代機(jī)理（自由基鏈反應(yīng)機(jī)理），自由基取代機(jī)理（自由基鏈反應(yīng)機(jī)理）， 機(jī)理的各個(gè)步驟及表示方法。機(jī)理的各個(gè)步驟及表示方法。 3.不同類型不同類型H的反應(yīng)選擇性或不同類型的反應(yīng)選擇性或不同類型H的反應(yīng)活性，自由基的反應(yīng)活性，自由基 的穩(wěn)定性的穩(wěn)定性 4.烷烴的氯代和溴代在選擇性上的差別烷烴的氯代和溴代在選擇性上的差別 2.7環(huán)烷烴的分類和命名環(huán)烷烴的分類和命名 2.7.1環(huán)烷烴的分類環(huán)烷烴的分類 2.7.2環(huán)烷烴的命名環(huán)烷烴的命名 2.7.2.1單環(huán)烷烴的命名單環(huán)烷烴的命名 根據(jù)分之中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為

25、環(huán)某烷；把取代基的名稱寫根據(jù)分之中成環(huán)碳原子數(shù)目，稱為環(huán)某烷；把取代基的名稱寫 在環(huán)烷烴的前面；取代基位次按在環(huán)烷烴的前面；取代基位次按“最低系列最低系列”原則列出，基團(tuán)順原則列出，基團(tuán)順 序按序按“次序規(guī)則次序規(guī)則”排序在后的優(yōu)先列出。排序在后的優(yōu)先列出。 側(cè)鏈比較簡(jiǎn)單側(cè)鏈比較簡(jiǎn)單, 以環(huán)為母體以環(huán)為母體, 鏈為取代基鏈為取代基, 側(cè)鏈比較復(fù)雜側(cè)鏈比較復(fù)雜, 以鏈為以鏈為 母體母體, 環(huán)為取代基。環(huán)為取代基。 乙基環(huán)己烷乙基環(huán)己烷 2-甲基甲基-4-環(huán)己基己烷環(huán)己基己烷 讓次序規(guī)則中順序讓次序規(guī)則中順序 較小的基團(tuán)位次盡較小的基團(tuán)位次盡 可能小?？赡苄?。 1，3-二甲基二甲基-5-乙基環(huán)己烷

26、乙基環(huán)己烷 受環(huán)的限制，受環(huán)的限制，鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)上取代基在空間的位置鍵不能自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)上取代基在空間的位置 不同，產(chǎn)生順反不同，產(chǎn)生順反(幾何幾何)異構(gòu)。異構(gòu)。 順順(cis)： 兩個(gè)取代基在環(huán)同側(cè)；兩個(gè)取代基在環(huán)同側(cè)； 反反(trans)： 兩個(gè)取代基在環(huán)異側(cè)兩個(gè)取代基在環(huán)異側(cè) CH3 H CH3 H CH3 H CH3 HCH3 H CH3 H H3CCH3 H3C CH3 HH H3CCH3CH3 H3C 順反異構(gòu)用順反異構(gòu)用“順順”或或 “反反”注明基團(tuán)相對(duì)位注明基團(tuán)相對(duì)位 置。置。 英文用英文用 “cis”和和 “trans”表示。表示。 2.7.2.2雙環(huán)化合物的命名雙環(huán)化合

27、物的命名 橋環(huán)烴：橋環(huán)烴：分子內(nèi)環(huán)與環(huán)之間有兩個(gè)或兩個(gè)以上共用碳原子分子內(nèi)環(huán)與環(huán)之間有兩個(gè)或兩個(gè)以上共用碳原子 的多環(huán)烴。的多環(huán)烴。 橋橋 頭頭 碳：碳：幾個(gè)環(huán)共用的碳原子，幾個(gè)環(huán)共用的碳原子， 環(huán)的數(shù)目：環(huán)的數(shù)目：斷裂二根斷裂二根CC鍵可成鏈狀烷烴為二環(huán)；斷裂鍵可成鏈狀烷烴為二環(huán)；斷裂 三根三根CC鍵可成鏈狀烷烴為三環(huán)鍵可成鏈狀烷烴為三環(huán) 橋：橋：兩個(gè)橋頭碳原子間的碳鏈或一個(gè)鍵兩個(gè)橋頭碳原子間的碳鏈或一個(gè)鍵 環(huán)的編號(hào)方法：環(huán)的編號(hào)方法：從橋頭開始，先長(zhǎng)鏈后短鏈從橋頭開始，先長(zhǎng)鏈后短鏈 命名：命名： 1.根據(jù)組成橋環(huán)的碳原子總數(shù)稱為根據(jù)組成橋環(huán)的碳原子總數(shù)稱為“某烷某烷”，再加上詞頭，再加上詞

28、頭“二二 環(huán)環(huán)”字。字。 2.從橋頭碳開始，繞最長(zhǎng)的橋到另一個(gè)橋頭，再繞次長(zhǎng)橋回來，從橋頭碳開始，繞最長(zhǎng)的橋到另一個(gè)橋頭，再繞次長(zhǎng)橋回來， 最后再編最短的橋。最后再編最短的橋。 3.可能的情況下給取代基以盡可能小的編號(hào)可能的情況下給取代基以盡可能小的編號(hào) 4.母體名稱前冠以母體名稱前冠以“環(huán)數(shù)環(huán)數(shù)”，后接，后接 ,方括中表明環(huán)內(nèi)除橋頭方括中表明環(huán)內(nèi)除橋頭 碳原子外的碳原子數(shù)目，從大到小排列，之間用圓點(diǎn)分開。碳原子外的碳原子數(shù)目，從大到小排列，之間用圓點(diǎn)分開。 2,8,8-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán)3.2.1辛烷辛烷 螺環(huán)化合物：螺環(huán)化合物： 螺環(huán)烴：兩個(gè)環(huán)共用一個(gè)碳原子的多環(huán)烷烴叫作螺環(huán)烴。螺環(huán)烴：

29、兩個(gè)環(huán)共用一個(gè)碳原子的多環(huán)烷烴叫作螺環(huán)烴。 螺原子：被供用的碳原子為螺原子命名：螺原子：被供用的碳原子為螺原子命名： 1.根據(jù)組成螺環(huán)的碳原子總數(shù)稱為根據(jù)組成螺環(huán)的碳原子總數(shù)稱為“某烷某烷”，再加上詞頭，再加上詞頭“螺螺”字。字。 2.從小環(huán)中與螺原子相連的碳原子開始編號(hào)，經(jīng)過螺碳原子，在從小環(huán)中與螺原子相連的碳原子開始編號(hào)，經(jīng)過螺碳原子，在 由較大環(huán)回到螺碳原子。由較大環(huán)回到螺碳原子。 3.盡可能使取代基處在最小的位次盡可能使取代基處在最小的位次 4.母體名稱前冠以母體名稱前冠以“螺螺”，后接，后接 ,方括內(nèi)注明環(huán)中除螺碳原子以外方括內(nèi)注明環(huán)中除螺碳原子以外 的碳原子數(shù)，由小到大，之間用圓點(diǎn)

30、隔開。的碳原子數(shù)，由小到大，之間用圓點(diǎn)隔開。 2.8環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性 2.8.1拜耳拜耳(Baeyer)的張力學(xué)說的張力學(xué)說 基本假定基本假定：所有的環(huán)碳原子都具有四面體的結(jié)構(gòu)：所有的環(huán)碳原子都具有四面體的結(jié)構(gòu),都在同一個(gè)平都在同一個(gè)平 面上面上,且排列成正多邊形。且排列成正多邊形。 張力學(xué)說張力學(xué)說:任何與任何與10928正常鍵角的偏離都會(huì)使分子產(chǎn)生恢復(fù)正常鍵角的偏離都會(huì)使分子產(chǎn)生恢復(fù) 正常鍵角的作用力正常鍵角的作用力,這種作用力就稱為角張力。與正常鍵角的偏這種作用力就稱為角張力。與正常鍵角的偏 差越大差越大,張力就越大。張力就越大。 2.8.2環(huán)烷烴的燃燒熱環(huán)烷烴的

31、燃燒熱 燃燒熱：燃燒熱：1mol純烷烴完全燃燒生成純烷烴完全燃燒生成CO2和水時(shí)放出的熱。每個(gè)和水時(shí)放出的熱。每個(gè) CH2-的燃燒熱應(yīng)該是相同的，約為的燃燒熱應(yīng)該是相同的，約為658.6KJmol-1。 環(huán)上每環(huán)上每molCH2的張力能的張力能：指環(huán)上每：指環(huán)上每mol CH2的燃燒熱值與開的燃燒熱值與開 鏈烷烴鏈烷烴 每每mol CH2的燃燒熱值（的燃燒熱值（659KJ/mol)之差。之差。 2.8.3環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu)環(huán)丙烷的結(jié)構(gòu) 成鍵方式成鍵方式:軌道在軸線軌道在軸線(兩核連線）之外頭碰頭、斜側(cè)式重迭兩核連線）之外頭碰頭、斜側(cè)式重迭, 重迭程度較小重迭程度較小,形成的鍵比通常形成的鍵比通常 的

32、的-鍵弱，比鍵弱，比-鍵強(qiáng)，稱彎鍵強(qiáng)，稱彎 曲鍵。曲鍵。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： “彎曲鍵彎曲鍵”重疊程度小，鍵能下降，從而產(chǎn)生角張力恢復(fù)正常重疊程度小，鍵能下降，從而產(chǎn)生角張力恢復(fù)正常 鍵的傾向；鍵的傾向； “彎曲鍵彎曲鍵”使電子云暴露在成鍵兩原子的外側(cè)，類似于烯烴中使電子云暴露在成鍵兩原子的外側(cè)，類似于烯烴中 的的鍵，鍵， 易受親電試劑的進(jìn)攻。易受親電試劑的進(jìn)攻。 角張力（角張力（angle strain）：）： 環(huán)的角度與環(huán)的角度與sp3軌道夾軌道夾 角差別引起的張力角差別引起的張力 所有所有C- -H 鍵均為重疊鍵均為重疊 式構(gòu)象，式構(gòu)象，有扭轉(zhuǎn)張力有扭轉(zhuǎn)張力 三員環(huán)的張力能是由以下幾種因素造成

33、的：三員環(huán)的張力能是由以下幾種因素造成的： 1.由于二個(gè)氫原子之間的距離小于范德華半徑之和，所以產(chǎn)生由于二個(gè)氫原子之間的距離小于范德華半徑之和，所以產(chǎn)生 非非 鍵作用鍵作用(non-bonding interaction)，造成內(nèi)能升高；，造成內(nèi)能升高； 2.軌道沒有按軸向重迭，導(dǎo)致鍵長(zhǎng)伸長(zhǎng)或縮短，電子云重疊減軌道沒有按軸向重迭，導(dǎo)致鍵長(zhǎng)伸長(zhǎng)或縮短，電子云重疊減 少，造成內(nèi)能升高；少，造成內(nèi)能升高； 3.由于鍵角偏離平衡值引起的張力能（即角張力）。由于鍵角偏離平衡值引起的張力能（即角張力）。 4.由扭轉(zhuǎn)角變化由扭轉(zhuǎn)角變化(全重疊構(gòu)象全重疊構(gòu)象)引起的（扭轉(zhuǎn)張力）。引起的（扭轉(zhuǎn)張力）。 2.9環(huán)

34、烷烴性質(zhì)環(huán)烷烴性質(zhì) 2.9.1與烷烴相似的性質(zhì)與烷烴相似的性質(zhì) 2.9.2與烯烴相似的性質(zhì)與烯烴相似的性質(zhì) 催化加氫催化加氫 與鹵素的反應(yīng)與鹵素的反應(yīng) 與與HX反應(yīng)反應(yīng) 環(huán)丙烷若環(huán)上有取代基時(shí)，與鹵化氫的加成時(shí)，環(huán)的破裂發(fā)環(huán)丙烷若環(huán)上有取代基時(shí)，與鹵化氫的加成時(shí)，環(huán)的破裂發(fā) 生在含氫最多和含氫最少（或取代基最多與最少）的兩個(gè)碳原子生在含氫最多和含氫最少（或取代基最多與最少）的兩個(gè)碳原子 之間。之間。 氫總是加在含氫多的碳上氫總是加在含氫多的碳上,鹵原子加在含氫少的碳上鹵原子加在含氫少的碳上.符合馬符合馬 氏規(guī)則氏規(guī)則.四碳環(huán)不易開環(huán)，在常溫下與鹵素，鹵化氫不反應(yīng)。四碳環(huán)不易開環(huán)，在常溫下與鹵素

35、，鹵化氫不反應(yīng)。 小結(jié)小結(jié)：環(huán)丙烷比較活潑，類似烯烴，易于開環(huán)加成。但它：環(huán)丙烷比較活潑，類似烯烴，易于開環(huán)加成。但它 不能被高錳酸鉀氧化，可用此法區(qū)別環(huán)丙烷和烯烴。如不能被高錳酸鉀氧化，可用此法區(qū)別環(huán)丙烷和烯烴。如:三三 元環(huán)不能使高錳酸鉀溶液褪色，能使溴水褪色。元環(huán)不能使高錳酸鉀溶液褪色，能使溴水褪色。 思考題：如何鑒別丙烷、環(huán)丙烷、丙烯和丙炔？思考題：如何鑒別丙烷、環(huán)丙烷、丙烯和丙炔？ 2.10烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)象異構(gòu) 定義定義：因碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)引起分子中的原子（團(tuán)）在空間產(chǎn)生：因碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)引起分子中的原子（團(tuán)）在空間產(chǎn)生 不同的排列方式稱構(gòu)象，各種不同的空間排列

36、互稱為構(gòu)象異構(gòu)不同的排列方式稱構(gòu)象，各種不同的空間排列互稱為構(gòu)象異構(gòu) 體。體。 1.10.1乙烷的構(gòu)象乙烷的構(gòu)象 能量分析：能量分析： 2H之間的距離：之間的距離： 0.250nm 0.229nm 2H原子的范德華半徑之和：原子的范德華半徑之和： 0.24nm 交叉式：交叉式： 0.250nm 0.24nm 無范氏張力；無范氏張力； 重疊式重疊式0.229nmaeaa 不同基團(tuán)二取代環(huán)己烷：不同基團(tuán)二取代環(huán)己烷： 反反-1-甲基甲基-3-異丙基環(huán)己烷異丙基環(huán)己烷: 順順-1-甲基甲基-4-叔丁基環(huán)己烷：叔丁基環(huán)己烷： 順順-1-甲基甲基-2-叔丁基環(huán)己烷：叔丁基環(huán)己烷： 規(guī)律：規(guī)律： 1.具有一個(gè)取代基的環(huán)己烷具有一個(gè)取代基的環(huán)己烷,取代基在取代基在e鍵上時(shí)為穩(wěn)定