藥學課件一-02烷烴和環(huán)烷烴陸new

第二章烷烴(alkane)和環(huán)烷烴（cycloalkanes)本章重點烷烴

名法環(huán)己烷的構象烷烴的鹵代反應歷程第一節(jié)同系列及同分異構現(xiàn)象：一、同系列和同系物烷烴的通式：CnH2n+2同系列

（Homologous

series）：通式相同，結構相似，化學性質相似，物理性質隨碳原子數(shù)的增加而有規(guī)律變化的化合物系列。同系物（Homologs）同系列中化合物互為同系物系列差CH2二、同分異構現(xiàn)象C4H10CH3CH2CH2CH3b.p.

-0.5℃正丁烷CH3CH3CHCH3b.p.

-10.2℃異丁烷分子式同，碳干構造不同—碳干異構(constitutional

isomerism)同分異構體的書寫方法三、飽和碳原子和氫原子的分類伯碳（一級碳）1°（primary)：直接與一個碳原子相連仲碳（二級碳）2°(secondary)：直接與二個碳原子相連叔碳（三級碳）3°(tertiary)：直接與三個碳原子相連季碳（四級碳）4°(quaternary)：直接與四個碳原子相連與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子稱伯、仲、叔氫（1°H、2°H、3°H）第二節(jié)烷烴法名一、普通命名法1、正(normal)某烷

C1～C10

天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸>C10

漢文數(shù)字CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

CH3正己烷（n-hexane)2、異(iso)某烷

碳鏈一末端帶異丙基，其他部分無支鏈的烷烴。CH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3烷(

i

-hexane)3、新某烷碳鏈一端有叔丁基，其他部分無支鏈的烷烴稱為“新某烷”CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH2CCH2CH3CH3新己烷(neohexane)二、烷基

名一價基：從烷烴中去掉一個H原子,剩余的結構部分二價基：三價基：常見的一價基：R

HR名稱縮寫CH3

HCH3甲基(Methyl)乙基(Ethyl)正丙基(Propyl)MeCH3CH2

HCH3CH2Et2CH3CH2CH

HCH3CH2CH2PrCH3CH2CH2CH2HCH3CH2CH2CH2仲丁基(sec-Butyl)s-BuCCH3CH3叔丁基(tert-Butyl)t-BuCH3CHCH3CH3CH3CH2CHCH3CH3CHCH2CH3CH3異丁基(iso-Butyl)i-BuR

HR名稱

縮寫正丁基

Bu(Butyl)三、系統(tǒng)命名法）：選擇碳原子數(shù)最多的碳鏈2、支鏈烷烴（1）選擇主鏈（為主鏈CH3

CH2

CH2

CH2

CH3戊烷1、直鏈烷烴：某烷CH3

CH2

CH3丙烷如果兩條碳鏈的碳原子數(shù)相同時，選擇含支鏈較多的碳鏈為主鏈。A

為主鏈（2）主鏈碳原子的位次a.

從靠近取代基一端順次

；b.

當有幾種可能時，選擇使取代基具有“最低序列”即使取代基的

順次逐項比較為最小的

；取代基

：（上）2，6，8（下）2，4，8（正確）（3）名稱的書寫次序取代基取代基的排列順序：小前、大后、同合并取代基順序規(guī)則（詳見第六章）IUPAC法按取代基英文名稱的首字母的次序排列。CH3例1

例2CH3

CH

CH2

CH2

CH2

CH3CH3CH

CH2

CH2

CH3CH2CH33-甲基己烷3-methylhexane2-甲基己烷2-methylhexaneCH3CH2CH

CH3CH

CH2CHCH3CH32，5-二甲基-3-乙基己烷3-ethyl-2,5-dimethylhexaneCH32，8-二甲基-4-乙基壬烷4-ethyl-2,8-dimethylnonane注意：取代基和名稱之間不加短線。四、環(huán)烷烴的系統(tǒng)命名1、單環(huán)烴1

按成環(huán)碳原子數(shù)目稱為環(huán)某烷。1-甲基-3-乙基環(huán)己烷3-ethyl-1-methylcyclohexane2

長鏈作，環(huán)作取代基。3-甲基-4-環(huán)丁基庚烷4-cyclobutyl

-3-methylheptane3）順、反環(huán)烷烴受環(huán)的限制，σ鍵不能

旋轉。環(huán)上取代基在空間的位置不同，產(chǎn)生順反(幾何)異構。順(cis)：反(trans)：兩個取代基在環(huán)同側；兩個取代基在環(huán)異側。CH3CH3H3CH

H順-1,

4-二甲基環(huán)己烷cis-1,4-dimethylcyclohexaneH

CH3H3CHCH3H

CH3H3C

H反-1,4-二甲基環(huán)己烷trans-1,4-dimethylcyclohexane2.

雙環(huán)烴分子的碳架中含有兩個碳環(huán)的烴。聯(lián)環(huán)

橋環(huán)

螺環(huán)稠環(huán)橋頭碳1

雙環(huán)橋環(huán)烴命名橋頭碳原子：兩環(huán)共用的碳原子。橋：兩個橋頭碳原子之間的碳鏈或一個鍵。(1)橋橋頭碳橋(3)(2)橋二環(huán)[3.2.1]辛烷bicyclo[3.2.1]octane12345672,7,7-

二環(huán)[2.2.1]庚烷2,7,7-trimethylbicyclo[2.2.1]heptane2）螺環(huán)烴螺原子：兩個碳環(huán)共用的碳原子螺原子31245678910螺[4.5]癸烷spiro[4.5]decane12345673,7,7-

二環(huán)[4.1.0]庚烷3,7,-trimethylbicyclo[4.1.0]heptane2,8-二甲基-1-乙基二環(huán)[3.2.1]辛烷1-ethyl-2,8-dimethylbicyclo[3.2.1]octane例：學習有機化學的線索：結構——性質——用途結構構造分子中原子的排列順序構型分子中原子在空間的排列狀況構象由于單鍵的旋轉，形成分子中各原子或原子團的空間排布。第三節(jié)結構一、烷烴的結構甲烷：CH4C—H鍵：SP3—S乙烷：C2H6C-C鍵

sP3—sP3HHH

C

C

HHHC—H

鍵sP3—s及書寫1、楔型（傘型）甲烷：甲烷凱庫勒模型楔型乙烷：2、鋸架（sawhorse

formula)3、紐曼投影式(projection)二、小環(huán)烷烴的結構（一）小環(huán)烷烴的不穩(wěn)定和角張力的概念為什么小環(huán)化合物容易開環(huán)并且三元環(huán)比四元環(huán)更容易開環(huán)，而五元環(huán)、六元環(huán)相對穩(wěn)定？角張力(拜爾張力)：與正常鍵角偏差而引起的張力。(二)環(huán)丙烷的結構CH3CH3CH2

109.5°CCHHHHC60°H114°H105°49.5o19.5o1.5o與正常鍵角偏差角度三元環(huán)四元環(huán)五元環(huán)環(huán)烷烴第四節(jié)烷烴的構象構象(Conformation)有一定構造的分子通過單鍵的旋轉，形成各原子或原子團的空間排布。一、乙烷的構象1、兩種極限構象的表達式（順疊式）Eclipsed

conformation交叉式（反疊式）Staggered

conformation式和交叉式構象的楔型式、思考：寫出和紐曼式。模型紐曼式楔型式2、兩種極限構象的位能變化穩(wěn)定性比較：交叉式＞

式思考：如何分析交叉式構象和

式構象的穩(wěn)定性？（原子的空間分布、位能）二、正丁烷的構象圍繞C2—C3單鍵旋轉形成各種構象HH

HCC4H10H

CH

HH

HC

C

HHHCHHCHCH3CH31、四種極限構象式的表達對位交叉式（反疊式）部分式（反錯式）鄰位交叉式（順錯式）全式（順疊式）2、四種極限構象的位能變化穩(wěn)定性比較：對位交叉式＞鄰位交叉式＞部分式＞全式注意：構造、構型、構象和極限構象思考：寫出戊烷（C2—C3）的極限構象式（紐曼式、、楔型式）總結書寫紐曼式、

、楔型式的規(guī)律四、環(huán)己烷的構象椅式船式HHHHHHHHHHHH123456250pm6HHH135HH2H4HHHHHH不存在跨環(huán)（空間）張力；扭轉張力；角張力。椅式構象：a

鍵e

鍵a鍵：直立鍵(豎鍵)(axial

bonds)e鍵：平伏鍵(橫鍵)(equatorial

bonds)構象翻轉a鍵轉變成e鍵，e鍵轉變成a鍵；環(huán)上原子或基團的空間關系保持。船式構象：6135HHHH4HH2HHHHHHHHHH183pmH12345H

6存在：跨環(huán)張力；扭轉張力；穩(wěn)定性：椅式構象環(huán)己烷

>

船式構象環(huán)己烷室溫下，平衡有利于椅式構象（優(yōu)勢構象）。一種椅式構象經(jīng)半椅式、紐船式、船式翻轉成另一種椅式構象。在能量上：椅式構象

<

扭船式構象

<

船式

<半椅式構象第五節(jié)

烷烴的物理性質（

）一、物態(tài)規(guī)律：隨分子量的增加，由氣態(tài)—液態(tài)—固態(tài)二、沸點boiling

point規(guī)律：melting

pointC數(shù)增加，

m.p.升高；偶數(shù)烷烴m.p＞奇數(shù)烷烴三、

規(guī)律：C數(shù)增加，沸點b.p.升高；正烷烴b.p＞支鏈烷烴（同碳數(shù)）四、相對密度density，尤其是烴類。規(guī)律:C數(shù)增加，相對密度D升高五、溶解度solubility規(guī)律:難溶于水，易溶于相似相溶第六節(jié)化學性質烷烴化學性質穩(wěn)定原因：（1）C—C、C—H

σ鍵的鍵能大，不易破裂；化學鍵C—CC—H鍵能KJ/mol345.6415.32

C—C鍵矩為0，C—H鍵矩很小，電子云分布均勻，為非極性分子；3鍵的斷裂：均裂一、氧化和燃燒Cn

H

2n+2

+

(

3

n

+1

2)

O2

nCO2+(n+1)H2O

+Q用途：用作

（重要能源之一）燃燒熱?測量燃燒熱有什么意義？二、熱裂反應生產(chǎn)2、催化熱裂：應用催化劑的熱裂反應稱催化熱裂反應生產(chǎn)高辛烷值

，提高

利用率

.CH3CH

CH2H

460℃3CH

CHCH2+H2CH322HCH

CHH和化工原料

460℃CH22CH

+

CH41、熱裂：在高溫及無氧條件下發(fā)生鍵斷裂的分解反應。三、鹵代反應用途：

1）生產(chǎn)氯代甲烷混合溶劑；2）控制條件，

一氯甲烷。（一）甲烷的氯代鹵素的活性：F2

>Cl2

>Br2

>I2CH4X2

hv

3CH

X++HX甲烷的鹵代：（二）甲烷鹵代的反應機制亦稱反應歷程、反應機理，是描述反應由反應物到產(chǎn)物所經(jīng)歷的每一步過程。1、

基鏈鎖反應氯分子在光照或高溫下裂解（均裂），產(chǎn)生

基：hvCl2or2

Cl產(chǎn)生甲基基：鏈

①鏈增長

②CH3

+

HClCl+CH4產(chǎn)生新的氯基：CH3+Cl2CH3Cl

+

Cl鏈增長

③氯甲基Cl+基的形成：+

CH3Cl

CH2Cl

HCl鏈增長④氯甲基基再與氯分子作用，生成二氯甲烷及氯原子CH2Cl

+

Cl2CH2Cl2

+

Cl鏈增長⑤基之間碰撞，形成穩(wěn)定分子，反應終止：Cl

+CH3

+CH3

+ClClCH3Cl2CH

Cl3CH3CH3鏈終止、鏈增長、鏈終止。整個反應經(jīng)歷三個階段：鏈此

基反應也稱鏈鎖反應。1）將氯氣用光照射后在

中放置一段時間再與甲烷混合會發(fā)生氯代反應嗎

？2

甲烷氯代易得氯代烷的混合物，為什么？基3

甲烷和氯氣同時光照，為什么不

甲基？CH3Cl422.2Cl

ClCH2Cl2414.2CHCl3

CH4400.8

439kJ/mol2Cl243

kJ/mol:2、甲基基的結構HHC-Hsp2帶孤單電子碳sp2雜化。孤單電子占據(jù)未參與雜化的P軌道。P軌道垂直于三個sp2雜化軌道所在的平面。C

CH3HC

CH3C

CH3CH3CH3H

H

CH3乙基

基

異丙基

基

叔丁基基3、甲烷鹵代反應過程中的能量變化：1、

反應熱和活化能，二者有什么差別？2、過渡態(tài)理論的主要觀點是什么？3、試用過渡態(tài)理論來解釋甲烷氯代反應中的能量變化。4、為什么鹵素的反應活性順序為：

F2>Cl2>Br2>I24CH

+Cl·CH3Cl+Cl·δH3C

H

ClδδH3C

Cl

ClδHCl+

Cl2H3C+(三）其他烷烴的鹵代反應CH3CH2CH3

+

Cl2hv25oCCH3CH2CH2Cl

+

CH3CHCH3Cl45%

55%1oH與2oH被取代的概率為:62氫的相對反應活性：1oH:2oH=(45/6):(55/2)=1:3.8hv25oCCH3

CH3

CH3CH3CHCH3

+

Cl236%CH3