有機化學(xué)第二版 王彥廣 第2章 脂肪烴和脂環(huán)烴1學(xué)習(xí)資料

第2章脂肪烴和脂環(huán)烴2.1脂肪烴的分類和構(gòu)造異構(gòu)2.2脂肪烴的命名2.3脂肪烴的結(jié)構(gòu)和順反異構(gòu)2.4烷烴的構(gòu)象2.5脂肪烴的物理性質(zhì)2.6炔氫的酸性2.7脂環(huán)烴的命名2.8環(huán)烷烴的構(gòu)象本章內(nèi)容3/2/202512:02PM12.1脂肪烴的分類和構(gòu)造異構(gòu)

2.1.1脂肪烴的分類和同系列脂肪烴包括烷烴（alkanes）、烯烴（alkenes）和炔烴（alkynes）。C3H8CH3CH2CH3烷烴（飽和烴）中碳和碳以單鍵相連。通式為CnH2n+2。烷烴3/2/202512:02PM2烯烴烯烴的碳鏈中含有碳碳雙鍵。分子鏈中只有一個雙鍵的稱為單烯烴，通式為CnH2n。含有兩個雙鍵的稱為二烯烴，通式為CnH2n-2。含有多個雙鍵的稱為多烯烴。乙烯 C2H4 CH2=CH2

1,3-戊二烯C4H6CH2=CH-CH=CH-CH33/2/202512:02PM3

炔烴的碳鏈中含有碳碳叁鍵。只含有一個叁鍵的炔烴的通式為CnH2n-2

雙鍵和叁鍵稱為不飽和鍵，烯烴和炔烴屬于不飽和烴。3/2/202512:02PM4同系列:結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似,組成上相差CH2或其整數(shù)倍的一系列化合物同系物:同系列中各個化合物互稱同系物系列差:同系列中相鄰兩個分子式的差值CH2稱為系列差3/2/202512:02PM5烷烴的分子式都符合通式CnH2n+2，稱為烷烴同系列

符合CnH2n通式的烯烴稱為烯烴同系列，符合CnH2n-2通式的炔烴稱為炔烴同系列。3/2/202512:02PM62.1.2脂肪烴的構(gòu)造異構(gòu)

同分異構(gòu)現(xiàn)象具有分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象。

同分異構(gòu)體分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的化合物則稱為同分異構(gòu)體正丁烷異丁烷b.p.-0.5℃，m.p.-138.3℃b.p.-11.7℃，m.p.-159.4℃3/2/202512:02PM7構(gòu)造分子中各原子的連接方式和順序稱為構(gòu)造構(gòu)造異構(gòu)由于分子中各原子的連接方式和順序不同產(chǎn)生的異構(gòu)稱為構(gòu)造異構(gòu)(constitutionalisomerism)。碳干異構(gòu)體烷烴中的構(gòu)造異構(gòu)都是由于碳的連接順序不同而產(chǎn)生的，這樣的異構(gòu)體又稱碳干異構(gòu)體。3/2/202512:02PM8官能團位置異構(gòu)官能團在碳鏈中的位置不同所產(chǎn)生的異構(gòu)，稱官能團位置異構(gòu)3/2/202512:02PM9碳干異構(gòu)、官能團位置異構(gòu)和官能團異構(gòu)，都是由于分子中各原子的連接方式及次序不同（即構(gòu)造不同）所引起的，因此都屬于構(gòu)造異構(gòu)。3/2/202512:02PM102.2脂肪烴的命名

2.2.1普通命名法（1）對于十個碳以內(nèi)的脂肪烴，碳數(shù)用天干——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。十一個碳及多于十一個碳的用數(shù)字表示。（2）飽和烷以“烷”字結(jié)尾，相應(yīng)的碳數(shù)放在“烷”字之前。（3）含有雙鍵的以“烯”字結(jié)尾，碳原子數(shù)分別放在“烯”之前。（4）含有叁鍵的以“炔”字結(jié)尾，碳原子數(shù)分別放在“炔”字之前。

3/2/202512:02PM11幾個與命名有關(guān)的名詞3/2/202512:02PM123/2/202512:02PM13（二）七個命名中常用的形容詞正、異、新、伯、仲、叔、季

正：①直鏈，無支鏈英文n-②從直鏈烷烴上失去伯氫3/2/202512:02PM14正、

異

、新、伯、仲、叔、季

異：①只有第二位上有一個甲基，其余為直鏈（iso-）3/2/202512:02PM15正、

異

、新、伯、仲、叔、季

②只有第二位上有一個甲基，且從長鏈的另一端失去伯氫3/2/202512:02PM16正、異、新

、伯、仲、叔、季

新：①只有第二位上有兩個甲基，其余為長鏈（neo-）3/2/202512:02PM17正、異、新

、伯、仲、叔、季

②只有第二位上有兩個甲基，且從長鏈的另一端失去伯氫3/2/202512:02PM18正、異、新、伯

、仲

、叔、季

?從直鏈烷烴上去掉一個仲氫原子所得的烷基（sec-

或者s）3/2/202512:02PM19正、異、新、伯、仲、叔、季

?去掉一個叔氫后所得的烷基，且一般僅限于如下結(jié)構(gòu)（tert-，或t-)3/2/202512:02PM203/2/202512:02PM212.2.2系統(tǒng)命名法（

IUPAC命名法）InternationalUnionofPureandAppliedChemistry中國化學(xué)會1980年IUPAC概況:化學(xué)通報8:57（1984）大學(xué)化學(xué)13(2):61（1998）原則：“一名對一物”

1979年制定3/2/202512:02PM221.取代基的命名烴分子中的一個氫原子去掉后剩余的原子團稱為基團或取代基。（1）烷烴去掉一個氫原子后的原子團叫某烷基

甲基乙基十八烷基MeEt3/2/202512:02PM23（2）烯烴去掉一個氫原子后的基團命名為某烯基

乙烯基1-丙烯基烯丙基異丙烯基（3）炔烴去掉一個氫原子后的基團命名為某炔基

乙炔基炔丙基丙炔基3/2/202512:02PM24

（4）烷烴中去掉兩個氫原子后剩余的基團稱為亞基，從不同碳原子上去掉兩個氫原子，應(yīng)該標(biāo)明去掉氫原子的位置。亞異丙基3/2/202512:02PM25

（一）選主鏈：選擇最長的鏈為主鏈，按此鏈所含的碳原子數(shù)稱為“某烷”2.烷烴的命名3/2/202512:02PM26

（二）編號：主鏈的碳原子編號從靠近支鏈的一端開始，依次用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)出，使支鏈位號最小。3/2/202512:02PM27

（三）書寫:將支鏈名稱寫在該烷烴名稱的前面，再把支鏈的位號（用阿拉伯?dāng)?shù)字）寫在最前面中間加一短橫線。3/2/202512:02PM28

如果有幾個相同的支鏈，則在支鏈前加二、三等中文數(shù)字來表明支鏈的數(shù)目，表示支鏈位置的兩個或幾個阿拉伯?dāng)?shù)字之間應(yīng)加一逗號。

以上為大原則，以下為在此大原則之下的小原則。3/2/202512:02PM合并相同的支鏈-------最簡29

（四）復(fù)雜烷烴命名的幾個原則3/2/202512:02PM30

原則一：復(fù)雜烷烴如有多個等長的碳鏈，則選具有支鏈數(shù)目最多的為主鏈。3/2/202512:02PM31兩種選法均含有兩個支鏈3/2/202512:02PM原最低系列規(guī)則選選支鏈序號最小的32兩種選法均有三個支鏈3/2/202512:02PM33

比較原則：按編號順序比較，先比第一個，若相同則比第二個……依此類推。最低系列規(guī)則亦用于編號3/2/202512:02PM34例如：3-甲基-3，6-二乙基辛烷3/2/202512:02PM353/2/202512:02PM2,3,4-三甲基-5-乙基-6-（2,2,3-三甲基丁基）十一烷36英文命名Alkane詞尾-aneAlkyl詞尾-ane—>-ylMethaneHeptaneEthaneOctanePropaneNonaneButaneDecanePentaneUndecaneHexaneTridecane3/2/202512:02PM37詞頭mono,di,tri,tetra,penta,hexan,iso,neosec,tert表示取代基個數(shù)的詞頭不參與字順排序,iso,neo參與字順排序3/2/202512:02PM38取代基縮寫:Me—methyl,Et—ethyl,

Pr—propyl,Bu—butyl,

Ph—phenyl3/2/202512:02PM39IUPAC與中文系統(tǒng)命名的差別3/2/202512:02PM40

在英文名稱中，“一、二、三、四……”數(shù)字相應(yīng)用詞頭“mono,di,tri,tetra……”表示，取代基列出的順序按取代基名稱第一個字母的字母排列順序先后列出，簡單的取代基英文數(shù)字詞頭不參加字母順序排列。

5-ethyl-3,3-dimethylheptane3/2/202512:02PM41次序規(guī)則(1)

將各取代基的原子按原子序數(shù)大小排列，大者為較優(yōu)基團。有機化合物中常見的元素其順序由大到小排列如下：

I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞D＞H(2)如果兩個基團的第一個原子相同，則比較與它相連的其它原子，比較時，按原子序數(shù)排列，先比較最大的，若仍相同，再依次比較第二、第三個原子。如－CH2Cl與－CHF2，第一個均為碳原子，再按順序比較與碳相連的其它原子。在—CH2Cl中為—C（Cl、H、H），在—CHF2中為—C（F、F、H）。Cl>F，故—CH2Cl>—CHF2。3/2/202512:02PM42(3)含有雙鍵或叁鍵的基團，可認為連有兩個或三個相同的原子。3/2/202512:02PM較優(yōu)433.烯烴和炔烴的命名第一步選擇主鏈：選擇一條包含碳碳雙鍵在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈，按主鏈碳原子的數(shù)目命名為某烯。如主鏈的碳原子數(shù)超過10個時，應(yīng)在烯字前加一“碳”字。烯烴的命名3-十三碳烯4-甲基-2-戊烯3/2/202512:02PM44

第二步給定編號：編號時，應(yīng)使雙鍵的位次近可能的小，以雙鍵兩個碳原子中編號較小的阿拉伯?dāng)?shù)字表示雙鍵的位次，寫于烯烴名稱的前面，并用半字線隔開。如不會發(fā)生誤會時，也可不標(biāo)雙鍵的位次。若雙鍵正好在主鏈中央，主鏈碳原子則應(yīng)從靠近取代基的一端開始編號。3/2/202512:02PM45

第三步正確書寫：取代基的命名與烷烴命名相同，將其位次、數(shù)目、名稱分別寫在烯烴名稱之前。5-甲基-4-乙基-2-己烯3/2/202512:02PM46

炔烴的命名第一步選擇主鏈：選擇一條包含碳碳叁鍵在內(nèi)的最長碳鏈為主鏈，按主鏈碳原子的數(shù)目命名為某炔。4-乙基-2-己炔3/2/202512:02PM47第二步給定編號：編號時，應(yīng)使叁鍵的位次近可能的小。第三步正確書寫：取代基的命名與烷烴命名相同，將其位次、數(shù)目、名稱分別寫在烯烴名稱之前。3-丙基-1，4-己二炔3/2/202512:02PM48特別注意分子中同時含有雙鍵和叁鍵的化合物稱為烯炔。選擇含有雙鍵和叁鍵最長碳鏈為主鏈。碳鏈的編號應(yīng)從最先遇到雙鍵或叁鍵的一端開始，并以雙鍵在前、叁鍵在后。若在主鏈兩端等距離處遇到雙鍵或叁鍵時，編號要從靠近雙鍵的一端開始。3-戊烯-1-炔3-乙基-1-庚烯-5-炔

3/2/202512:02PM492.3脂肪烴的結(jié)構(gòu)和順反異構(gòu)

2.3.1烷烴、烯烴和炔烴的結(jié)構(gòu)1.烷烴的結(jié)構(gòu)甲烷的結(jié)構(gòu)碳原子sp3雜化3/2/202512:02PM50甲烷分子的模型（i）楔形式（ii）球棍模型（iii）斯陶特比例模型3/2/202512:02PM51烷烴的結(jié)構(gòu)

烷烴分子中的碳原子以SP3雜化軌道與別的原子形成σ鍵,具有四面體的結(jié)構(gòu).每個碳原子上鍵角并不完全相同,接近于109.5.碳鏈并不排布在一條直線上,而是曲折排布在空間.兩個碳原子可以相對旋轉(zhuǎn),可形成不同的空間排布.3/2/202512:02PM522.烯烴的結(jié)構(gòu)烯烴分子的雙鍵碳原子為sp2雜化，三個sp2雜化軌道處于同一平面，每個sp2雜化軌道之間的夾角為120o，未參加雜化的p軌道垂至sp2雜化軌道平面，sp2雜化軌道的空間形狀sp2雜化軌道π鍵的形成3/2/202512:02PM53乙烯分子所有碳原子和氫原子都分布在一個平面上

乙烯乙烷3/2/202512:02PM54烯烴的兩個碳原子為sp2雜化，它是由1個σ鍵和1個π鍵組合而成。乙烯分子一個碳碳σ鍵（兩個碳原子各以1個sp2雜化軌道沿軸向互相重疊）4個碳氫σ鍵（2個sp2雜化軌道分別與氫原子的1s軌道重疊）一個π鍵（未參與雜化的p軌道，其對稱軸相互平行側(cè)面重疊）3/2/202512:02PM55Thesigma-bondframeworkforethenebasedonsp2-hybridizedcarbonatoms3/2/202512:02PM56Theoverlappingporbitalsofethene3/2/202512:02PM57P軌道相互作用形成π成鍵軌道和π反鍵軌道Theinteractionoforbitalstoformthebondingandantibondingmolecularorbitalsofπbond3/2/202512:02PM58軌道能級3/2/202512:02PM59小結(jié)1.π鍵比σ鍵活潑

C=C鍵能:611KJ·mol-1C-C鍵能:347KJ·mol-1）

π鍵的鍵能小于σ鍵的鍵能形成π鍵的p軌道重疊程度比σ鍵小，π鍵不如σ鍵牢固3/2/202512:02PM602.碳碳雙