有機化學第二章 烷烴和環(huán)烷烴

1、第二章第二章 烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴第二章第二章 烷烴和環(huán)烷烴烷烴和環(huán)烷烴學習要求：學習要求：1 1、能正確書寫烷烴的構造異構體，掌握烷烴的命、能正確書寫烷烴的構造異構體，掌握烷烴的命名原則。名原則。2 2、掌握、掌握鍵的形成、結構特點及特性。鍵的形成、結構特點及特性。3 3、理解并掌握構象式（含紐曼式和透視式）的寫、理解并掌握構象式（含紐曼式和透視式）的寫法。法。4 4、掌握烷烴的鹵代反應及烷烴的制備；了解自由、掌握烷烴的鹵代反應及烷烴的制備；了解自由基反應的條件、歷程及掌握自由基的穩(wěn)定性?；磻臈l件、歷程及掌握自由基的穩(wěn)定性。 第一節(jié)第一節(jié) 烷烷 烴烴（RH）一一烷烴的通式和構造異構烷

2、烴的通式和構造異構二二烷烴的命名烷烴的命名三三烷烴的結構和構象烷烴的結構和構象四四烷烴的物理性質烷烴的物理性質五五烷烴的化學性質烷烴的化學性質六六烷烴的來源和制法烷烴的來源和制法本節(jié)主要內容：本節(jié)主要內容：C C H H3 3C C H H3 3（ 乙乙 烷烷 ）烷烷 烴烴飽飽 和和 烴烴C C H H2 2= = C C H H2 2（ 乙乙 烯烯 ）烯烯 烴烴C C2 2H H2 2( (乙乙 炔炔 ) )炔炔 烴烴不不 飽飽 和和 烴烴開開 鏈鏈 烴烴 （ 脂脂 肪肪 烴烴 ）環(huán)環(huán) 己己 烷烷脂脂 環(huán)環(huán) 烴烴C C6 6H H6 6（ 苯苯 ）芳芳 香香 烴烴閉閉 鏈鏈 烴烴 （ 環(huán)環(huán)

3、烴烴 ）烴烴【烷烷】取完全之意，取完全之意，碳被氫完全飽和碳被氫完全飽和【烴烴】只含有只含有C、H兩種元素的化合物（碳氫化合物）兩種元素的化合物（碳氫化合物） 烷烴的烷烴的通式為通式為 CnH2n+2第一節(jié)第一節(jié) 烷烷 烴（烴（RHRH）u同系列：結構和性質相似，在組成上同系列：結構和性質相似，在組成上相差相差一個一個或或數個數個 CHCH2 2的一系列化合物，就是一個同系列。的一系列化合物，就是一個同系列。u系差：同系列中相鄰碳數同系物分子在組成上系差：同系列中相鄰碳數同系物分子在組成上相相差差一個一個 CHCH2 2基團，這種同系列中相鄰化合物在組成基團，這種同系列中相鄰化合物在組成上的差

4、別，稱為系差。上的差別，稱為系差。烷烴的系差為烷烴的系差為 CHCH2 2 ，其通，其通式為式為CnH2n+2 。u同系物：同系物：同系列中的化合物互稱同系物。同系列中的化合物互稱同系物。同系物同系物的結構和性質都非常相似。的結構和性質都非常相似。 一、烷烴的通式和構造異構一、烷烴的通式和構造異構1、相關概念、相關概念2、構造異構、構造異構u同分異構體：同分異構體：分子式相同分子式相同，而，而結構和性質不同結構和性質不同的化合物，的化合物，互稱同分異構體?；シQ同分異構體。u同分異構現象：把同分異構現象：把產生同分異構體的這種現象產生同分異構體的這種現象稱為同分異稱為同分異構現象。構現象。例：寫

5、出分子式為例：寫出分子式為C4H10的化合物。的化合物。CH3CHCH3CH3CH3 -CH2 -CH2 -CH3正丁烷正丁烷異丁烷異丁烷2 甲基甲基 丙烷丙烷構造異構構造異構：由于分子中：由于分子中原子相互連接的原子相互連接的順序不同順序不同而引起的異而引起的異構。構。 一、烷烴的通式和構造異構一、烷烴的通式和構造異構( (一一) ) 烷基的概念烷基的概念 二、烷烴的命名二、烷烴的命名1、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子、伯、仲、叔、季碳原子和伯、仲、叔氫原子伯（伯（ 1）仲（仲（2）叔（叔（ 3）季（季（ 4） 分別與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子，則相分別與伯、仲、叔碳原子相連的氫原

6、子，則相應稱為應稱為伯、仲、叔氫原子伯、仲、叔氫原子。OOOO4321CCCCCCCHCCCCH2CCH3CCCHHHHHCCH3HCCH3CH3CH31 1碳碳原原子子2 2碳碳原原子子3 3碳碳原原子子4 4碳碳原原子子 二、烷烴的命名二、烷烴的命名2、烷基（、烷基（ R ）烷基烷基：烷烴分之中：烷烴分之中去掉一個氫原子而剩下的原子團去掉一個氫原子而剩下的原子團。RHR名稱 縮寫CH3HCH3甲基 MeCH3CH2HCH3CH2乙基 Et(Methyl)(Ethyl)CH3CH2CH2HCH3CH2CH2正丙基(Propyl)PrCH3CHCH3異丙基(Isopropyl)i-Pr 二、烷

7、烴的命名二、烷烴的命名R HR名稱 縮寫CH3CH2CH2CH2H CH3CH2CH2CH2正丁基(Butyl)BuCH3CH2CHCH3仲丁基(sec-Butyl)s-BuCCH3CH3CH3叔丁基(tert-Butyl)t-BuCH3CHCH3CH3CH3CHCH2CH3異丁基(iso-Butyl)i-Bu 二、烷烴的命名二、烷烴的命名（二）烷烴的命名（二）烷烴的命名1、普通命名法、普通命名法 C4H10 C10H22 C11H24 C20H42丁烷丁烷癸烷癸烷十一烷十一烷二十烷二十烷 A A、 按烴中的碳原子數叫按烴中的碳原子數叫“某烷某烷”，C C1010及及C C1010以下以下用用

8、“天干天干” （甲甲、乙乙、丙丙、丁丁、戊戊、己己、庚庚、辛辛、壬壬、癸癸）數表示）數表示，C C1010以上以上就就直接用中文數字直接用中文數字“十一、十二十一、十二”等表示。等表示。 B、 在習慣命名法中，為了區(qū)別異構體：在習慣命名法中，為了區(qū)別異構體： 不含支鏈的直鏈叫不含支鏈的直鏈叫“正某烷正某烷”。 含有一個支鏈形如含有一個支鏈形如 含有兩個支鏈形如含有兩個支鏈形如CHCH3CH3CCH3CH3CH3，叫，叫“異某烷異某烷”。，叫，叫 “新某烷新某烷”。 二、烷烴的命名二、烷烴的命名缺點缺點：C C原子數較少時可以采用，原子數較少時可以采用，若若C C數較多、支鏈數較多、支鏈較多，則

9、無法命名。較多，則無法命名。正戊烷正戊烷異戊烷異戊烷新戊烷新戊烷CCH3CH3CH3CH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3例：例： 寫出寫出C5H12的三個同分異構體，并用普通命的三個同分異構體，并用普通命名法命名。名法命名。 二、烷烴的命名二、烷烴的命名2、系統命名法（、系統命名法（IUPAC法法） 烷烴的系統命名分直鏈和支鏈兩種情況。烷烴的系統命名分直鏈和支鏈兩種情況。1 1） 直鏈直鏈 直鏈烷烴的命名同習慣法，只是不稱為直鏈烷烴的命名同習慣法，只是不稱為“正某烷正某烷”，而，而 直接稱為直接稱為“某烷某烷”。例：。例：CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2C

10、HCH2 2CHCH3 3 習慣命名法習慣命名法中稱為中稱為正戊烷正戊烷；系統法命名系統法命名中稱為中稱為戊烷。戊烷。2） 含支鏈烷烴的命名原則含支鏈烷烴的命名原則 選主鏈或母體（選主鏈或母體（最長碳鏈最長碳鏈；盡可能多的支鏈盡可能多的支鏈） 主鏈編號主鏈編號 （原則原則: : A A、 取代基位次最小。取代基位次最小。 B B、 較小基團有較小位次較小基團有較小位次） 書寫名稱（基團書寫名稱（基團先小后大先小后大，按，按次序規(guī)則次序規(guī)則確定確定; ;相同基相同基 團合并團合并） 二、烷烴的命名二、烷烴的命名次序規(guī)則：次序規(guī)則：n 取代基中取代基中與母體相連與母體相連的原子，按的原子，按原子序

11、數大小原子序數大小排列，排列，原子序數較大原子序數較大者為者為較大基團較大基團，如：，如：-F -N, -Br -F -N, -Br -ClCl；n 若連在主體上的第一原子的原子序數相同，則比較連若連在主體上的第一原子的原子序數相同，則比較連在第一原子上的第二原子在第一原子上的第二原子( (原子序數原子序數) )，以此類推，直到，以此類推，直到比出大小。比出大小。 CH3CHCH3CHCH3CH3CH2CCH3CH3CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH2 二、烷烴的命名二、烷烴的命名CHCHCH CH2CH2CH3CH3CH3CH3CH CH3CH2CH32,3,5-2,3,5-三甲

12、基三甲基-4-4-丙基庚烷丙基庚烷CHCH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3987654321CH CH2CH2CH CHCH2CH3CH3CH3CH2CH3CH2CH3219876543 二、烷烴的命名二、烷烴的命名CH3CH2CH CH2CH2CH CH2CH3CH3CHCH2CH3CH35-5-丙基丙基-4-4-異丙基壬烷異丙基壬烷1234567893,7-3,7-二甲基二甲基-4-4-乙基壬烷乙基壬烷CH3CH2CH2CHCH CH2CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH2CH3123475689 二、烷烴的命名二、烷烴的命名CHCHCHCH2CH

13、CH2CH3CH3CH3CH3CH3CH32,5-2,5-二甲基二甲基-3-3，4-4-二乙基己烷二乙基己烷CH3CHCH2CH3CHCH2CH2CH2CH3CHCH3CH32 2，4 4，8 8三甲基壬烷三甲基壬烷CHCHCH2CH3CH3CH2CH3CH2CH2CH34 4甲基甲基 3 3乙基庚烷乙基庚烷 二、烷烴的命名二、烷烴的命名（CH3）2CHCH（CH3）CH2CH32,32,3二甲基戊烷二甲基戊烷注意注意：在：在烷烴烷烴命名中，命名中，1 1位不會出現甲基位不會出現甲基，2 2位也不會出現位也不會出現乙基乙基，等等。，等等。CHCHCHCH CHCH3CH2CH3CH3CH3CH

14、3CH3CH32,3,52,3,5三甲基三甲基4 4異丙基庚烷異丙基庚烷CHCHCH2CH CH3CH3CHCH3CH2CH2CH2CH3CH3CH32-2-甲基甲基-5-5-乙基乙基-4-4-異丙基辛烷異丙基辛烷 二、烷烴的命名二、烷烴的命名 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象1、甲烷的結構、甲烷的結構 甲烷的分子為甲烷的分子為正四面體結構正四面體結構。甲烷中的四個。甲烷中的四個C-H鍵完全相同。鍵完全相同。（鍵角（鍵角10928，鍵長為，鍵長為0.109nm)。HCHHH109。280.109nm甲烷的甲烷的Kekul模型（球棒模型）模型（球棒模型）2、碳原子軌道的的、碳原子軌道的的

15、sp3雜化雜化 美國美國Linus Pauling （鮑林）提出鮑林）提出雜化軌道理論雜化軌道理論，獲獲19195454年年諾貝爾化學獎諾貝爾化學獎。甲烷中碳采用。甲烷中碳采用spsp3 3雜化雜化方式。方式。激發(fā)雜化 2s 2p 2s 2p sp 2s 2p 2s 2p sp3 3雜化軌道雜化軌道a a、組成：、組成： 1/41/4的的 s s 軌道成分，軌道成分， 3/43/4的的p p 軌道成分；軌道成分；b b、能量：、能量：介于介于s s，p p軌道之間；軌道之間；c c、方向：、方向：指向四面體的四個頂點。指向四面體的四個頂點。spsp3 3雜化軌道雜化軌道基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài) 三

16、、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象u 電子云集中于一端，電子云集中于一端，更利于電子云間的重疊更利于電子云間的重疊，利于成利于成 鍵（成鍵能力強）鍵（成鍵能力強）。u 雜化后雜化后軌道方向改變軌道方向改變，成鍵時可成鍵時可滿足化學鍵間最小排滿足化學鍵間最小排斥原理斥原理，利于成鍵（成鍵能力強）利于成鍵（成鍵能力強）。sp3 雜化軌道與未雜化雜化軌道與未雜化 p 軌道的軌道的比較，比較， sp3 雜化軌道：雜化軌道：碳原子的碳原子的4 4個個spsp3 3雜化軌道雜化軌道未雜化的未雜化的3 3個個2p2p軌道軌道 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象甲烷成鍵的示意圖甲烷成鍵的示意圖3、烷

17、烴的結構、烷烴的結構鍵鍵：成鍵電子云：成鍵電子云沿鍵軸沿鍵軸方向以方向以“頭碰頭頭碰頭”的方式呈的方式呈 圓柱形圓柱形對稱對稱重疊而形成的鍵叫做重疊而形成的鍵叫做鍵。鍵。sp3-1s 鍵鍵4個個CH 鍵鍵 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象1個個C鍵鍵6個個CH鍵鍵sp3 sp3 鍵鍵sp3 1s 鍵鍵乙烷成鍵的示意圖乙烷成鍵的示意圖 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象 鍵的特點鍵的特點：（1）形成：）形成：“頭碰頭頭碰頭”；（2）電子云）電子云 ： 緊緊束縛在兩核之間緊緊束縛在兩核之間，難以激發(fā)（鍵比較牢固，難以激發(fā)（鍵比較牢固；化學性質不活潑化學性質不活潑）（3）對稱性：）對稱

18、性：軸對稱軸對稱；（4）鍵可以繞軸自由旋轉鍵可以繞軸自由旋轉（分子構象分子構象）。）。丁烷的丁烷的Kekul模型模型 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象4、烷烴的構象、烷烴的構象構象構象：由于：由于圍繞單鍵旋轉圍繞單鍵旋轉而引起分子中各原子而引起分子中各原子在空間的不同在空間的不同排布方式排布方式。表示方法：球棍模型（表示方法：球棍模型（形象但不方便形象但不方便）、）、透視式透視式或或Newman（紐曼）（紐曼）投影式投影式表示。表示。(1) 乙烷的構象乙烷的構象 由于由于C CC C鍵可以自由旋轉鍵可以自由旋轉，可產生，可產生無數個構象無數個構象。 交叉式交叉式與與重疊式重疊式是乙烷分

19、子的兩種是乙烷分子的兩種極限構象式極限構象式。 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象重疊式重疊式HHHHHH球棍模型球棍模型Newman投影式投影式球棍模型球棍模型HHHHHH透視式（透視式（鋸架式鋸架式） 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象球棍模型球棍模型Newman投影式投影式交叉式交叉式球棍模型球棍模型透視式（透視式（鋸架式鋸架式）HHHHHHHHHHHH 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象乙烷不同構象的能量曲線圖乙烷不同構象的能量曲線圖HHHHHHHHHHHHHHHHHH能量能量 (kJ.mol-1)060120旋轉角度旋轉角度 / ( )12.6優(yōu)勢構象優(yōu)勢構象：內能

20、最低、穩(wěn)定性最大內能最低、穩(wěn)定性最大的構象的構象(交叉式交叉式)。 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象(2) 丁烷的構象丁烷的構象CH3HCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HHHHHHHHHHHHHHH對位交叉式部分重疊式鄰位交叉式全重疊式CH3HCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3HHHHHHHHHHHHHHH對位交叉式部分重疊式鄰位交叉式全重疊式優(yōu)勢構象優(yōu)勢構象 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：對位交叉式對位交叉式 部分交叉式部分交叉式 部分重疊部分重疊式式 全重疊全重疊式式丁烷構象能量變化示意圖丁烷構象能量變化示意圖 三、烷烴的結構和構象三、烷

21、烴的結構和構象思考：思考：若若正丁烷正丁烷沿沿C C1 1與與 C C2 2 之間的之間的鍵、鍵、2 2，3-3-二二甲基甲基丁烷丁烷沿沿C2與與 C3 之間的之間的鍵鍵旋轉，分別旋轉，分別可以寫出幾種典型的極限構象式？用可以寫出幾種典型的極限構象式？用鋸架鋸架式式和和NewmanNewman投影式投影式表示，并指出哪種構象表示，并指出哪種構象式為式為優(yōu)勢構象優(yōu)勢構象。 三、烷烴的結構和構象三、烷烴的結構和構象四、烷烴的物理性質四、烷烴的物理性質1 1、物態(tài)：在常溫下，、物態(tài)：在常溫下，C C1 1C C4 4的烷烴是氣體，的烷烴是氣體，C C5 5C C1616為液體為液體C C1616以上

22、為固體。以上為固體。2 2、熔點：正構烷烴的熔點（丙烷除外），、熔點：正構烷烴的熔點（丙烷除外），隨分子隨分子量的增加而升高量的增加而升高，且偶數碳烷烴熔點升高比奇數碳，且偶數碳烷烴熔點升高比奇數碳烷烴升高要快。（烷烴升高要快。（對稱性對稱性）3 3、沸點：正烷烴、沸點：正烷烴沸點隨沸點隨C C數增加而升高數增加而升高（色散力色散力）。）。4 4、相對密度：、相對密度：相對密度都小于相對密度都小于1 1，隨分子量的增加，隨分子量的增加而增加，其極限值大約在而增加，其極限值大約在0.80.8附近（附近（色散力色散力）。）。5 5、溶解度：遵循、溶解度：遵循“相似相溶原理相似相溶原理”，分子量相近

23、，分子量相近，極性相似，則易互溶。極性相似，則易互溶。同分異構體物理性質比較同分異構體物理性質比較 正戊烷異戊烷新戊烷沸點 ()36.127.99.5熔點 ()129.7159.716.6相對密度0.62620.62010.6135四、烷烴的物理性質四、烷烴的物理性質五、烷烴的化學性質五、烷烴的化學性質取代反應：取代反應：有機物中的有機物中的H原子被其它原子或原子團取原子被其它原子或原子團取代代的反應。如的反應。如H被被鹵素取代鹵素取代的反應叫的反應叫鹵代反應鹵代反應。1、鹵代反應、鹵代反應 活性活性：（F2）Cl2 Br2（I2）CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl

24、2Cl2CH4：Cl210:1時，主產物是時，主產物是 CH3Cl；CH4：Cl20.26:1時，主產物是時，主產物是 CCl4。+ X2C X + HXC H氯代反應機理（氯代反應機理（自由基反應自由基反應）：）：.+ Cl2CH3Cl+CH3.Cl鏈引發(fā)鏈引發(fā)鏈增長鏈增長鏈終止鏈終止.Cl Cl2 Cl.hCH3.Cl + CH4+ HClCl2.Cl.Cl+CH3Cl+.ClCH3.CH3CH3+ CH3.CH3.在在CHCH4 4氯代反應中，氯代反應中，當當CHCH3 3ClCl達到一定濃度后達到一定濃度后，ClCl還可以與還可以與CHCH3 3ClCl反應反應，產生氯甲基自由基（，產

25、生氯甲基自由基（CHCH2 2ClCl）。五、烷烴的化學性質五、烷烴的化學性質 只要只要ClCl2 2的量足夠，反應可以一直進行下去直到生成的量足夠，反應可以一直進行下去直到生成CClCCl4 4，因此因此CHCH4 4氯代時，反應得到的是氯代時，反應得到的是多個產物的混合物多個產物的混合物。CH3ClHCl+.ClCH2Cl.ClCH2Cl.CH2Cl2Cl2+2、伯、仲、叔氫的反應活性、伯、仲、叔氫的反應活性25 25 ，不同類型氫原子一鹵代反應的相對活性：，不同類型氫原子一鹵代反應的相對活性：氯代氯代：叔氫：仲氫：伯氫：叔氫：仲氫：伯氫=5=5：4 4：1; 1; 溴代溴代：叔氫：仲氫：

26、伯氫：叔氫：仲氫：伯氫= 1600= 1600：8282：1 1。自由基的穩(wěn)定性自由基的穩(wěn)定性：(CH3)3C (CH3)2CH CH3CH2 CH3五、烷烴的化學性質五、烷烴的化學性質例：預測下面反應所生成的一氯代異構體的比例。例：預測下面反應所生成的一氯代異構體的比例。(CH3)3CCH(CH3)2Cl2,光 室溫，CCl4五、烷烴的化學性質五、烷烴的化學性質2、氧化反應、氧化反應 烷烴部分氧化成各種含氧衍生物：醇、醛、羧酸，在工烷烴部分氧化成各種含氧衍生物：醇、醛、羧酸，在工業(yè)上有應用。業(yè)上有應用。CnH2n+2 + 3n+12O2nCO2+ (n+1)H2O + 熱能3、熱裂反應、熱裂

27、反應熱裂熱裂：有機化合物在：有機化合物在高溫高溫（400 400 ）和）和無氧條件無氧條件下發(fā)生下發(fā)生鍵鍵斷裂斷裂的反應的反應( (自由基反應自由基反應) )。CH3CH CH2HH400CCH3CH CH2 +CH2 CH2+ H2CH4五、烷烴的化學性質五、烷烴的化學性質六、烷烴的來源和制法六、烷烴的來源和制法1、烷烴的來源（石油、天然氣）、烷烴的來源（石油、天然氣）2、烷烴的制備、烷烴的制備（1） 偶聯反應偶聯反應a、 Wurtz合成法（對稱烷烴）合成法（對稱烷烴）2RX + 2Na R R + 2NaXRX + 2Na RNa + NaXRNa + RX RR +NaXb、 Corey

28、-House合成法合成法R Li (or RMgX) 1)CuX2)RXR R(RLi + CuX RX + R2CuLi + CuX + LiX ) R2CuLi R Rc、 Kolbe 電解電解法（法（自由基氧化還原反應自由基氧化還原反應）2RCOONa + 2H2O R R +2CO2 +2NaOH + H2電解陽極陰極只適合制備只適合制備C6以下對稱烷烴。以下對稱烷烴。（2）還原）還原反應反應 由相應的烯烴、炔烴、醛、酮等經過還原反由相應的烯烴、炔烴、醛、酮等經過還原反應制備。應制備。五、烷烴的化學性質五、烷烴的化學性質第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴學習要求：學習要求：1 1、掌握環(huán)烷烴的

29、命名；了解環(huán)的大小與其穩(wěn)定性；、掌握環(huán)烷烴的命名；了解環(huán)的大小與其穩(wěn)定性；2 2、理解并掌握環(huán)丙烷的結構、彎曲鍵及不穩(wěn)定性；、理解并掌握環(huán)丙烷的結構、彎曲鍵及不穩(wěn)定性；3 3、掌握環(huán)己烷的構象：、掌握環(huán)己烷的構象： 兩種極端構象：椅式構象與船式構象兩種極端構象：椅式構象與船式構象; ; 椅式構象中的椅式構象中的a a鍵、鍵、e e鍵；鍵；a a、e e鍵的相互轉換；鍵的相互轉換； 環(huán)己烷衍生物的優(yōu)勢構象。環(huán)己烷衍生物的優(yōu)勢構象。4 4、掌握環(huán)烷烴的化學性質及制備方法。、掌握環(huán)烷烴的化學性質及制備方法。一、一、 脂環(huán)烴的分類和命名脂環(huán)烴的分類和命名 二、二、 環(huán)烷烴的化學性質環(huán)烷烴的化學性質三、

30、三、 環(huán)丙烷的結構與張力學說環(huán)丙烷的結構與張力學說 四、四、 影響環(huán)狀化合物穩(wěn)定性的因素影響環(huán)狀化合物穩(wěn)定性的因素五、五、 環(huán)狀化合物的構象環(huán)狀化合物的構象 六、六、 環(huán)烷烴的立體異構環(huán)烷烴的立體異構 七、七、 環(huán)烷烴的主要來源和制法環(huán)烷烴的主要來源和制法 本節(jié)主要內容：本節(jié)主要內容：一、分類和命名一、分類和命名1 1、分類、分類飽和程度飽和程度飽和脂肪烴飽和脂肪烴( (環(huán)烷烴環(huán)烷烴) )環(huán)的數目環(huán)的數目不飽和不飽和脂肪烴脂肪烴單環(huán)烴單環(huán)烴CH3環(huán)炔烴環(huán)炔烴環(huán)烯烴環(huán)烯烴螺環(huán)烴螺環(huán)烴橋環(huán)烴橋環(huán)烴 ( (稠環(huán)烴稠環(huán)烴) )多環(huán)烴多環(huán)烴2 2、 命名命名（1 1）單環(huán)烴）單環(huán)烴命名規(guī)則命名規(guī)則： 確

31、定母體：環(huán)某烷（由環(huán)中總碳數確定）。確定母體：環(huán)某烷（由環(huán)中總碳數確定）。 編號：若環(huán)上有編號：若環(huán)上有取代基和重鍵取代基和重鍵，編號盡可能小編號盡可能小；若有不；若有不同取代基，給同取代基，給較小取代基較小的編號較小取代基較小的編號。 書寫同烷烴。書寫同烷烴。 對于順反異構體：對于順反異構體：順式順式（ciscis）：）：相同基團相同基團在平面的在平面的同側同側。反式反式（transtrans）：）：相同基團相同基團在平面的在平面的異側異側。1- 1-甲基甲基-2-2-乙基環(huán)戊烷乙基環(huán)戊烷一、分類和命名一、分類和命名4-4-甲基甲基- 1- 1-異丙基環(huán)己烯異丙基環(huán)己烯CH3CH3HH順順-

32、1,2-1,2-二甲基環(huán)丙烷二甲基環(huán)丙烷HCH3CH3H反反- 1,3- 1,3-二甲基環(huán)戊烷二甲基環(huán)戊烷CH(CH3)2CH3CH2反反-1-1-乙基乙基-3-3-異丙基環(huán)戊烷異丙基環(huán)戊烷一、分類和命名一、分類和命名（2 2）多環(huán)烴）多環(huán)烴 螺環(huán)烴（兩個環(huán)螺環(huán)烴（兩個環(huán)共用一個碳原子共用一個碳原子的環(huán)烷烴）的環(huán)烷烴）a a、 編號：從編號：從較小環(huán)較小環(huán)中中與螺原子相鄰的一個碳原子開始與螺原子相鄰的一個碳原子開始，經小環(huán)到螺原子經小環(huán)到螺原子，再沿大環(huán)再沿大環(huán)到所有環(huán)碳原子。到所有環(huán)碳原子。 b b、命名：根據成環(huán)碳原子的總數稱為螺某烷，在、命名：根據成環(huán)碳原子的總數稱為螺某烷，在方括號方括

33、號中標出各碳環(huán)中除螺碳原子以外的碳原子數目（中標出各碳環(huán)中除螺碳原子以外的碳原子數目（小小的數目的數目排排前前，大大的排的排后后），其它同烷烴的命名。），其它同烷烴的命名。 螺螺2 2 . . 4 4庚烷庚烷12345675-5-甲基甲基-1-1-溴螺溴螺33. . 4 4辛烷辛烷一、分類和命名一、分類和命名578123461,6-1,6-二甲基螺二甲基螺3.43.4辛烷辛烷c c、編號、編號 從從一橋頭碳開始一橋頭碳開始，沿，沿最長橋最長橋的橋到的橋到另另一橋頭一橋頭；再沿；再沿次長橋次長橋到到開始的橋頭碳開始的橋頭碳，最短的橋最后編最短的橋最后編號號；沒有通過沒有通過的橋頭碳的橋頭碳用數字

34、表明其位置用數字表明其位置。 a a、確定環(huán)的個數、確定環(huán)的個數 把橋環(huán)烴變?yōu)殚_鏈烴時，需要斷裂把橋環(huán)烴變?yōu)殚_鏈烴時，需要斷裂 C-CC-C的數目。的數目。 橋（稠）環(huán)烴（橋（稠）環(huán)烴（多個環(huán)多個環(huán)共用共用兩個或多個碳原子兩個或多個碳原子）b b、確定橋頭碳、確定橋頭碳 一般是一般是分支最多的碳分支最多的碳。 1234567橋頭碳7 7，7-7-二甲基二環(huán)二甲基二環(huán)2.2.12.2.1庚烷庚烷 一、分類和命名一、分類和命名CH2C CH2CHCH2CH3CH2CH2CHH3CCH(CH3)CH21234567891,9-1,9-二甲基二甲基-3-3-乙基二環(huán)乙基二環(huán)4.2.14.2.1壬烷壬烷

35、12345672,7,7-2,7,7-三甲基二環(huán)三甲基二環(huán)2.2.12.2.1庚烷庚烷ClCl12345677,7-7,7-二氯二環(huán)二氯二環(huán)4.1.04.1.0庚烷庚烷一、分類和命名一、分類和命名12345678二環(huán)4.2.0-6-辛烯123456二環(huán)2.2.0己烷12345678910三環(huán)3.3.1.13,7庚烷123456二環(huán)2.2.0己烷12345678910三環(huán)3.3.1.13,7庚烷三環(huán)三環(huán)3.3.1.13.3.1.13,73,7 癸烷癸烷一、分類和命名一、分類和命名二、環(huán)烷烴的化學性質二、環(huán)烷烴的化學性質1 1、普通環(huán)的性質、普通環(huán)的性質 CH3Br2Cl2300光BrClCH3H

36、BrHClCH3CH3Br2/CCl4BrBrO3H2O/ZnCH3-C-CH2CH2CH2CHOO1mol Cl2500CH3ClClCH3主次CH3CH3Br2/CCl4BrBrO3H2O/ZnCH3-C-CH2CH2CH2CHOO1mol Cl2500CH3ClClCH3主次CH3HClCH3ClCH3Cl1，4-加成1，2-加成（主）CH3H2/NiCH3HBrCH3BrCOOHCH3OKMnO4Br2CH3BrBr二、環(huán)烷烴的化學性質二、環(huán)烷烴的化學性質2 2、小環(huán)烷烴（三、四元環(huán)）的特性反應、小環(huán)烷烴（三、四元環(huán)）的特性反應 H2Ni40CH3CH2CH3室 溫Br2BrCH2CH

37、2CH2Br1）濃）濃H2SO4 2）H2O/H+ CH3CH2CH2OHCH3CH2CH2IHI不反應不反應KMnO4/H2O（區(qū)別于烯、炔區(qū)別于烯、炔）CH=CCH3CH3KMnO4COOHCH3CH3C=O因此，可用因此，可用高錳酸鉀高錳酸鉀溶液來區(qū)別溶液來區(qū)別烯烴烯烴與與環(huán)丙烷衍生物環(huán)丙烷衍生物 。二、環(huán)烷烴的化學性質二、環(huán)烷烴的化學性質不對稱環(huán)丙烷加不對稱環(huán)丙烷加 HX HX 的規(guī)律：的規(guī)律： 開環(huán)位置開環(huán)位置 在在含氫最多含氫最多與含氫與含氫最少最少的兩個的兩個碳之間。碳之間。 氫加在含氫較多的碳原子上。氫加在含氫較多的碳原子上。+HBrCH3CCH3BrCHCH3CH3（主）（主

38、）（碳正離子的穩(wěn)定性碳正離子的穩(wěn)定性）HICH3CHCH2CH3I（碳正離子的穩(wěn)定性碳正離子的穩(wěn)定性）二、環(huán)烷烴的化學性質二、環(huán)烷烴的化學性質HBrH2SO4CCHCH3CH3CH3BrCH3CCHCH3CH3CH3OSO3HCH3H2OCCHCH3CH3CH3OHCH3+H2Ni100CH3CH2CH2CH3+Br2室 溫不發(fā)生加成反應不發(fā)生加成反應HBrH2SO4CCHCH3CH3CH3BrCH3CCHCH3CH3CH3OSO3HCH3H2OCCHCH3CH3CH3OHCH3二、環(huán)烷烴的化學性質二、環(huán)烷烴的化學性質三、環(huán)丙烷的結構與張力學說三、環(huán)丙烷的結構與張力學說 1 1、環(huán)丙烷的結構、

39、環(huán)丙烷的結構 環(huán)丙烷分子中碳原子之間的環(huán)丙烷分子中碳原子之間的spsp3 3雜化軌道是以雜化軌道是以彎曲鍵彎曲鍵（香蕉鍵香蕉鍵）相）相互交蓋的?；ソ簧w的。 現代物理方法測定現代物理方法測定，環(huán)丙烷分子中：，環(huán)丙烷分子中：鍵角鍵角 C-C-C = 105.5C-C-C = 105.5; H-C-H =114; H-C-H =114。 理論上：理論上：（1 1） C C為為spsp3 3雜化雜化, ,鍵角為鍵角為109.5109.5； （2 2） 三碳環(huán)，成環(huán)碳原子應共平面，內角為三碳環(huán)，成環(huán)碳原子應共平面，內角為6060。 CCHHHHHH23114105.5 環(huán)丙烷分子中存在環(huán)丙烷分子中存在較

40、大的張力較大的張力，是一個有張力的環(huán)，所以是一個有張力的環(huán)，所以易開環(huán)，易開環(huán)，發(fā)生加成反應發(fā)生加成反應 。 2 2、 拜爾）張力學說（拜爾）張力學說（18851885年）要點：年）要點： 形成環(huán)的碳原子都在同一平面上，并排成正多邊形。形成環(huán)的碳原子都在同一平面上，并排成正多邊形。 正常正常C-CC-C鍵之間夾角為鍵之間夾角為109.5109.5，環(huán)中，環(huán)中C-CC-C鍵之間夾角為了鍵之間夾角為了保持保持109.5109.5，環(huán)中的鍵角要擴張或壓縮，從而產生張力環(huán)中的鍵角要擴張或壓縮，從而產生張力。 鍵角變形程度越大，張力越大。鍵角變形程度越大，張力越大。 張力使環(huán)的穩(wěn)定性降低，張力越大，環(huán)的

41、反應性越大。張力使環(huán)的穩(wěn)定性降低，張力越大，環(huán)的反應性越大。不足之處不足之處：成環(huán)的碳原子在同一平面內不正確成環(huán)的碳原子在同一平面內不正確。 角張力角張力：任何與正常鍵角的偏差引起分子的張力。：任何與正常鍵角的偏差引起分子的張力。 這種張力具有力圖恢復正常鍵角的趨勢。這種張力具有力圖恢復正常鍵角的趨勢。 扭轉張力扭轉張力：由于鍵的扭轉而產生的斥力。：由于鍵的扭轉而產生的斥力。 在兩個在兩個SPSP3 3 碳原子之間，任何碳原子之間，任何與穩(wěn)定構象交叉式的偏差與穩(wěn)定構象交叉式的偏差，都會使穩(wěn)定性下降，都會使穩(wěn)定性下降，引起扭轉張力引起扭轉張力。三、環(huán)丙烷的結構與張力學說三、環(huán)丙烷的結構與張力學說

42、 四、四、影響環(huán)狀化合物穩(wěn)定性的因素影響環(huán)狀化合物穩(wěn)定性的因素1 1、張力（角張力、扭轉張力）；、張力（角張力、扭轉張力）；范德華斥力稱為范德華張力或空間張力。范德華斥力稱為范德華張力或空間張力。3 3、偶極、偶極- -偶極之間的相互作用偶極之間的相互作用 如：如： 氫鍵氫鍵。2 2、范德華張力（引力、斥力）；、范德華張力（引力、斥力）；1 1、小于、小于6 6個碳的環(huán)狀化合物的構象個碳的環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象環(huán)丁烷的構象（環(huán)丁烷的構象（蝶式蝶式） 環(huán)丙烷的構象環(huán)丙烷的構象HHHHHHH0.05nm環(huán)戊烷的構象（環(huán)戊烷的構象（信封式信封式）2 2、環(huán)己烷的構象

43、、環(huán)己烷的構象 （椅式和船式椅式和船式，兩種極限構象），兩種極限構象）椅式椅式 船式船式五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象船式船式（1 1）船式構象（）船式構象（不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，存在扭轉張力和非鍵張力）存在扭轉張力和非鍵張力）Kekul模型模型Stuart模型（比例模型）模型（比例模型）五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象CH2CH2HHHHHHHH415632船式構象的船式構象的Newman投影式投影式注：注： a a、C1與與C4上上2 2個個H原子間原子間的距離為的距離為0.18nm（小于其范德（小于其范德華半徑華半徑0.24nm），有排斥力，），有排斥力，即存在即存在非鍵張力

44、非鍵張力。 b b、C2與與C3、 C5與與C C6 6之間的之間的C-H鍵處于全重疊式，存在鍵處于全重疊式，存在扭轉扭轉張力張力 。123456HHHHHHHHHHHH五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象椅式椅式 （2 2）椅式構象（）椅式構象（穩(wěn)定，穩(wěn)定，無張力，無張力，優(yōu)勢構象優(yōu)勢構象 ）Kekul模型模型Stuart模型（比例模型）模型（比例模型）五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象CH2CH2HHHHHHHH145362椅式構象的椅式構象的Newman投影式投影式3HHHHHHHHHHHH12456注：注： a a、C1與與C3、 C5上上3 3個個H原子間原子間的距離為的距

45、離為0.25nm（小于其范德華半（小于其范德華半徑徑0.24nm），沒有排斥力，故），沒有排斥力，故不存不存在非鍵張力在非鍵張力。 b b、C2與與C3、 C5與與C C6 6之間的之間的C-H鍵鍵處于交叉式，處于交叉式，也不存在扭轉張力也不存在扭轉張力 。五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象椅式構象和船式構象可以相互轉變：椅式構象和船式構象可以相互轉變：0.25 nm1234560.18 nm123456(3)(3)直立鍵（直立鍵（a a鍵）與平伏鍵（鍵）與平伏鍵（e e鍵）鍵）HHHHHH0.250nm 凡與通過分子中心的假凡與通過分子中心的假想想垂直軸平行垂直軸平行的的C CH H鍵鍵, ,稱為稱為直立鍵（直立鍵（a a鍵）鍵）五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象HHHHHH凡凡與垂直軸成與垂直軸成109109。2828的的C CH H鍵稱為平伏鍵（鍵稱為平伏鍵（e e鍵）。鍵）。 HHHHHHHHHHHH環(huán)己烷的直立鍵和平伏鍵平伏鍵直立鍵對稱軸五、環(huán)狀化合物的構象五、環(huán)狀化合物的構象HHHHHH對稱軸HHHHHHHHHHHHHHHHHHae對稱軸ae鍵鍵鍵鍵兩個椅式構象的互相轉變 室溫時，環(huán)己烷的椅式構象可通過室溫時，環(huán)己烷的椅式構象可通過C-CC-C鍵鍵的的轉動轉動（而（而不是碳碳鍵的斷裂不是碳碳鍵的斷裂），使原來的），使原來的a a鍵變成了鍵變成了e e鍵鍵，