第四章环烷烃
基本内容和重点要求
环烷烃的结构及其稳定性；
环己烷及其衍生物的构象；
脂环烃的化学性质
重点要求掌握环己烷及其衍生物的构象；小环的开环规律。
4.1 脂环烃的分类和命名
具有环状结构的碳氢化合物称为环烃，环烃又可分为脂环烃和芳香烃。开链烃两端连接成环的化合物与链烃性质相似，称为脂环烃
4.1.1 分类
4.1.2 脂环烃的命名
1、单环脂环烃
单环脂环烃的命名与烷烃相似，根据成环碳原子数称为“某”烷，并在某烷前面冠以“环”字，叫环某烷。例如：
环丙烷环丁烷环已烷
环上带有支链时，一般以环为母体，支链为取代基进行命名，如：
CH3
二甲基环丙烷
CH3
1-甲基-4-异丙基环已烷
若环上有不饱和键时，编号从不饱和碳原子开始，并通过不饱和键编号，如： 5-甲基-1，3-环戊二烯
3-甲基环已烯
环上取代基比较复杂时，环烃部分也可以作为取代基来命名。如：
2-甲基-3-环戊基戊烷
2.、多环体系
1）螺环
两环共用一个碳原子的环烷烃。
螺原子：两个碳环共用的碳原子
命名：按成环碳原子数称为螺X 烷，编号从较小环中与共用碳相邻的碳原子开始，从小环经共用碳到大环，并使取代基位数最小。
方括号中（从小到大），标明两个碳环（除螺 原子外）的碳原子数，数字用圆点分开。
取代基螺[X.Y]某烷
CH 3
CH 3
CH 3CH 2CH CH
4-甲基螺[2.4]庚烷
2）桥环
两环共用两个以上碳原子的环烃。
桥头碳原子：指定两环连接处的两个碳原子
桥：两个桥头碳原子之间的碳链或一个键。
命名：以二环为词头，按成环碳原子个数称为二环X烷。找出桥头碳，排出长短桥，编号从桥头开始从大桥到小桥，并使取代基位数最小。
在方括号中以阿拉伯数字由大到小分别标明桥碳原子数（桥头碳不计入）二环桥环烃：视为两个桥头间用三道桥连起来，放方括号中有三个数用圆点分开，（由长→中→短桥)
取代基-环数[X.Y.Z]母体
2-甲基二环[2，2，0]己烷
2,8-二甲基-1-乙基二环[3.2.1] 辛烷
Br 2
H Br Br ++300℃Cl 2
HCl Cl ++
4.2 环烷烃的物理性质
环烷烃的物理性质和递变规律与烷烃和烯烃相似，但亦有差别。最显著的差别是环烷烃的熔点、沸点都较含同数碳原子的烷烃和烯烃高，相对密度较含同数碳原子的直链烷烃和烯烃大，但仍比水轻。
4.3 脂环烃的化学性质
4.3.1 环烷烃的反应
环烷烃与直链烃结构相似，所表现出的化学性质也相似，常温下，不与强酸.强碱.强氧化剂.强还原剂起反应，可以起燃烧.热解.卤代等反应。但小环烷烃有一些特殊的性质，即容易开环生成开链化合物。
（1） 取代反应 与开链烷烃的性质相似
Cl 2Cl
HCl
++
H 2C H 3CH 2CH 380℃+H 2C H 3CH 2CH
2CH 3200℃+Ni H 2C H 3CH 2CH 2CH
2CH 3
300℃+CH 3CH CH CH 3CH CH 2CH 3
（2）催化加氢 与烯烃的性质相似
从环丙烷到环戊烷，开环加氢的难度逐渐增大。 （3） 加卤素或卤化氢
四碳及以上环烷烃室温下均不能与卤素或卤化氢反应 取代环丙烷与卤化氢的加成符合马氏规则 ： BrCH 2CH 2CH 2Br CH 2CH 32Br
第二章 烷烃环烷烃 一、选择 1. 鉴别环丙烷和丙烯可用（ ）。 A. 溴水 B. KMnO4溶液 C. HBr D. 硝酸银的氨溶液 2. 下列构象的稳定性从大到小排列顺序正确的是（ ）。 ① CH 3 C(CH 3)3 ②C(CH 3)3 H 3C ③H 3C C(CH 3)3④ C(CH 3)3 CH 3 A. ①>②>③>④ B. ③>②>①>④ C . ③>①>②>④ D. ①>③>②>④ 3. 含有伯、仲叔碳原子的化合物是（ ）。 A. 2,2,3-三甲基丁烷 B. 4,6,6-三甲基-1-庚烯 C. 2,4,4-三甲基-2-戊烯 D. 3,3-二甲基戊烷 4. 甲基环己烷最稳定的构象是（ ）。 A. B . C. D. 5. 正丁烷最稳定的构象是（ ）。 A.全重叠式 B.部分重叠式 C. 邻位交叉式 D. 对位交叉式 6. 下列自由基稳定性最大的是（ ）。 A. B. C. D . 7. 关于乙烷的构象，正确的说法是（ ）。 A. 乙烷只有重叠式和交叉式两种构象 B.乙烷在常温下只以交叉式构象存在 C . 常温下乙烷的各种构象间可相互转变 D. 交叉式能量比重叠式高 8. 下列碳环化合物，最不稳定的是（ ）。 A. 苯 B. 环己烷 C. 环丁烷 D. 环丙烷 9. 下列游离基中最稳定的是（ ）。 A.C H 3C H 2C H 2C H 2C H 3C H 2C H C H 3 C H 3C H 2C C H 3C H 3C H 3C H C H C H 2 A B C D B. H 3C H 2C H 2C H 2C H 3C H 2C H C H 3C H 3C H 2C C H 3 C H 3 C H 3C H C H C H 2A B C D C.H 3 C H 2C H 2C H 2C H 3C H 2C H C H 3 C H 3C H 2C C H 3 C H 3C H 3C H C H C H 2A B C D D. H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 3C H 2C H C H 3C H 3C H 2C C H 3 C H 3 C H 3C H C H C H 2 A B C D 10. 烷烃的卤代反应是自由基反应，其反应机制可分为（ ）。 A. 二个阶段 B. 三个阶段 C. 四个阶段 D. 五个阶段 11. (CH 3)2CH- 称为（ ）。 A. 乙基 B. 异丙基 C. 甲基 D. 亚甲基 12. CH 3CH 3 与Br 2 在光的照射下生成CH 3CH 2Br 的反应属于（ ）。 A. 自由基反应 B. 亲电加成反应 C. 亲核加成反应 D. 亲核取代反应 13. 根据现代价键理论，分子中存在弯曲键的化合物是（ ）。 A. B. C. D. 14. 烷烃发生卤代反应时，不同类型的氢被卤素取代的活性顺序是（ ）。 A. 伯氢>仲氢>叔氢 B. 伯氢>叔氢>仲氢 C. 叔氢>伯氢>仲氢 D. 叔氢>仲氢>伯氢 15. Br 2/CCl 4在室温下可鉴别（ ）。 A. 环己烷和环戊烷 B. 环丙烷和环己烷 C. 戊烷和己烷 D. 环己烷和己烷 16. 有顺反异构体的化合物是（ ）。 A. 环己烷 B. 1-甲基环己烷 C. 1,2-二甲基环己烷 D. 1,1-二甲基环己烷
精品文档 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 第六章 单环芳烃（答案） 【作业题答案】 1. 写出下列化合物的构造式： （1）间二硝基苯 （2）对溴硝基苯 （3）对羟基苯甲酸 （4）3,5-二硝基苯磺酸 (1)NO 2 NO 2Br NO 2COOH OH SO 3H NO 2O 2N (2)(3)(4) 2. 命名下列化合物： (2) (3)(1)C(CH 3)3 C 2H 5NO 2COOH NO 2NO 2 (1) 叔丁苯 （2）对硝基乙苯 （3）2,4-二硝基苯甲酸 3. 用化学方法区别下列化合物。
精品文档 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF 白 白C CH C H CH 2 2CCl 4褪色 褪色Ag(NH 3)2NO 3×× ××× 4. 用箭头表示下列化合物发生一元硝化反应时硝基进入苯环的主要位置(一个或几个)。
精品文档 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF (1) (2)NHCOCH 3COOH (4)NO 2OCH COOH (3) 5. 完成下列反应。 +AlCl 3( ) (1) ￠ù CH 3 +CH 3CHCH 2Cl 3AlCl 3( )KMnO 4( )CH 33)3 COOH 3)3(2) 无水AlCl 3CH 3+CH 3CH 2CH 2O Cl ( )( )Zn-Hg CH 3 C CH 2CH 2CH 3O CH 3H 2CH 2CH 2CH 3 (3)H 3CO H 3CO CH 2CHCH 2无水AlCl 3( )H 3CO H 3CO O H 2C (4)H N O +HNO 324( )H N O O 2N (5) 6. 指出下列反应中的错误。 (1)CH 2CH 2CH 3 3223 （B ）Cl CH 2CH 2CH 2Cl
第六章 单环芳烃（答案） 【作业题答案】 1. 写出下列化合物的构造式： （1）间二硝基苯 （2）对溴硝基苯 （3）对羟基苯甲酸 （4）3,5-二硝基苯磺酸 (1) NO 2 NO 2 Br NO 2COOH OH SO 3H NO 2 O 2N (2) (3) (4) 2. 命名下列化合物： (2) (3) (1) C(CH 3)3 C 2H 5 NO 2COOH NO 2 NO 2 (1) 叔丁苯 （2）对硝基乙苯 （3）2,4- 二硝基苯甲酸 3. 用化学方法区别下列化合物。 白 白 C CH C H CH 22CCl 4 褪色褪色 Ag(NH 3)2NO 3 ××× × × 4. 用箭头表示下列化合物发生一元硝化反应时硝基进入苯环的主要位置(一个或几个)。
(1) (2) NHCOCH 3 COOH (4) NO 2 OCH COOH (3) 5. 完成下列反应。 + AlCl 3 ( ) (1) ￠ùCH 3 + CH 3CHCH 2Cl CH 3 AlCl 3 ( ) KMnO 4( ) CH 3 C(CH 3)3 COOH C(CH 3)3 (2) 无水AlCl CH 3 + CH 3CH 2CH 2O Cl ( ) ( )Zn-Hg CH 3 C CH 2CH 2CH 3CH 3 H 2C CH 2CH 2CH 3 (3) H 3CO H 3CO CH 2CHCH 2 COCl 3 ( ) H 3CO H 3CO O H 2 C (4) H N O +HNO 3 24 ( )H N O O 2N (5) 6. 指出下列反应中的错误。 (1) CH 2CH 2CH 3 322，AlCl 3 （B ） Cl CH 2CH 2CH 2Cl A 错，应得异丙苯； B 错，应为氯取代α-H 。
第六章 单环芳烃（答案） 【作业题答案】 1. 写出下列化合物的构造式： （1）间二硝基苯 （2）对溴硝基苯 （3）对羟基苯甲酸 （4）3,5-二硝基苯磺酸 (1) NO 2 NO 2 Br NO 2COOH OH SO 3H NO 2 O 2N (2) (3) (4) 2. 命名下列化合物： (2) (3) (1) C(CH 3)3 C 2H 5 NO 2COOH NO 2 NO 2 (1) 叔丁苯 （2）对硝基乙苯 （3）2,4- 二硝基苯甲酸 3. 用化学方法区别下列化合物。 白 白 C CH C H CH 22CCl 4 褪色褪色 Ag(NH 3)2NO 3 ××× × × : 4. 用箭头表示下列化合物发生一元硝化反应时硝基进入苯环的主要位置(一个或几个)。
(1) (2) NHCOCH 3 COOH (4) NO 2 OCH COOH (3) 5. 完成下列反应。 + AlCl 3 ( ) (1) ￠ùCH 3 + CH 3CHCH 2Cl CH 3 AlCl 3 ( ) KMnO 4( ) CH 3 C(CH 3)3 COOH C(CH 3)3 (2) 无水AlCl CH 3 + CH 3CH 2CH 2O Cl ( ) ( )Zn-Hg CH 3 C CH 2CH 2CH 3CH 3 H 2C CH 2CH 2CH 3 (3) H 3CO H 3CO CH 2CHCH 2 COCl 3 ( ) H 3CO H 3CO O H 2 C (4) H N O +HNO 3 24 ( )H N O O 2N (5) 6. 指出下列反应中的错误。 (1) CH 2CH 2CH 3 322，AlCl 3 （B ） Cl CH 2CH 2CH 2Cl A 错，应得异丙苯； 。
第六章 单环芳烃（答案） 【作业题答案】 1. 写出下列化合物的构造式： （1）间二硝基苯 （2）对溴硝基苯 （3）对羟基苯甲酸 （4）3,5-二硝基苯磺酸 (1) NO 2 NO 2 Br 2COOH OH SO 3H NO 2 O 2N (2) (3) (4) 2. 命名下列化合物： (2) (3) (1) C(CH 3)3 C 2H 5 NO 2COOH NO 2 2 (1) 叔丁苯 （2）对硝基乙苯 （3）2,4- 二硝基苯甲酸 3. 用化学方法区别下列化合物。 顺丁烯二酸酐 白 白 C CH C H CH 22CCl 4 褪色褪色 Ag(NH 3)2NO 3 ××× × × 4. 用箭头表示下列化合物发生一元硝化反应时硝基进入苯环的主要位置(一个或几个)。
(1) (2) NHCOCH 3 COOH (4) NO 2 OCH COOH (3) 5. 完成下列反应。 + AlCl 3 ( ) (1) ￠ùCH 3 + CH 3CHCH 2Cl CH 3 AlCl 3 ( ) KMnO 4( ) CH 3 C(CH 3)3 COOH C(CH 3)3 (2) 3 CH 3 + CH 3CH 2CH 2O Cl ( ) ( )Zn-Hg CH 3 C CH 2CH 2CH 3O CH 3 H 2C CH 2CH 2CH 3 (3) H 3CO H 3CO CH 2CHCH 2 COCl 3 ( ) H 3CO H 3CO H 2 C (4) H N O +HNO 3 ( )H N O O 2N (5) 6. 指出下列反应中的错误。 (1) CH 2CH 2CH 3 3223 （A ） （B ） ，光Cl CH 2CH 2CH 2Cl A 错，应得异丙苯；
第二章 烷烃和环烷烃 有机化合物（简称有机物）中有一类数量众多，组成上只含碳、氢两种元素的化合物，称为碳氢化合物，简称烃（hydrocarbon ）。烃分子中的氢原子被其他种类原子或原子团替代后，衍生出许多其他类别的有机物。因此，烃可看成是有机物的母体，是最简单的一类有机物。根据结构的不同，烃可分为如下若干种类。 烃在自然界中主要存在于天然气、石油和煤炭中，是古老生物埋藏于地下经历特殊地质作用形成的，是不可再生的宝贵资源，是社会经济发展的主要能源物质，也是合成各类生活用品和临床药物的基础原料。本章讨论两类饱和烃——烷烃和环烷烃。 第一节 烷烃 分子中碳原子彼此连接成开放的链状结构的烃称为开链烃，因其结构与人不饱和开链烃 烃 饱和开链烃—烷烃 脂环烃（环烷烃、环烯烃等） 闭链烃 (环烃) 开链烃 (脂肪烃) 芳香烃 烯烃 炔烃
体脂肪酸链状结构相似又称脂肪烃，具有这种结构特点的有机物统称脂肪族化合物。分子中原子间均以单键连接的开链烃称为饱和开链烃，简称烷烃（alkane）。 一、烷烃的结构、分类和命名 （一）烷烃的结构 1.甲烷分子结构甲烷是家用天然气的主要成分，也是农村沼气和煤矿瓦斯的主要成分，广泛存在于自然界中，是最简单的烷烃。 甲烷分子式是CH ，由一个碳原子与四个氢原子分别共用一对电子，以四个 4 共价单键结合而成。如下图2-1（a）所示。 图2-1 甲烷分子结构示意图 结构式并不能反映甲烷分子中的五个原子在空间的位置关系。原子的空间位置关系属于分子结构的一部分，因而也是决定该物质性质的重要因素。化学学科常借助球棍模型来形象地表示有机物分子的空间结构（不同颜色和大小的球表示不同原子，小棍表示共价键）。根据现代物理方法研究结果表明，甲烷分子空间结构如图2-1（b）所示。但是球棍模型这种表示书写起来极不方便，要将甲烷的立体结构在纸平面上表示出来，常通过实线和虚线来实现。如图2-1（c）所示，虚线表示在纸平面后方，远离观察者，粗实线（楔形）表示在纸平面前方，靠近观察者，实线表示在纸平面上，这种表示方式称透视式。 将甲烷透视式中的每两个原子用线连接起来，甲烷在空间形成四面体。根据现代物理方法测定，甲烷分子为正四面体结构，碳原子处于四面体中心，四个氢原子位于四面体四个顶点。四个碳氢键的键长都为0.109 nm，键能为414.9kJ?mol-1，所有H-C-H的键角都是109.5o。 碳原子核外价电子层结构为2s22p2，按照经典价键理论，共价键的形成是电子配对的过程。碳原子价电子层上只有两个单电子，因而碳原子应该只能形
第六章 单环芳烃 一、 写出分子式为C 9H 12的单环芳烃所有的异构体并命名之。 CH 2CH 2CH 3 CH(CH 3)2 CH 2CH 3 CH 3 CH 3 C 2H 5 CH 3C 2H 5 CH 3 CH 3CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 二、 写出下列化合物的结构式。 1, 1． 间二硝基苯 2，对溴硝基苯 3，1，3，5－三乙苯 4，对羟基苯甲酸 NO 2 NO 2NO 2 Br C 2H 5 C 2H 5 C 2H 5 OH COOH 5，2，4，6－三硝基甲苯 6，间碘苯酚 7，对氯苄氯 8，3，5－二硝基苯磺酸
CH 3 NO 2 NO 2 NO 2 OH I Cl CH 2Cl NO 2 NO 2 SO 3H 三、 命名下列化合物。 C 2H 5 C(CH 3)3 CH 3 Cl NO 2 CH 2OH 叔丁基苯 对氯甲苯 对硝基乙苯 苄醇 CH=CHCH 3 SO 2Cl COOH NO 2 NO 2 C 12H 25 SO 3Na CH 3 苯磺酰氯 2，4－二硝基苯甲酸 对十二烷基苯磺酸钠 1－（4－甲苯基丙烯 四、 用化学方法区别各组化合物。 1 . 解：环己烷 环己烯 苯
CH 2CH 3 CH=CH 2 C CH 2, 解：乙苯 苯乙烯 苯乙炔 五、以构造式表示下列各组化合物经硝化后可能得到的主要化合物（一种或几种）。 1,C 6H 5Br 2,C 6H 5NH COCH 3 Br NO 2 Br NO 2 NH CO CH 3 NO 2 NO 2 NH CO CH 3 C 2H 5 NO 2 NO 2 C 2H 5 3,C 6H 5C 2H 5 4,C 6H 5COOH 5,O - C 6H 4(OH)COOH 6,P - CH 3C 6H 4COOH COOH NO 2 COOH OH COOH OH NO 2 NO 2 NO 2 CH 3 COOH
第二章烷烃和环烷烃 1．写出只有伯氢原子，分子式为C8H18烷烃的结构式。 2．为什么没有季氢原子？ 3．命名下列化合物。 4．写出下列烷烃或环烷烃的结构式 ⑴不含有仲碳原子的4碳烷烃。 ⑵具有12个等性氢原子、分子式为C5H12的烷烃。 ⑶分子中各类氢原子数之比为：1°H：2°H：3°H = 6：1：1，分子式为C7H16的烷烃。 ⑷只有1个伯碳原子、分子式为C7H14的环烷烃。写出所有可能的环烷烃的结构式并加以命名。 5．化合物2,2,4-三甲基己烷分子中的碳原子，各属于哪一类型（伯、仲、叔、季）碳原子？ 6．元素分析得知含碳84.2%、含氢15.8%，相对分子质量为114的烷烃分子中，所有的氢原子都是等性的。写出该烷烃的分子式和结构式，并用系统命名法命名。 7．将下列化合物按沸点降低的顺序排列 ⑴丁烷⑵己烷 3 ⑶-甲基戊烷 ⑸-二甲基丁烷⑹环己烷 ⑷-甲基丁烷 2,3 2 8．按稳定性从大到小的次序，用Newman投影式表示丁烷以C2—C3键为轴旋转的4种典型构象式。 9．化合物A的分子式为C6H12，室温下能使溴的四氯化碳溶液褪色，但不能使高锰酸钾溶液褪色。A氢化得2,3-二甲基丁烷，与HBr反应得化合物B（C6H13Br）。写出化合物A 和B的结构式。 10．写出下列化合物的构象异构体，并指出较稳定的构象。 （1）异丙基环己烷（2）1-氯环己烷 11．将下列自由基按稳定性从大到小的次序排列。 12．为什么凡士林在医药上可用作软膏的基质？
13．完成下列反应式 14．写出下列药物的构象。 （1）镇痛药哌替啶（杜冷丁，Dolantin）的主要代谢产物哌替啶酸的结构为： 写出哌替啶酸的构象（—COOH在e键的构象）。 （2）促动力新药西沙必利（Cisapride）的结构为： 写出西沙必利的优势构象。 15．体内的抗坏血酸可使α-生育酚自由基还原再生为α-生育酚，同时抗坏血酸转变为抗坏血酸自由基。完成上述体内的自由基反应。 16．环己烷与氯在光或热的条件下，可生成一氯环己烷的反应是自由基的链反应。写出链引发、链增长、链终止的各步反应式。 17．在C6H14的构造异构体中，哪几种异构体不能用普通命名法命名。 18．试写出下列烷基的名称。 （1）CH3CH2 CH2 CH2― （2）（CH3）2CH―CH2―CH2― 19．试比较（1）丁烷、丙醇和丙胺的沸点；（2）丁烷、甲基乙基醚CH3―O―CH2CH3和丙醇在水中的溶解度。 20．试推测（1）辛烷（2）2,2―二甲基己烷（3）新辛烷和（4）2,2,3,3―四甲基丁烷燃烧热的大小。 21．（1）写出的反应机理。 （2）对于上式反应1940年前人们曾设想过下列机理，但没有被人们普遍认可，试说明可能的原因。 （3）为什么在引发阶段不一定先由乙烷产生CH3·，而是由Cl2产生Cl·？ 22．等摩尔的新戊烷和乙烷的混合物进行氯代反应，一氯代反应产生氯代新戊烷[(CH3)3CCH2Cl]和氯乙烷的比例为2.3：1，比较新戊烷和乙烷中1°H的活性。
第 六 章 单环芳烃 1 【答案】 1. 命名下列化合物或写出化合物的构造式： SO 3H NO 2 O 2N (3) (1) COOH NO 2 2 3,5-二硝基苯磺酸 C C CH 3 H 3C NO 2 CHO (2) (4)2,4-二硝基苯甲酸 邻硝基苯甲醛 (E)-2-苯基-2-丁烯 2. 下列化合物中哪些不能发生傅-克烷基化反应（ a c d f ） CN CH 3CCl 3 CHO OH C O CH 3 a. b. c. d. e. f. 3. 用化学方法区别下列化合物。 顺丁烯二酸酐 白 白 C CH C H CH 2Br 2CCl 4 褪色褪色 Ag(NH )NO ××× × × 4. 用箭头表示下列化合物发生一元硝化反应时硝基进入苯环的主要位置(一个或几个)。 (2) NHCOCH 3 (4) 2 OCH OH Cl (3) 5. 完成下列反应。 + AlCl 3 ( ) (1) CH 3 3)3 COOH C(CH 3)3 CH 3 + CH 3C CH 2 CH 3 ( ) 4H + 3 ( ) (2)
班级 学号 姓名 2 3/HCl 无水ZnCl 2 H 2 C CH 2Cl 无水AlCl 3 ( )(3) H N C O +HNO 3 H 2SO 4 ( )H N C O O 2N (4) 6.将下列各组化合物按环上硝化反应的活泼性顺序排列。 （1）苯，溴苯，硝基苯，甲苯： （ 甲苯 ）＞（ 苯 ） ＞（ 溴苯 ）＞（ 硝基苯 ） （2）苯，甲苯，间二甲苯，对二甲苯：（ 间二甲苯 ）＞（ 对二甲苯 ） ＞（ 甲苯 ）＞（ 苯 ） 7. 指出下列反应的类型。 CH 3 3 CH 2Cl CH 3 Cl ( )( )自由基取代 亲电取代 8. 由指定原料合成下列化合物（所需要的无机试剂任选）。 (1) CH 3 COOH Br 2 CH 3 CH 3 Br 2 Br 2FeBr 3 CH 3 2 4 + 混酸 COOH Br 2 HOOC NO 2 (2) CH 3 HOOC NO 2 CH 3 KMnO 4 + COOH 混酸
第二章烷烃和环烷烃 教学目的 1. 使学生熟悉简单烷烃的普通命名法和较复杂烷烃的系统命名法。理解原子序数优先规则，能够准确的写出较复杂烷烃的构造式或名称。 2. 使学生理解“构象”概念，能够认识和书写简单烃类的构象的透视式和纽曼式、能够比较简单构象式的能量差别，掌握环己烷优势构象的画法。 3. 使学生了解饱和碳原子上的游离基取代反应、反应历程的概念和游离基稳定规律。 教学重点 1. 烷烃的系统命名规则、环己烷优势构象。 2. 原子序数优先规则 教学难点 1. 烷烃的构象（透视式与纽曼式）、环己烷优势构象。 2. 饱和碳原子上的游离基取代历程。 第一节烷烃的同系列和同分异构现象 一、烷烃的同系列 二、烷烃的同系列和同分异构现象 第二节烷烃和环烷烃的命名 一、普通命名法 其基本原则是： （1）含有10个或10个以下碳原子的直链烷烃，用天干顺序甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸10个字分别表示碳原子的数目，后面加烷字。 例如：CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷。 （2）含有10个以上碳原子的直链烷烃，用小写中文数字表示碳原子的数目。 如CH3（CH2）10CH3命名为正十二烷。（3）对于含有支链的烷烃，则必须在某烷前面加上一个汉字来区别。在链端第2位碳原子上连有1个甲基时，称为异某烷，在链端第二位碳原子上连有2个甲基时，称为新某烷。 如：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷 异戊烷(CH3)2CHCH2CH3 CH3 新戊烷 CH3 C CH3 CH3
二、系统命名法 1.烷烃的命名 系统命名法是我国根据1892年曰内瓦国际化学会议首次拟定的系统命名原则。国际纯粹与应用化学联合会（简称IUPAC 法）几次修改补充后的命名原则，结合我国文字特点而制定的命名方法，又称曰内瓦命名法或国际命名法。 烷基：烷烃分子去掉一个氢原子后余下的部分。其通式为C n H 2n+1-，常用R-表示。 常见的烷基有： 甲基 CH 3— （Me ） 乙基 CH 3CH 2— （Et ） 正丙基 CH 3CH 2CH 2— （n-Pr ） 异丙基 （CH 3）2CH — （iso-Pr ） 正丁基 CH 3CH 2CH 2CH 2— （n-Bu ） 异丁基 （CH 3）2CHCH 2— （iso-Bu ） 仲丁基 （sec-Bu ） 叔丁基 （CH 3）3C — （ter-Bu ） 在系统命名法中，对于无支链的烷烃，省去正字。对于结构复杂的烷烃，则按以下步骤命名： （1） 选择分子中最长的碳链作为主链，若有几条等长碳链时，选择支链较多的一条为主链。根据主链所含碳原子的数目定为某烷，再将支链作为取代基。此处的取代基都是烷基。 （2） 从距支链较近的一端开始，给主链上的碳原子编号。若主链上有2个或者个以上 的取代基时，则主链的编号顺序应使支链位次尽可能低。 （3） 将支链的位次及名称加在主链名称之前。若主链上连有多个相同的支链时，用小写中文数字表示支链的个数，再在前面用阿拉伯数字表示各个支链的位次，每个位次之间用逗号隔开，最后一个阿拉伯数字与汉字之间用半字线隔开。若主链上连有不同的几个支链时，则按由小到大的顺序将每个支链的位次和名称加在主链名称之前。 如果支链上还有取代基时，则必须从与主链相连接的碳原子开始 ，给支链上的碳原子编号。然后补充支链上烷基的位次.名称及数目。 2.环烷烃和多环脂环烃的命名 按照分子中所含环的多少分为单环和多环脂环烃。 根据脂环烃的不饱和程度又分为环烷烃和环烯烃（环炔烃）。 在多环烃中，根据环的连接方式不同，又可分为螺环烃和桥环烃。 （1）单环脂环烃的命名：环烷烃的命名与烷烃相似，根据成环碳原子数称为“某”烷，并在某烷前面冠以“环”字，叫环某烷。例如： 环丙烷 环丁烷 环已烷 环上带有支链时，一般以环为母体，支链为取代基进行命名，如： 二甲基环丙烷 CH 3CH 2CH CH 3 CH 3 CH 3
第六章 单环芳烃参考答案 习题A 一、 1. 甲苯 2. 对溴苯酚 3. 邻硝基甲苯 4. 间硝基苯磺酸 5. 3-乙基甲苯 6. 苯胺 7. 1,3,5-三甲苯（均三甲苯） 8. 3-苯基丙烯 9. 3-碘苯酚 10. 苯甲醚 二、 1. 2. CH CH 2 3. CH 2 4. 5. CH 2CH 2CH 3 6. HO NO 2 7. Cl CH 2Br 8. CH 3 NO 2Cl 9. OH NO 2 2 O 2N 10. H 2N 三、
1. CH 3CH3 Cl +2. CH 2 CH3 3. COOH COOH 4. O2N NO2 5. CH 3 NO2 CH3 NO2 + 6. CH2Cl 7. CH 2 CH3 3H CH2CH3 SO3H + 8. C 2 H5 CH CH3 H3C 9. O C(CH3)3 ，O C(CH3)3 Cl 10. ， Cl 11. CH 2 CH3 ，COOH ， COOH NO2 12. O NO2 四、 1. B 2. C 3.A 4.A 5.B 五、 1.
（1） CH 2CH 3 CH CH 2 C CH _ ++_ （白色沉淀） （2） C 3H 7 CH CH 2 _ +（褪色） （褪色） _ ? （3） _ + （褪色） （褪色） _ ? 环己烷 环己烯 甲苯 （4） _ +（褪色） （褪色） _ +? 1,3,5-三甲苯 叔丁基苯 1-苯基丙烯 2. 在苯和甲苯的混合物中加入浓硫酸，甲苯亲电取代活性比苯强，发生磺化反应生成甲基苯磺酸，溶于浓硫酸中；而苯常温不能用浓硫酸磺化，且与浓硫酸不相容，通过分液将苯分离。然后再将下层浓硫酸层加水水解，使对应的苯磺酸发生逆磺化反应脱去磺酸基，重新转变成甲苯而分层，最后再分液将甲苯分离。 六、
第一章 烷烃和环烷烃 一、烷烃 1.烷烃的命名：普通命名法(异构词头用词头“正”、“异”和“新”等区分) 系统命名法：（1）选主链：碳链最长 （2）编号：“最低系列”原则是：逐个比较两种编号法中表示取代基位置的数字，最先遇到取代基位置最小者，定为最低系列． （3）书写表达：次序规则（p19) 小练习：1、用系统命名法命名下列有机物： 2、根据名称写出下列有机物的结构简式，并判断下列有机物命名是否正确，如不 正确，指出错误原因，然后再写出正确命名 （1）2，2，3，3－四甲基戊烷 （2）3，4－二甲基－4－乙基庚烷 （3）2，5－二甲基庚烷 （4）2，3－二甲基－6－乙基辛烷 （5）3，3－二甲基丁烷 （6）3－甲基－2－乙基戊烷 2.烷烃的分子结构 ① 烷烃的构象和构象异构体 ② 交叉式和重叠式构象（最不稳定） ③ 透视式或纽曼投影式 小练习： 以C2与C3的σ键为旋转轴，试分别画出2,3-二甲基丁烷和2,2,3,3-四甲基丁烷的典型构象式，并指出哪一个为其最稳定的构象式。 1）烷烃的物理性质： a. C1~ C4为气态，C5~ C17为液态，C17以上为固态 b. 沸点随相对分子质量增大而增大 CH 3— CH 2 —CH 2 —CH CH 2 —CH 3 —CH 3 CH 3— CH 3 CH 3 —CH 3 C CH 3— C H 2 —CH —CH 3 CH 3
c.相对分子质量相同、支链多、沸点低。 d.基本上随分子量的增加而增加 参阅物理常数表，试推测下列化合物沸点高低的一般顺序。 (1) (A) 正庚烷 (B) 正己烷 (C) 2-甲基戊烷 (D) 2,2-二甲基丁烷 (E) 正癸烷 (2) (A) 丙烷 (B) 环丙烷 (C) 正丁烷 (D) 环丁烷 (E) 环戊烷 (F) 环己烷 (G) 正己烷 (H) 正戊烷 (3) (A) 甲基环戊烷 (B) 甲基环己烷 (C) 环己烷 (D) 环庚烷 2）烷烃的化学性质：（从物质的结构来判断） a.甲烷的卤代反应：（氯代和溴代反应，反应速率：氯代 >溴代）自由基取代 b.其它烷烃的卤代反应（一卤代）：反应活性：3o H > 2o H > 1o H > CH4 c.自由基的相对稳定性：3o > 2o > 1o，越是稳定的自由基，越容易形成。 小练习：1.已知烷烃的分子式为C5H12，根据氯化反应产物的不同，试推测各烷烃的构造，并写出其构造式。 (1)一元氯代产物只能有一种 (2)一元氯代产物可以有三种 (3)一元氯代产物可以有四种 (4)二元氯代产物只可能有两种 2.将下列的自由基按稳定性大小排列成序。 ⑴⑵⑶⑷ 二、环烷烃 1、环烷烃的命名和类型 （一）单环烷烃（注意支链、顺反异构） （二）多环烷烃(桥环和螺环的命名) ①桥环：环的数目[桥头间的碳原子数]某烷，例：二环[4. 4. 0]癸烷 ②螺环：螺[除螺C外的碳原子数]某烷，例：螺[4. 5]癸烷 小练习：1、给下列环烃命名 CH3CH3CHCH2CH2 CH3 CH3CCH2CH3 CH3 CH3CHCHCH3 CH3 CH 3 CH 3 H 3 C
芳香族化合物最初是指从树脂或香精油等天然物质中提取得到的具有芳香气味的化合物，故称芳香族化合物。后来发现此类化合物都含有苯环，自此以后，芳香族化合物即指含有苯环的化合物。但实际上，含有苯环的化合物并不都具有芳香气味，具有芳香气味的化合物也不一定都含有苯环，所以“芳香族化合物”系指含有苯环的化合物并不太确切。但由于历史原因，这一名称至今仍然沿用，不过它的含义已经不同了。如今芳香族化合物的新含义，系指含有苯环结构及性质类似于苯（芳香性）的一类化合物。 芳香烃根据分子中所含苯环的数目和结合方式分为单环芳烃、稠环芳烃和多环芳烃。 单环芳烃：指分子中仅含一个苯环的芳烃，包括苯、苯的同系物和苯基取代的不饱和烃。例如： 苯 甲苯 乙苯 苯乙烯 稠环芳烃：指分子中含两个或两个以上苯环，且苯环之间共用两个相邻的碳原子结合的芳烃。例如： 萘 蒽 菲 多环芳烃：指分子中两个或两个以上苯环通过单键或碳链连接的芳烃。例如： 二联苯 1，4-联三苯 二苯甲烷 本章重点讨论单环芳烃和稠环芳烃。 6.1 苯的结构 苯的分子式为C 6H 6，碳氢数目比为1：1，应具有高度不饱和性。事实则不然，在一般条件下，苯不能被高锰酸钾等氧化剂氧化，也不能与卤素、卤化氢等进行加成反应，但它却容易发生取代发应。并且苯环具有较高的热稳定性，加热到900℃也不分解。象苯环表现出的对热较稳定，在化学反应中不易发生加成、氧化反应，而易进行取代反应的特性，被称之为芳香性。 苯具有的特殊性质——芳香性，必然是由于它存在一个特殊的结构所决定的。 1865年，凯库勒（Kekule’）提出了苯的环状对称结构式： CH 3CH 2CH 3CH=CH 2 CH 214
第三章环烷烃 教学目的与要求： 1.掌握环烷烃的构造异构和顺反异构及其命名方法； 2.了解环烷烃的物理性质，掌握环烷烃的化学性质； 3.理解环的张力； 4.掌握环己烷和取代环己烷的的构像； 5.了解多环烃命名方法。 教学重点、难点： 环烷烃的化学性质；环己烷和取代环己烷的的构像。 环烷烃是指分子中碳原子以单键互相连接成闭合的碳环，剩余的价完全与氢原子相连。将链烃变为环烃，要在分子中增加一个碳-碳单键，同时减少两个氢原子，因此，单环烷烃的通式为C n H2n 。 § 3.1环烷烃的异构和命名 3.1.1 环烷烃的异构 1.构造异构：环烷烃由于环的大小，侧链的长短及位置的不同而产生构造异构体。 C3H6 无构造异构 C4H8 C5H10 2. 顺反异构 1，4-二甲基环己烷分子中，两个甲基可以在环平面的同侧，也可以在环平面的异侧，形成顺反异构： 333 3 顺反异构体由于环的存在，不能互变（断键）。其物理性质有差异。
3.1.2 环烷烃的命名 1.单环体系 1）根据环中碳原子数目叫做环某烷。 2）有取代基时，编号应使取代基位次尽可能小。 3）有不同取代基时，编号从小基团开始。 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH CH 3 1-甲基-3-乙基环戊烷 1-甲基-4-异丙基环己烷 2. 顺反异构体命名时，取代基在环平面同侧称顺式（cis-），异侧称反式（trans-）。 3 3 3 3 顺-1.4-二甲基环己烷 反-1.4-二甲基环己烷 为书写方便，环烷烃常用键线式： 戊烷 3-环己基己烷 §3.2 环烷烃的物理性质和化学反应 3.2.1 环烷烃的物理性质 环烷烃的熔点、沸点和比重都较相应的开链烷烃高。因环烷烃的环状结构，分子较有序，排列较紧密，分子间作用力较大。而直链烷烃分子自由摇摆，有序度小，分子间作用力较弱，故熔点、沸点和比重较小。 3.2.2 环烷烃的反应 环烷烃与直链烃结构相似，所表现出的化学性质也相似（常温下，不与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂起反应，可以起燃烧、热解、卤代等反应）。 三元环和四元环等小环化合物有一些特殊的性质，即容易开环生成开链化合物。
第二章 烷烃和环烷烃 一、 教学目的与要求： 1、掌握烷烃和环烷烃的结构特征和命名；烷烃和环烷烃的构象异构。 2、掌握烷烃和环烷烃的化学性质的异同点；烷烃和环烷烃的自由基取代及 机理；掌握小环的开环加成。 二、教学重点 1、烷烃的命名（包括六碳以下的英文命名）。伯、仲、叔碳原子和氢原子, 乙烷与正丁烷的构象； 2、烷烃的结构特征：σ键。卤代自由基反应机理，伯、仲、叔氢的反应活 性，伯、仲、叔碳自由基的相对稳定性； 3、脂环烃的命名（单环、螺环与桥环），三元、四元环的开环加成。 4、环己烷的椅式构象以及取代环己烷的优势构象规律。 三、教学难点： 1、烷烃的英文命名； 2、自由基卤代反应机理； 3、环己烷的椅式构象，以及取代环己烷的优势构象规律； 4、环丙烷的结构； 六、教学步骤及时间分配 导言：烃（Hydrocarbon ）：碳氢化合物。 简述烃的分类，介绍本章学习的重点要求，强调本章内容是学习后续各章的 基础。 1.1 烷烃 一、烷烃的结构 烷烃的结构特征：碳为sp 3杂化；C-H 、C-C 均为σ键。 σ键特点：键牢固，电子云沿键轴呈圆柱形对称，可自由旋转。 [示CH 4、CH 3CH 3的球棒模型] 简述同系列和同系物的概念和重要性： 二、烷烃的异构现象 (一) 碳链异构（carbon chain isomer ）：具有相同分子式，仅由于碳链结 构不同而产生的同分异构现象。 如：丁烷（C 4H 10 ）： 正丁烷 异丁烷 戊烷（C 5H 12）： 正戊烷 异戊烷 新戊烷 从以上异构体引出：四种类型的碳,三种类型的氢。 分析：各级碳和氢的结构特征和代表的符号。 思考：①指出下列烷烃的各级碳和氢： CH 3-C-CH 2-CH-CH 2-CH 3CH 3CH 33CH 32CH 3 CH 3
第六章 单环芳烃 1. 写出分子式为C 9H 12的单环芳烃所有的异构体并命名之。 CH 2CH 2CH 3CH(CH 3)2CH 2CH 3 CH 3 CH 3 C 2H 5 正丙苯 异丙苯 2－甲基乙苯 3－甲基乙苯 CH 3 C 25 CH 3 CH 3CH 3 CH 3 CH 3 3CH 3 3 CH 3 4－甲基乙苯 连三甲苯 偏三甲苯 间三甲苯 2．写出下列化合物的结构式。 NO 2NO 2 NO 2Br C 2H 5 C 2H 5 C 2H 5 OH COOH 间二硝基苯 对溴硝基苯 1，3，5－三乙苯 对羟基苯甲酸 CH 3 NO 2 NO 2 NO 2 I OH CH 2Cl NO 2 NO 2 SO 3H 2，4，6－三硝基甲苯 间碘苯酚 对氯苄氯 3，5－二硝基苯磺酸 3．命名下列化合物。 C(CH 3)3 CH 3 C 2H 5 NO 2 CH 2OH
叔丁基苯对氯甲苯对硝基乙苯苄醇 SO2Cl COOH NO2 2C12H25 3Na CH3 CH=CHCH3 苯磺酰氯2，4－二硝基苯甲酸对十二烷基苯磺酸钠1－（4－甲苯基丙烯）4．用化学方法区别各组化合物。 溴水不变褪色不变 Br2/CCl4,Fe 不变褪色 溴水不变褪色褪色 硝酸银氨溶液不变沉淀 5．以构造式表示下列各组化合物经硝化后可能得到的主要化合物（一种或几种）。 （1）C6H5Br （2）C6H5NHCOOCH3（3）C6H5C2H5 Br NO2Br NO2 NO2 NHCOCH3 NO2 NHCOCH3 NO2 C2H5 NO2 C2H5 （4）C6H5COOH （5）o-C6H5(OH)COOCH3（6）p-CH3C6H4COOH COOH NO2COOH NO2 OH COOH OH NO2 COOH NO2 3
【作业题答案】 1. 写出下列化合物的构造式： （1）间二硝基苯 （2）对溴硝基苯 （3）对羟基苯甲酸 （4）3,5-二硝基苯磺酸 (1) NO 2 NO 2 Br NO 2COOH OH SO 3H NO 2 O 2N (2) (3) (4) 2. 命名下列化合物： (2) (3) (1) C(CH 3)3 C 2H 5 2COOH NO 2 NO 2 (1) 叔丁苯 （2）对硝基乙苯 （3）2,4- 二硝基苯甲酸 3. 用化学方法区别下列化合物。 白 白 C CH C H CH 22CCl 4 褪色褪色 Ag(NH 3)2NO 3 ××× × × 4. 用箭头表示下列化合物发生一元硝化反应时硝基进入苯环的主要位置(一个或几个)。 (1) (2) NHCOCH 3 COOH (4) NO 2 OCH COOH OH (3)
5. 完成下列反应。 + AlCl 3 ( ) (1) ￠ùCH 3 + CH 3CHCH 2Cl CH 3 AlCl 3 ( ) KMnO 4( ) CH 3 C(CH 3)3 COOH C(CH 3)3 (2) 3 CH 3 + CH 3CH 2CH 2O Cl ( ) ( )Zn-Hg CH 3 C CH 2CH 2CH 3O CH 3 H 2C CH 2CH 2CH 3 (3) H 3CO H 3CO CH 2CHCH 2 COCl 3 ( ) H 3CO H 3CO H 2 C (4) H N O +HNO 3 24 ( )H N O O 2N (5) 6. 指出下列反应中的错误。 (1) CH 2CH 2CH 3 3223 （B ） Cl CH 2CH 2CH 2Cl A 错，应得异丙苯； B 错，应为氯取代α-H 。 NO 2 (2) H C CH ，（A ） （B ） NO 2 CH 2CH 3 KMnO NO 2 CH 2COOH
第六章 单环芳烃 1. 写出分子式为C 9H 12的单环芳烃所有的异构体并命名之。 CH 2CH 2CH 3 CH(CH 3)2 CH 2CH 3 CH 3 CH 3 C 2H 5 正丙苯 异丙苯 2－甲基乙苯 3－甲基乙苯 CH 3 C 25 CH 3 CH 3CH 3 CH 3 CH 3 3CH 3 3 CH 3 4－甲基乙苯 连三甲苯 偏三甲苯 间三甲苯 2．写出下列化合物的结构式。 NO 2NO 2 NO 2Br C 2H 5 C 2H 5 C 2H 5 OH COOH 间二硝基苯 对溴硝基苯 1，3，5－三乙苯 对羟基苯甲酸 CH 3 NO 2 NO 2 NO 2 I OH CH 2Cl NO 2 NO 2 SO 3H 2，4，6－三硝基甲苯 间碘苯酚 对氯苄氯 3，5－二硝基苯磺酸 3．命名下列化合物。 C(CH 3)3 CH 3Cl C 2H 5 2 CH 2OH
叔丁基苯对氯甲苯对硝基乙苯苄醇 SO2Cl COOH NO2 2C12H25 SO3Na CH3 3 苯磺酰氯2，4－二硝基苯甲酸对十二烷基苯磺酸钠1－（4－甲苯基丙烯）4．用化学方法区别各组化合物。 溴水不变褪色不变 Br2/CCl4,Fe 不变褪色 溴水不变褪色褪色 硝酸银氨溶液不变沉淀 5．以构造式表示下列各组化合物经硝化后可能得到的主要化合物（一种或几种）。 （1）C6H5Br （2）C6H5NHCOOCH3（3）C6H5C2H5 Br NO2Br NO2 NO2 NHCOCH3 NO2 NHCOCH3 NO2 C2H5 NO2 C2H5 （4）C6H5COOH （5）o-C6H5(OH)COOCH3（6）p-CH3C6H4COOH COOH NO2COOH NO2 OH COOH OH NO2 COOH NO2 CH3
第三章环烷烃环烷烃指碳原子的单键相互连接成环的碳氢化合物，原指环族化合物。P12 将链烃变为环烃，要在分子中增加如C-C单键，同时减少两个氢原子，因此，单环烷烃的通式为C n H2n 。分子中每增加一个环，就要增加一个C-C键，减少两个氢原子。如果一个环烷烃的分子式为C10H18=C n H2n-2。这是个几环烷烃？ 3.1环烷烃的异构和命名 3.1.1 环烷烃的异构 环烷烃由于环的大小，侧链的长短及位置的不同而产生构造异构体。例如：C5H10当分子中，两个甲基可以在环平面的同侧，也可以在环平面 的异侧，形成顺反异构： 顺反异构体由于环的存在，不能互变（断键）。其物理性质有差异。 3.1.2 环烷烃的命名 1.单环体系 1）根据环中碳原子数目和环某烷。 2）有取代基时，编号应使取代基位次尽可能小。 3）有不同取代基时，编号从小基团开始。 例如： C C C C C C C C 1-甲基-3-异丙基环戊烷
4）若取代基为教长碳链，应将环作为取代基全名。 2-甲基-3-环戊基戊烷 5）顺反异构体命名时，取代基在环平面同侧称顺式，异侧称反式。 3顺-1.4-二甲基环己烷 H 33反-1.4-二甲基环己烷 为书写方便，环烷烃常用键线式。 3H 9顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷 在顺反异构体书写中，常写出完整的取代基，以区别于键线式，增加立体感。 例如： H 3 3 反-1，4-二甲基环辛烷 补：环上有两个以上的位置各有一个取代基式，则选订其中位次最低者为对照 基因，在其前加r （reference ）。其余取代基位次前用顺反来与r-对照。 例如： r-1，顺-3-反-5-氯环己二甲酸 r-1，反-2，顺-4-三氯 戊烷