飽和烴(烷烴和環(huán)烷烴)

1、第第 2 章章 飽和烴飽和烴烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴2.1 烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的通式和構(gòu)造異構(gòu)2.1.1烷烴和環(huán)烷烴的通式烷烴和環(huán)烷烴的通式：烷烴烷烴 CnH2n+2; 環(huán)烷烴環(huán)烷烴CnH2n+2同系列同系列: 這種具有同一通式這種具有同一通式,組成上相差組成上相差 CH2 及其整倍數(shù)的一系列化合物，稱為及其整倍數(shù)的一系列化合物，稱為同系列。同系列。同系列中的各化合物互為同系列中的各化合物互為同系物同系物。CH2 稱為同系列的稱為同系列的系差系差。2.1.2 烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)構(gòu)造異構(gòu)：分子式相同而構(gòu)造不同的化合物，構(gòu)造異構(gòu)：分子式相同而構(gòu)造不同

2、的化合物，稱為構(gòu)造異構(gòu)體。稱為構(gòu)造異構(gòu)體。從丁烷開(kāi)始有同分異構(gòu)體：從丁烷開(kāi)始有同分異構(gòu)體： 正丁烷異丁烷正丁烷異丁烷 Bp-0.5 C Bp-11.73 CCH3CHCH3CH3CH3CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)2CH3CH2CH2CH3 HCCHHCHCHHHHHHHCCHHCHHCHHHHH 同分異構(gòu)體的推導(dǎo)：同分異構(gòu)體的推導(dǎo)：寫(xiě)出最長(zhǎng)鏈：寫(xiě)出最長(zhǎng)鏈： 寫(xiě)出少一個(gè)碳原子的直鏈，把一個(gè)碳當(dāng)寫(xiě)出少一個(gè)碳原子的直鏈，把一個(gè)碳當(dāng)支鏈，找出可能的異構(gòu)體支鏈，找出可能的異構(gòu)體寫(xiě)出少二個(gè)碳原子的直鏈，把二個(gè)碳當(dāng)寫(xiě)出少二個(gè)碳原子的直鏈，把二個(gè)碳當(dāng)兩個(gè)支鏈，或一個(gè)支鏈，找出可能的異兩個(gè)支鏈，或一

3、個(gè)支鏈，找出可能的異構(gòu)體構(gòu)體CCCCCC CCCCCC CCCCCC CCCCCC CCCCCC 環(huán)烷烴的構(gòu)造異構(gòu)以C6H12為例：可構(gòu)成六元環(huán)、五元環(huán)、四元環(huán)、三元環(huán):同分異構(gòu)同分異構(gòu)（ 1 ）構(gòu)造異構(gòu)）構(gòu)造異構(gòu)1 ）碳架異構(gòu)）碳架異構(gòu)2 ）位置異構(gòu)）位置異構(gòu)3 ）官能團(tuán)異構(gòu)）官能團(tuán)異構(gòu)（ 2 ）立體異構(gòu)）立體異構(gòu)1 ）構(gòu)象異構(gòu)）構(gòu)象異構(gòu)2 ）構(gòu)型異構(gòu)）構(gòu)型異構(gòu)習(xí)題習(xí)題 2.2 下列哪些化合物是同一化合物下列哪些化合物是同一化合物?哪些哪些是構(gòu)造異構(gòu)體是構(gòu)造異構(gòu)體?(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.2 烷烴和環(huán)烷烴的命名烷烴和環(huán)烷烴的命名2.2.1伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔伯、仲

4、、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子氫原子只與一個(gè)碳原子相連的碳原子稱為伯碳只與一個(gè)碳原子相連的碳原子稱為伯碳原子，又稱為一級(jí)碳原子，用原子，又稱為一級(jí)碳原子，用 1 表示。表示。與兩個(gè)碳原子相連的碳原子稱為仲碳原與兩個(gè)碳原子相連的碳原子稱為仲碳原子，又稱為二級(jí)碳原子，用子，又稱為二級(jí)碳原子，用 2 表示。表示。與三個(gè)碳原子相連的碳原子稱為叔碳原與三個(gè)碳原子相連的碳原子稱為叔碳原子，又稱為三級(jí)碳原子，用子，又稱為三級(jí)碳原子，用 3 表示。表示。與四個(gè)碳原子相連的碳原子稱為季碳原與四個(gè)碳原子相連的碳原子稱為季碳原子，又稱為四級(jí)碳原子，用子，又稱為四級(jí)碳原子，用 4 表示。表示。與伯、仲、叔碳原子相連

5、的氫原子，分別稱為與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，分別稱為伯、仲、叔氫原子。伯、仲、叔氫原子。例標(biāo)出下列化合物中的伯、仲、叔、季碳原子，例標(biāo)出下列化合物中的伯、仲、叔、季碳原子，并指出有多少伯、仲、叔氫原子？并指出有多少伯、仲、叔氫原子？CH3CH2CHCH3CHCH3CH3CH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3CH3CH2CHCH3CHCH3CH31233111ooooooo3ooCH3CCH2CHCH3CH3CH3CH3o1o1o1o1o1o242.2.2 烷基和環(huán)烷基烷基和環(huán)烷基一個(gè)烷烴和環(huán)烷烴從形式上去掉一個(gè)氫一個(gè)烷烴和環(huán)烷烴從形式上去掉一個(gè)氫原子后剩下的基團(tuán)稱為烷基或環(huán)烷基原子后

6、剩下的基團(tuán)稱為烷基或環(huán)烷基(1) 某基：某基：甲基甲基 CH3- Me乙基乙基 CH3CH2- Et（正）丙基（正）丙基 CH3CH2CH2- n-Pr（正）丁基（正）丁基 CH3CH2CH2CH2- n-Bu(2) 異某基異某基: 異丙基異丙基 (CH3)2 CH- i-Pr異丁基異丁基 (CH3)2 CHCH2- i-Bu(3) 仲某基仲某基: 仲丁基仲丁基 s-Bu CH3CH2CH CH3(4) 叔某基叔某基: 叔丁基叔丁基 (CH3)3 C- t- Bu叔戊基叔戊基環(huán)丙基, 環(huán)丁基, 環(huán)戊基, 環(huán)己基CH3CH2CCH3CH3 2.2.3烷烴的命名烷烴的命名(1)普通命名法普通命名法

7、按碳原子的數(shù)目稱：甲、乙、丙、丁、戊、己、按碳原子的數(shù)目稱：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷、十一烷、十二烷等。庚、辛、壬、癸烷、十一烷、十二烷等。直鏈的稱為正某烷，直鏈的稱為正某烷，碳鏈一端帶有兩個(gè)甲基的稱為異某烷，碳鏈一端帶有兩個(gè)甲基的稱為異某烷，有季碳原子的稱新某烷，有季碳原子的稱新某烷，正戊烷正戊烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3 異丁烷異丁烷新庚烷新庚烷 CH3CH CH2CH3CH3CH3(2)衍生命名法衍生命名法按甲烷的衍生物命名，通常選擇連接烷基最多的碳原按甲烷的衍生物命名，通常選擇連接烷基最多的碳原子作為母體甲烷碳原子子作為母體甲烷碳原子二甲基乙基

8、甲烷二甲基乙基甲烷二甲基乙基異丙基甲烷二甲基乙基異丙基甲烷CH3CHCH3CH2CH3 CH3CHCH3CCH3CH3CH2CH3 (3)系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法IUPAC 命名法命名法,國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)國(guó)際純化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)中國(guó)化學(xué)會(huì)中國(guó)化學(xué)會(huì) 1980 年年“有機(jī)化學(xué)命名原則有機(jī)化學(xué)命名原則”(a) 選取含碳原子最多支鏈數(shù)目最多的碳鏈為主選取含碳原子最多支鏈數(shù)目最多的碳鏈為主鏈鏈. 例：例： CH3CCHCH3CH3CH2CH3CH2CH2CH3123456(b) 主鏈碳原子的位次編號(hào)主鏈碳原子的位次編號(hào) (1)取代基位次最小。 例：例： 3- 甲基己烷(2)小的取代基列前，相同

9、的取代基合并。小的取代基列前，相同的取代基合并。 例：例：CH3CCH2CH3CH2CH2CH3H CH3CCH3C CH2CH3CH3CH3CH2CH3 2 , 2, 3-三甲基三甲基-3-乙基戊烷乙基戊烷( 3) 烷基大小順序烷基大小順序(4)支鏈上還有取代基時(shí)，用括號(hào)中的數(shù)字或帶支鏈上還有取代基時(shí)，用括號(hào)中的數(shù)字或帶撇數(shù)字來(lái)標(biāo)明：例：撇數(shù)字來(lái)標(biāo)明：例： 2-甲基甲基-5,5-二二 (1,1-二甲基丙基二甲基丙基) 癸烷癸烷2 -甲基甲基-5 ， 5-二二-1 ， 1 -二甲基丙基癸烷二甲基丙基癸烷CH3CCH3CH3CH3CHCH3CH3CHCH3CHHCH3CHHCHHCH3CHHCH

10、HH Cl2 Br2 ,I2 通常不發(fā)生反應(yīng)通常不發(fā)生反應(yīng)2) 烷烴中各種氫的活性烷烴中各種氫的活性叔氫叔氫 仲氫仲氫 伯氫伯氫3) 自由基的穩(wěn)定性自由基的穩(wěn)定性叔碳自由基叔碳自由基 仲碳自由基仲碳自由基 伯碳自由基伯碳自由基 (CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3 1-氯氯-2-甲基丙烷甲基丙烷 2-氯氯-2-甲基丙烷甲基丙烷 64% 36%活性活性: 氯代時(shí)氯代時(shí),叔叔,仲仲,伯氫在室溫時(shí)的相對(duì)活性為伯氫在室溫時(shí)的相對(duì)活性為5 : 4 : 1 CH3CCH3CH3Cl+ClCH2CCH3CH3HCo25Cl2, 光CH3CCH3CH3H =叔氫伯氫36/164/95.11反

11、應(yīng)的選擇性反應(yīng)的選擇性: 溴溴 氯氯 氟氟溴代反應(yīng)時(shí)，叔、仲、伯氫相對(duì)活性為溴代反應(yīng)時(shí)，叔、仲、伯氫相對(duì)活性為1600：82：1氯代反應(yīng)因反應(yīng)原料易得，在工業(yè)上得氯代反應(yīng)因反應(yīng)原料易得，在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，如甲烷氯代，可生產(chǎn)氯甲到廣泛應(yīng)用，如甲烷氯代，可生產(chǎn)氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。(2)鹵化的反應(yīng)機(jī)理鹵化的反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理，是指化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的途徑或過(guò)程。反應(yīng)機(jī)理，是指化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的途徑或過(guò)程。 甲烷的反應(yīng)機(jī)理甲烷的反應(yīng)機(jī)理1) 鏈引發(fā)鏈引發(fā)2) 鏈增長(zhǎng)鏈增長(zhǎng) .Cl2hvCl:Clor. CH3+HClCH3H+.Cl CH3.+Cl2CH

12、3Cl+Cl.3) 鏈的終止鏈的終止CH3Cl+.ClCH3.CH3CH3+CH3.CH3Cl2Cl.+.Cl 2.6.2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)1)燃燒生成燃燒生成 CO2 和水和水,(不完全燃燒時(shí)生成不完全燃燒時(shí)生成 C,CO)燃燒熱燃燒熱:化合物完全燃燒后放出的熱量。化合物完全燃燒后放出的熱量。2)在引發(fā)劑引發(fā)下可發(fā)生部分氧化，合在引發(fā)劑引發(fā)下可發(fā)生部分氧化，合成了乙酸，高級(jí)脂肪酸等產(chǎn)品。成了乙酸，高級(jí)脂肪酸等產(chǎn)品。工業(yè)上工業(yè)上,以石臘生產(chǎn)高級(jí)脂肪酸以石臘生產(chǎn)高級(jí)脂肪酸.以環(huán)十二烷生產(chǎn)環(huán)十二酮以環(huán)十二烷生產(chǎn)環(huán)十二酮.2.6.3 異構(gòu)化反應(yīng)異構(gòu)化反應(yīng)化合物由一種異構(gòu)體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N異構(gòu)體的反化合物

13、由一種異構(gòu)體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N異構(gòu)體的反應(yīng)，稱為異構(gòu)化反應(yīng)。應(yīng)，稱為異構(gòu)化反應(yīng)。在石油工業(yè)中具有重要的意義，將直鏈烷烴異在石油工業(yè)中具有重要的意義，將直鏈烷烴異構(gòu)化為支鏈烷烴可提高汽油的辛烷值。構(gòu)化為支鏈烷烴可提高汽油的辛烷值。(辛烷值辛烷值大大,汽油的抗爆性好汽油的抗爆性好)異辛烷異辛烷 (2,2,4-三甲基戊烷三甲基戊烷) 的辛烷值為的辛烷值為 100,正庚烷的辛烷值為正庚烷的辛烷值為 0.CH3CH2CH2CH3AlCl3,HClCH3CHCH3CH3 2.6.4 裂化反應(yīng)裂化反應(yīng)隔絕氧氣，高溫下，化合物發(fā)生鍵斷裂的反應(yīng)。隔絕氧氣，高溫下，化合物發(fā)生鍵斷裂的反應(yīng)。一般生成分子量更小的烷，烯和氫

14、氣。如一般生成分子量更小的烷，烯和氫氣。如: 催化裂化，又稱催化重整，是很重要的反應(yīng)。催化裂化，又稱催化重整，是很重要的反應(yīng)。 在裂解過(guò)程中首先因均裂產(chǎn)生自由基。在裂解過(guò)程中首先因均裂產(chǎn)生自由基。H2+CH3CHCH2Co460CH3CHCH2HH CH4+H2CCH2460oCCH3CH2CH2H 2.6.5 小環(huán)環(huán)烷烴的加成反應(yīng)(1) 催化加氫催化加氫三元環(huán)更易反應(yīng)+H2Ni80oCCH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CoNiH2+200(2) 加鹵素加鹵素+Br2BrCH2CH2CH2BrBrCH2CH2CH2CH2BrBr2+CCl4CCl4(3) 加鹵化氫加鹵化氫產(chǎn)物符合馬爾科夫尼科夫規(guī)則產(chǎn)物符合馬爾科夫尼科夫規(guī)則環(huán)的斷裂發(fā)生在連接氫原子最多的碳原子和連環(huán)的斷裂發(fā)生在連接氫原子最多的碳原子和連接氫原子最少的碳原子之間接氫原子最少的碳原子之間+HBr(CH3)2CHCBrCH3CH3CH3CH2CH2BrHBr+2.7 烷烴和環(huán)烷烴的主要來(lái)源和制法烷烴和環(huán)烷烴的主要來(lái)源和制法2.7.1 烷烴和環(huán)烷烴的來(lái)源烷烴和環(huán)烷烴的來(lái)源1) 天然氣天然氣2) 石油和石油