有機(jī)化學(xué)（第9版）第四章 烷烴與環(huán)烷烴

有機(jī)化學(xué)（第9版）第四章

烷烴和環(huán)烷烴第一節(jié)烷烴第二節(jié)環(huán)烷烴重點(diǎn)難點(diǎn)熟悉了解掌握烷烴及環(huán)烷烴的命名，烷烴及環(huán)烷烴的構(gòu)象異構(gòu)，烷烴的鹵代反應(yīng)，環(huán)烷烴的開環(huán)加成反應(yīng)。烷烴的理化性質(zhì)，自由基反應(yīng)的機(jī)制。藥物構(gòu)效關(guān)系及自由基作用在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。烷烴第一節(jié)1.烷烴中碳原子均采用sp3雜化。2.烷烴分子存在C-Hσ鍵和C-Cσ鍵兩種化學(xué)鍵。有機(jī)化學(xué)（第9版）一、結(jié)構(gòu)甲烷的結(jié)構(gòu)乙烷的結(jié)構(gòu)有機(jī)化學(xué)（第9版）一、結(jié)構(gòu)3.碳原子的類型4.氫原子的類型（1)概念：按直接連接的碳原子的數(shù)目分為伯、仲、叔、季碳原子，又稱為一、二、三、四級(jí)碳原子。（2）表示方法：1°、2°、3°和4°。（1）概念：連在伯、仲、叔碳上的氫。（2）表示方法：1°H、2°H和3°H。有機(jī)化學(xué)（第9版）二、構(gòu)造異構(gòu)和命名（一）

碳鏈異構(gòu)

由于碳鏈結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生的同分異構(gòu)現(xiàn)象。（二）命名

烷烴的命名通常分為普通命名法(commonnomenclature)和系統(tǒng)命名法(systematicnomenclature)。C5H12(正)戊烷n-pentane(異)戊烷iso-pentane(新)戊烷neo-pentane有機(jī)化學(xué)（第9版）二、構(gòu)造異構(gòu)和命名常見的烷烴

中文英文結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中文英文結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式甲烷methaneCH4己烷hexaneCH3(CH2)4CH3乙烷

ethaneCH3CH3庚烷heptaneCH3(CH2)5CH3丙烷propaneCH3CH2CH3辛烷octaneCH3(CH2)6CH3丁烷butaneCH3(CH2)2CH3壬烷nonaneCH3(CH2)7CH3戊烷pentaneCH3(CH2)3CH3癸烷decaneCH3(CH2)8CH3常見烷烴的結(jié)構(gòu)及名稱有機(jī)化學(xué)（第9版）二、構(gòu)造異構(gòu)和命名常見烷基的結(jié)構(gòu)與名稱甲基(-Me)

methyl乙基(-Et)

ethyl丙基(-Pr)

propyl異丙基(iso-Pr)

isopropyl異丁基(iso-Bu)isobutyl叔丁基(tert-Bu)tertbutyl仲丁基(sec-Bu)secbutyl有機(jī)化學(xué)（第9版）烷烴的命名規(guī)則

（1）選擇含有取代基最多的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈，按主鏈所含碳原子數(shù)命名為某烷；（2）從靠近取代基的一端開始編號(hào)；（3）編號(hào)遵循依次最小原則；（4）相同基團(tuán)合并寫，不同基團(tuán)按照“基團(tuán)次序規(guī)則”優(yōu)先基團(tuán)后列出。常見烷基的優(yōu)先順序：異丙基>異丁基>丁基>丙基>乙基>甲基二、構(gòu)造異構(gòu)和命名2,4,4,6-四甲基辛烷2,4,4,6-tetramethyloctane有機(jī)化學(xué)（第9版）二、構(gòu)造異構(gòu)和命名基團(tuán)次序規(guī)則（sequencerule）直接相連的原子，序數(shù)大者優(yōu)先；直接相連的原子相同時(shí)，依次比較后面的原子，直至不同；雙鍵或叁鍵可看作兩個(gè)原子連接2次或3次。C,C,CC,C,HC,C,HC,H,HH,H,HC,H,HH,H,H有機(jī)化學(xué)（第9版）三、構(gòu)象異構(gòu)（一）

乙烷的構(gòu)象

乙烷構(gòu)象的表示

（1）

鋸架式重疊式交叉式（2）紐曼投影式

重疊式交叉式有機(jī)化學(xué)（第9版）三、構(gòu)象異構(gòu)（一）

乙烷的構(gòu)象

乙烷構(gòu)象的能量變化及穩(wěn)定性

交叉式構(gòu)象中碳上氫彼此間相距最遠(yuǎn)，斥力最小，能量最低；由交叉式轉(zhuǎn)換至重疊式時(shí)，碳上氫彼此間距離越來越近，斥力逐漸增大，分子內(nèi)能逐漸升高；重疊式構(gòu)象中碳上氫彼此間距離最近，分子內(nèi)能最高；由重疊式轉(zhuǎn)至交叉式時(shí)，碳上氫彼此間距離越來越遠(yuǎn)，斥力逐漸增減小，分子內(nèi)能逐漸降低。乙烷分子構(gòu)象能量圖結(jié)論：交叉式構(gòu)象是穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。有機(jī)化學(xué)（第9版）三、構(gòu)象異構(gòu)（二）丁烷的構(gòu)象

丁烷的典型構(gòu)象（繞C2—C3鍵軸旋轉(zhuǎn)）C2-C3鍵對(duì)位交叉式鄰位交叉式部分重疊式全重疊式有機(jī)化學(xué)（第9版）三、構(gòu)象異構(gòu)（二）丁烷的構(gòu)象

丁烷構(gòu)象的能量變化及穩(wěn)定性

對(duì)位交叉式：體積較大的甲基處于對(duì)位，相距最遠(yuǎn)，斥力最小，分子的能量最低，是優(yōu)勢(shì)構(gòu)象；鄰位交叉式：甲基處于鄰位，相互距離比對(duì)位交叉式近，能量較對(duì)位交叉式高；全重疊式：甲基及氫都各處于重疊位置，相互斥力最大，分子能量最高，是最不穩(wěn)定的構(gòu)象；部分重疊式：甲基和氫互相重疊，能量較高，但比全重疊式的能量低。構(gòu)象穩(wěn)定性對(duì)位交叉式鄰位交叉式全重疊式部分重疊式有機(jī)化學(xué)（第9版）三、構(gòu)象異構(gòu)（二）丁烷的構(gòu)象

正丁烷C2—C3旋轉(zhuǎn)時(shí)各種構(gòu)象的能量曲線丁烷構(gòu)象的能量變化及穩(wěn)定性

有機(jī)化學(xué)（第9版）三、構(gòu)象異構(gòu)（三）藥物構(gòu)效關(guān)系藥物分子的構(gòu)象與藥物作用效果存在一定的關(guān)系，通常優(yōu)勢(shì)構(gòu)象具有更好的作用效果。

多巴胺（抗震顫麻痹藥）對(duì)位交叉式有機(jī)化學(xué)（第9版）四、物理性質(zhì)bp、mp、密度：隨C原子數(shù)↑而↑；

烷烴支鏈↑，bp↓；烷烴對(duì)稱性↑，mp↑；正烷烴密度＜0.8g.cm-3

；烷烴易溶于有機(jī)溶劑，難溶于水。烷烴的波譜性質(zhì)：直鏈烷烴熔、沸點(diǎn)與分子中碳原子數(shù)的關(guān)系紅外光譜（IR)：3000～2850cm-1（C–H的伸縮振動(dòng)，一般為強(qiáng)吸收）1465～1340cm-1（C–C的彎曲震動(dòng)，吸收較弱）核磁共振氫譜（1H-NMR）：δ

0.9～1.8有機(jī)化學(xué)（第9版）五、化學(xué)性質(zhì)（一）穩(wěn)定性1.甲烷的鹵代反應(yīng)（二）鹵代反應(yīng)烷烴與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑均不反應(yīng)。

有機(jī)化學(xué)（第9版）五、化學(xué)性質(zhì)（二）鹵代反應(yīng)2.鹵代反應(yīng)的機(jī)制烷烴的鹵代反應(yīng)屬于自由基鏈反應(yīng)鏈引發(fā)鏈增長(zhǎng)鏈終止鹵素活性順序：F2>Cl2>Br2>I2有機(jī)化學(xué)（第9版）五、化學(xué)性質(zhì)（二）鹵代反應(yīng)3.烷烴鹵代反應(yīng)的取向烷烴鹵代反應(yīng)的取向取決于烷烴的結(jié)構(gòu)及鹵素的活性有機(jī)化學(xué)（第9版）五、化學(xué)性質(zhì)（二）鹵代反應(yīng)4.烷基自由基穩(wěn)定性及構(gòu)型sp2雜化甲基自由基叔丁基自由基自由基穩(wěn)定性環(huán)烷烴第二節(jié)有機(jī)化學(xué)（第9版）一、命名命名原則（1）環(huán)碳原子的編號(hào)，應(yīng)使環(huán)上取代基的位次最??；（2）有多個(gè)取代基時(shí)，應(yīng)使它們的位次和最?。唬?）書寫名稱時(shí)遵守基團(tuán)次序規(guī)則；（4）存在順反結(jié)構(gòu)時(shí)，需標(biāo)明在名稱前。1-甲基-3-乙基環(huán)己烷1-ethyl-3-methylcyclohexane順-1,3-二甲基環(huán)戊烷cis-1,3-dimethylcyclopentane反-1,3-二甲基環(huán)戊烷trans-1,3-dimethylcyclopentane有機(jī)化學(xué)（第9版）二、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性成鍵角度與雜化軌道產(chǎn)生偏差會(huì)產(chǎn)生角張力，偏差越大，角張力越大，環(huán)越不穩(wěn)定。環(huán)己烷>環(huán)戊烷>環(huán)丁烷>環(huán)丙烷環(huán)烷烴穩(wěn)定性環(huán)丙烷分子中的彎曲鍵有機(jī)化學(xué)（第9版）三、化學(xué)性質(zhì)催化加氫開環(huán)環(huán)丙烷丙烷環(huán)丁烷丁烷有機(jī)化學(xué)（第9版）三、化學(xué)性質(zhì)親電加成當(dāng)烷基取代的環(huán)丙烷與HX作用時(shí)，碳環(huán)開環(huán)發(fā)生在連氫原子最多和連氫原子最少的兩個(gè)碳原子之間。氫鹵酸中的氫原子加在連氫原子較多的碳原子上，而鹵原子則加在連氫原子較少的碳原子上。有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象（一）環(huán)戊烷的構(gòu)象環(huán)戊烷較穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)構(gòu)象是離開平面的碳原子上的氫原子與相鄰碳上的氫原子呈交叉式。從這里看有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象（二）環(huán)己烷的構(gòu)象1.椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象量能50.6KJ/M椅式構(gòu)象船式構(gòu)象半椅式構(gòu)象扭船式構(gòu)象室溫下，船式和椅式構(gòu)象可以互相轉(zhuǎn)變。有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象（二）環(huán)己烷的構(gòu)象2.椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象的穩(wěn)定性(1)椅式構(gòu)象穩(wěn)定性

椅式構(gòu)象中既無角張力，又幾乎無扭轉(zhuǎn)張力和空間張力，屬于優(yōu)勢(shì)構(gòu)象。230pm有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象（二）環(huán)己烷的構(gòu)象2.椅式構(gòu)象和船式構(gòu)象的穩(wěn)定性(2)船式構(gòu)象穩(wěn)定性

船式構(gòu)象中雖無角張力，但存在較大的空間張力和扭轉(zhuǎn)張力，屬于不穩(wěn)定的構(gòu)象。183pm有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象（二）環(huán)己烷的構(gòu)象3.取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析環(huán)己烷的碳?xì)滏I6根平伏鍵（e鍵，3上3下）6根豎直鍵（a鍵，3上3下）通過翻環(huán)作用，可實(shí)現(xiàn)a、e鍵互換，但a、e鍵的取向不變有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象3.取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析一取代取代環(huán)己烷的構(gòu)象e鍵取代為優(yōu)勢(shì)構(gòu)象（二）環(huán)己烷的構(gòu)象有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象

二取代取代環(huán)己烷的構(gòu)象二取代環(huán)己烷存在順、反位置上的差異，需要具體分析。（二）環(huán)己烷的構(gòu)象3.取代環(huán)己烷的構(gòu)象分析有機(jī)化學(xué)（第9版）四、構(gòu)象二取代取代環(huán)己烷的構(gòu)象順-1,2-二甲基環(huán)己烷ee（優(yōu)勢(shì)構(gòu)象）反-1,2-二甲基環(huán)己烷較大基團(tuán)位于e鍵（優(yōu)勢(shì)構(gòu)象）順-1-甲基-4-叔丁基環(huán)己烷（二）環(huán)己烷的構(gòu)象