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有机化学(第9版)第四章 烷烃与环烷烃

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烷烃和环烷烃的命名

烷烃和环烷烃的命名

CH3CHCH3 CH3
CH3CCH3 CH3
丁烷有两种异构体，每种异构体分子中都有两种不同的氢原子， 丁烷有两种异构体，每种异构体分子中都有两种不同的氢原子， 所以能产生四种丁基。 所以能产生四种丁基。
续 表2
戊烷有三种异构体，一共可产生八种戊基。 戊烷有三种异构体，一共可产生八种戊基。
CH3CH2CH2CH2CH2
（正）戊基（n−pentyl 戊基（ 或 n−amyl） ）
－
戊基（ 戊基（n−pentyl） ） 1−甲基丁基 甲基丁基 （1−methylbutyl） 1−乙基丙基 乙基丙基 （1−ethylpropyl） 1−ethylpropyl）
（正）戊烷
CH3(CH2)3CH3
CH3CH2CH2CHCH3
(i)
CH3
C
C H
CH3
CH3H
与一个碳相连的碳原子是一级碳原子， 表示（ ① 与一个碳相连的碳原子是一级碳原子 ， 用 1˚C表示 （ 或称伯碳 ， primary 表示 或称伯碳， carbon），1˚C上的氢称为一级氢，用1˚H表示。 上的氢称为一级氢， 表示。 ） 上的氢称为一级氢 表示 与两个碳相连的碳原子是二级碳原子， 表示（ ② 与两个碳相连的碳原子是二级碳原子 ， 用 2˚C表示（ 或称仲碳 ， secondary 表示 或称仲碳， carbon），2˚C上的氢称为二级氢，用2˚H表示。 上的氢称为二级氢， 表示。 ） 上的氢称为二级氢 表示 与三个碳相连的碳原子是三级碳原子， 表示（ ③ 与三个碳相连的碳原子是三级碳原子 ， 用 3˚C表示 （ 或称叔碳 ， tertiary 表示 或称叔碳， carbon），3˚C上的氢称为三级氢，用3˚H表示。 上的氢称为三级氢， 表示。 ） 上的氢称为三级氢 表示 与四个碳相连的碳原子是四级碳原子， 表示（ ④ 与四个碳相连的碳原子是四级碳原子，用4˚C表示（或称季碳，quaternary 表示 或称季碳， carbon） ）

有机化学 烷烃

有机化学 烷烃
7 6
3
5
2
4
3
2
1
C H
C H
C H C H
3
C H C H C H
2 2
C H C H
3
C H C H
3
C H
3
C H 3 2 , 3 , 5 - 三 甲 基 - 4 - 丙 基 庚 烷
六个碳的主链上有四个取代基
六个碳的主链上有两个取代基
主链选最长；侧链当作基；编号近侧链；基位注在前。 （6）若在主链的等距离两端同时遇到取代基且多 于两个时，则要比较第二个取代基的位次大小，依 次类推（使取代基位次之和最小）。 6 5 4 3 2 1 CH3 CH CH2 CH CH CH3
戊烷C6H14有3个构造异构体
• 戊烷可看成是正丁烷和异丁烷上的一个 H被甲基-CH3 取代的产物。
随着碳原子数的增加，异构体的数目增加很快
• • • • • •
己烷C6H14有5个构造异构体, 庚烷C7H16有9个构造异构体, 辛烷C8H18有18个构造异构体. C10H22有75个构造异构体. C13H28有802个构造异构体, C25H52有3679个构造异构体…
对简单烷基可以用普通命名法：烷变基
CH3
甲基 Methyl (Me)
CH3CH2
乙基 Ethyl (Et)
CH3CH2CH2
（正）丙基 Propyl (Pr)
CH3CHCH3
异丙基
Isopropyl (i-Pr)
CH3 CH3
CH3CH2CH2CH2— CH3CHCH2CH3 CH3CHCH2— CH3-C— CH3
3、系统命名原则 1）选主链（母体）和取代基
•选择主链 ——把构造式中连续的最长碳链作为母体

烷烃与环烷烃

烷烃与环烷烃
邻位交叉式：甲基处于邻位，相互距离比对位交叉式近，能量较对位交叉式高； 全重叠式：甲基及氢都各处于重叠位置，相互斥力最大，分子能量最高，是最不稳定的构
象； 部分重叠式：甲基和氢互相重叠，能量较高，但比全重叠式的能量低。
构象稳定性 对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式
有机化学 （第9版）
第四章
烷烃和环烷烃
第一节 烷烃 第二节 环烷烃
重点难点
掌握 烷烃及环烷烃的命名，烷烃及环烷烃的构象异构， 烷烃的卤代反应，环烷烃的开环加成反应。
熟悉 烷烃的理化性质，自由基反应的机制。
了解 药物构效关系及自由基作用在医学中的应用。
第Байду номын сангаас节
烷烃
有机化学 （第9版）
一、结构
1. 烷烃中碳原子均采用sp3杂化。
顺-1,2-二甲基环己烷
反-1,2-二甲基环己烷 ee（优势构象）
1. 烷烃碳原子采取SP3杂化，分为伯、仲、叔、季四种类型。
2. 烷烃及环烷烃化合物的命名。 3. 烷烃在光照或加热条件下可进行自由基反应，反应活性与烷烃结构和卤素种类有关。 4. 环烷烃加热可发生氢化开环或亲电加成反应。 5. 烷烃存在构象异构，交叉式为稳定的优势构象，可以用锯架势和纽曼投影式表达。 6. 环烷烃存在椅式构象和船式构象，椅式构象为优势构象，较多取代基位于e键上的 取代为优势构象。
三、构象异构
（二）丁烷的构象
丁烷构象的能量变化及稳定性
正丁烷C2—C3旋转时各种构象的能量曲线
有机化学 （第9版）
三、构象异构
（三）药物构效关系
药物分子的构象与药物作用效果存在一定的关系，通常优势构象具有更好的作用效果。
多巴胺 （抗震颤麻痹药）

有机化学-第四章 环烃

有机化学-第四章 环烃

环戊烷分子中，碳碳键的夹角为108°，接近sp3杂化轨 道间夹角，角张力很小，是比较稳定的环。
环己烷分子中6个碳原子不在同一平面上，碳原子之间的 键角为109°28′，分子中没有张力。
大环原子在不同的平面内，键角接近正常的键角，为
无张力环。
环三十烷
三、环己烷的构象
1 椅式构象和船式构象
六个碳原子均为sp3杂化，在保持键角109°28′不变的情况
H2SO4
NO2 NO2
甲苯硝化比苯容易，主要产物为邻位和对位取代产物。
CH3
HNO3 , H2SO4 30℃
CH3 NO2 +
CH3
NO2
(3) 磺化反应 苯与浓硫酸加热，或与发烟硫酸在室温下作用，生 成苯磺酸。苯磺酸也是强酸，酸性与硫酸接近。
浓 H2SO4 , 80℃ or H2SO4(SO3) , 室温
2 直立键和平伏键
椅式构象中的碳氢键可以分为两类，6个碳氢键与分
子的对称轴平行，叫做直立键或a键。
另外6个碳氢键指向环外，与直立键成109°28′的角， 平伏着向环外伸展，叫做平伏键或e键。
一个椅式构象的环己烷，可以通过碳碳单键的旋转变成 另一种椅式构象，叫做转环作用。
X
X
当环己烷上的氢原子被其它基团取代后，由于其它基团 都比氢原子大，所以取代基以e键和环相连占优势。
环己烷以上的环烷烃则很难发生加氢反应。
2 与溴的作用
环丙烷在室温下可以和溴进行亲电加成反应，生成开
链化合物。环丁烷要在加热条件下才能和溴加成。
+ Br2
BrCH2CH2CH2Br
1,3-二溴丙烷
+ Br2
Δ
BrCH2CH2CH2CH2Br

有机化学烷烃和环烷烃PPT课件

有机化学烷烃和环烷烃PPT课件

化工原料
烷烃可用于生产各种化学 品，如塑料、合成橡胶、 洗涤剂等。
溶剂
烷烃可用作溶剂，用于溶 解和提取物质。
环烷烃的应用
润滑油
高分子材料
环烷烃可作为润滑油的基础油，用于 机械设备的润滑。
环烷烃可用于合成高分子材料，如合 成橡胶和塑料。
燃料添加剂
环烷烃可用于燃料添加剂，提高燃料 的燃烧效率。
烷烃和环烷烃的未来发展前景
03 环烷烃概述
环烷烃的定义
总结词
环烷烃是有机化合物中的一类，其分子结构中至少含有一个 六元碳环。
详细描述
环烷烃是指一类具有环状结构的有机化合物，其分子结构中 至少含有一个六元碳环。这些化合物通常由直链或支链烷烃 通过一系列化学反应（如脱氢、聚合等）形成。
环烷烃的分类
总结词
环烷烃可以根据其环的大小和结构进 行分类。
烷烃的分类
根据碳原子数分类
可分为天然气、石油气、汽油、煤油、柴油等。
根据结构分类
可分为链状烷烃、环状烷烃和桥环烷烃。
烷烃的性质
01
02
03
物理性质
烷烃的熔点、沸点随着碳 原子数的增加而升高。
化学性质
烷烃的化学性质相对稳定， 不易发生氧化、还原等反 应。
烷烃的燃烧
烷烃完全燃烧生成二氧化 碳和水，放出大量热能。
有机化学的重要性
总结词
有机化学在工业、农业、医药和材料 科学等领域具有广泛应用，对人类社 会的发展和进步具有重要意义。
详细描述
有机化学为人类提供了丰富的化学品 和材料，如塑料、纤维、橡胶、药物 等，推动了工业、农业和医疗技术的 发展。
有机化学的发展历程
总结词
有机化学的发展经历了从天然有机物的研究，到合成有机物的出现，再到现代 有机合成和绿色化学的兴起等多个阶段。

第四章烷烃与环烷烃(新)

第四章烷烃与环烷烃(新)
正丁烷绕C2－C3σ键旋转的构象
正丁烷C2—C3 s键旋转能量图如下：
从正丁烷的能量曲线图可见，4种构象的稳定性次序是：
随着正烷烃碳原子数的增加，它们的构象也随之而复杂，但 其优势构象都类似正丁烷，是能量最低的对位交叉式。因此， 直链烷烃碳链在空间的排列，绝大多数是锯齿形，而不是直 链，只是为了书写方便，才将其结构式写成直链。
思考题 预测2，3-二甲基丁烷在室温下进行氯代反应时，所得 各种一氯代产物的得率之比。
烷烃的溴代反应生成相应的溴代物。 溴代反应3°、2°、1°氢原子的相对反应活性比为 1600:82:1。
卤代反应所用的卤素不同或反应条件不同，各种异构体产物的 相对数量有着显著的差异。
丙烷1o、2o 氢氯代能
量图
受体：指对特定的生物活性物质（包括药物、激素等）具 有识别能力，并可选择性结合的生物大分子。
四．烷烃的物理性质 有机化合物的物理性质，一般是指物态、沸点、熔点、密度、 溶解度、折光率、旋光度和光谱性质等。烷烃同系物的物理 性质常随碳原子数的增加，而呈现规律性的变化。
烷烃的沸点、 熔点、密度 随碳数变化
☆链终止（chain-terminating step）：清除自由基
两个活泼的自由基相互结合，生成稳定的分子或加入少量能抑制自由基生成 或降低自由基活性的抑制剂，使反应速率减慢或终止反应。
★甲烷氯代反应的机制不仅适用于甲烷的溴代反应，而且也 适用于其他烷烃的卤代反应，甚至还适用于分子中含有类似 烷烃结构的许多非烷烃化合物。
卤代反应（halogenation reaction):烷烃分子中的氢原子被卤 素原子取代的反应。
1．甲烷的卤代
在紫外光照射或高温250～400℃ 的条件下，甲烷和氯气混合可剧烈地发 生氯代反应，得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯甲烷 （四氯化碳）和氯化氢的混合物。

有机化学第四章烷烃和环烷烃

有机化学第四章烷烃和环烷烃

1. 乙烷的构象
小于两个H 的 von der waals 半 径（1.2Å）之和， 有排斥力
<60o
2 H
H C H H
2.3 Å
H C H H
60o
H H H H 1 1 2 H H H
C1旋转
H H
1 1 H
C1旋转
H H
2H 11 H H H
H
交叉式构象 staggered conformer 原子间距离最远 内能较低 （最稳定）
奇数碳
沸点
沸点大小取决于分子间的作用力
烷烃沸点的特点
（1）沸点一般很低（非极性，只有色散力）。 （2）随相对分子质量增大而增大（运动能量增大，范德华引力增大）。 （3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。（叉链多，分子不易接近）
密度
烷烃的密度均小于1（0.424-0.780) 偶极矩均为0。
饱和烃的偶极矩 溶解度
自由基型链反应（chain reaction）

甲烷的溴代反应机理
(1) (2) (3)
Br Br Br +
hv or
Br
+ Br Br H + CH3
链引发 chain initiation
H
CH3
CH3 + Br
Br
CH3 Br + Br
第(2), (3)步反应重复进行 (4) (5) (6) Br Br CH3 + + + Br CH3 CH3 Br Br
扭曲式构象 skewed conformer （有无数个）
重叠式构象 eclipsed conformer 键电子云排斥， von der waals排斥力，内能较高 （最不稳定）

第四章 环 烃

第四章 环 烃

苯基， 用Ph或 ф 表示
CH 2
(C6H5CH2-) 苄基（苯甲基），用Bz表示
2.一元取代苯的命名
a 当苯环上连的是烷基（R-），-NO2，-X等基团时，则以苯环为母
体，叫做某基苯。
例如：
CH3 CH CH3 NO2 Cl
异丙基苯
叔丁基苯
硝基苯
氯苯
b 当苯环上连有-COOH，-SO3H，-NH2，-OH，-CHO，-CH=CH2 或R较复杂时，则把苯环作为取代基。例如：
b.将桥上碳原子数（不包括桥头碳）由多到少顺序列在[ ]
内，并用下角原点隔开（有几个桥就有几个数字）。 c.编号：从第一个桥头碳开始，从最长的桥编到第二个桥头 碳，再沿次长的桥回到第一个桥头碳，即按桥渐短的次序将 其余的桥依次编号。（若有取代基，则尽量使其位次较小）
eg.
4 3
5
6 1
7 8 6 5
eg.
Br2
CH3 (CH3)2 CCHCH2 Br Br
CH3
+HBr
(CH3)2CCHCH3 Br
马氏规则：H加成到含H较多的C上，X加成到含H较少的C上。
脂环烃的结构
从环烷烃的化学性质可以看出，环丙烷最不稳定，环丁 烷次之，环戊烷比较稳定，环己烷以上的大环都稳定，这反 映了环的稳定性与环的结构有着密切的联系。
由图可见，环丙烷分子中存在着较
大的张力（角张力和扭转张力），
是一个有张力环，所以易开环，所 以易开环，发生加成反应。
环丙烷的结构图
2.张力学说
在环丙烷分子中，电子云的重叠不能沿着sp3轨道轴对
称重叠，只能偏离键轴一定的角度以弯曲键侧面重叠，形
成弯曲键（香蕉键），其键角为 105.5°，因键角要从 109.5°压缩到105.5°，故环有一定的张力（角张力）。

有机化学：第四章 环烷烃

有机化学：第四章 环烷烃
4.1 环烷烃的分类
环烷烃
单环烷烃----只含一个环的环烷烃
桥环烷烃----共用两个或两个以上碳原子 的多环烷烃
螺环烷烃----单环之间共用一个碳原子 的多环烷烃
集合环烷烃----环与环之间以单键直接相 连的多环烷烃
3
Xiamen University of China
4.2 环烷烃的异构和命名
• 碳架异构、顺反异构、旋光异构、构象异构
23
构象转换体
两个椅式构象之间的能垒为44.3 kJ/mol
19
Xiamen University of China
2.取代环己烷的构象
优势构象：大的取代基处于平伏键（e键）
H CH3
95%
H
CH3
C CH3
CH3
99.99%
H
5% CH3
CH3
H CH3 C CH3
H
H
20
Xiamen University of China
H2 Pt / C, 50 C
CH3CH2CH3
H2 Pt / C, 200 C
CH3CH2CH2CH3
11
Xiamen University of China
加卤素
12
Xiamen University of China
加卤化氢
HBr HI HBr
CH3CH2CH2Br I
CH3 CH3
Br
烷基取代环丙烷开环规律：环断裂发生在与氢连接 最多及最少的两个成环碳上，且符合马氏规律
Cl
CH3
H
H
H
CH3
CH3 H
反-1，2-环已二醇
顺-1-甲基-4-氯环已烷

第4章 烷烃和环烷烃

第4章 烷烃和环烷烃
第4章
烷烃和环烷烃
Alkanes and cycloalkanes
烃的类别
烃（Hydrocarbons) 仅由C、H构成的有机 化合物，有机化合物之母体。 饱和烃：烷烃 烯烃 不饱和烃 炔烃 脂环烃 苯型芳香烃 非苯型芳香烃
脂肪烃 烃 芳香烃
链烃
环烃
内容提要 一、烷烃的结构 二、烷烃的物理性质 三、烷烃的化学性质 四、环烷烃
三、烷烃的化学性质
烷烃和环烷烃分子中的C-C、C-H都是σ键 ， 极性小，键能大，因而烷烃的化学性质稳定。 室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂 (Zn+HCl、Na+C2H5OH)、强氧化剂(KMnO4、K2Cr2O7) 起反应或反应很慢。
但高温、高压、光照或有催化剂存在时，烷 烃可发生一些化学反应。这些反应在石油化工占 有重要的地位。
各种氢的取代活性对应着各种碳所生成的自 由基稳定性，次序为： 3°> 2° > 1° > · CH3
（2）卤代反应取向，烷基自由基的稳定性
自由基的构型和稳定性：
CH3
越稳定的自由基 越容易形成
CH3CHCH3 397
~ ~ ~ ~
H
kJ/mol
C H
H
435 CH CH 3 2 410
CH3CCH3 CH3 381
原因：烷烃在结晶状态时，碳原子排列很有规律， 碳链 为锯齿形：
分子间距离紧凑，分子间力大，晶格能高
分子间距离松散，分子间力小，晶格能低
直链烷烃的熔点：
直链烷烃的熔点与碳原子数的关系图
② 烷烃的熔点变化除与分子量有关，还与分子的
形状有关。
对于分子式相同的同分异构体：
对称性越高，晶格能越大，m.p越高；

有机化学第四章环烷烃

有机化学第四章环烷烃

书P57
4′.2.2 苯的物理性质 .2.2
无色液体，比水轻，有毒 无色液体，比水轻，有毒。
4′.2.3 化学性质 .2.3 （1）亲电取代反应 a 卤代
+ Br2 Fe or FeBr3 Br + HBr
Br + Br2 Fe or FeBr3 Br +
Br + Br HBr
书P58
引入卤素活性： 引入卤素活性： Cl2>Br2>I2 b硝化
共轭，共平面 共轭， 8个e 无芳香性
共轭，共平面 共轭， 10个电子 10个电子 有芳香性
不共轭 共轭， 共轭，共平面 4个电子， 14个电子 个电子， 14个电子 无芳香性 有芳香性
4′.1 芳香烃的分类及命名 4′.1 .1 分类
苯 单环芳香烃 苯的同系物 苯取代的不饱和烃 根据分子中含苯环的数目 联苯 多环芳烃 多苯代脂肪烃 稠环芳香烃 CH CH CH3
三元环
书P47
按环的大小分为: 按环的大小分为:
四元环 五元环
单环脂环烃 按环的多少分为: 按环的多少分为: 二环脂环烃 多环脂环烃 4.1.3命名：与脂肪烃基本相同，只是在名称前加一“ 4.1.3命名：与脂肪烃基本相同，只是在名称前加一“环”字。 命名 （1）当环上连有两个或两个以上的取代基时，按着表示取代基的 当环上连有两个或两个以上的取代基时， 数字尽可能小的原则，将环编号，取代基不同时， 数字尽可能小的原则，将环编号，取代基不同时，则根据次序规则 较优的基团给以较大的编号。 ，较优的基团给以较大的编号。
3 3" 2" 1" 4 6"
5
2
6
2' 3' 1 1' 6' 5' 4'

有机化学烷烃和环烷烃

有机化学烷烃和环烷烃

2.2 烷烃和环烷烃的命名
练习: 1) 5-丙基-4-异丙基壬烷 4-isopropyl-5-propylnonane
8
6
4
9
7
5
2
3
1
CH3
2) CH3CH2CHCH2CHCH2CH3
CH3CHCH3
2,5-二甲基-3-乙基庚烷 3-Ethyl-2,5-dimethylheptane
思考：为什么不是3-甲基-5-异丙基庚烷？
再沿次长桥回到“桥头”碳，最短的桥最后编号。
9
8
4
5
H3C CH3
4 5
6 CH3
6
3
21
3
CH3 7 CH3
2
1
7
(稠环烷烃同二环命名)
1,7-二甲基二环 [3.2.2]壬烷
8, 8-二甲基二 环[3.2.1]辛烷
6-甲基二环[3.2.0]庚烷
2.2 烷烃和环烷烃的命名
（B）螺环烷烃——两个环共用一个碳原子的多环烷烃.
2.2 烷烃和环烷烃的命名
(D)支链上有取代基，从和主链相连的碳原子开始将支链碳原子 依次编号，并将取代基位号、名称连同支链名写在括号内。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH2CH2CH3 CH3 CH3—C1—' C2'H2—C3'H3 CH3
2-甲基 -5-（1,1 – 二甲基丙基）癸烷 或 2-甲基 -5-1’,1’ – 二甲基丙基癸烷
2.3 烷烃和环烷烃的结构
2.3.1 烷烃的结构 (1)甲烷结构
正四面体，所有C—H键长和 H-C-H键角均相等。
sp3杂化

有机化学 第四章 环烃

有机化学 第四章 环烃

苯结构的表达
1. Kekulé苯
Kekulé苯结构式能解释
(a) 苯的一取代物只有一种
Br
Br
Br
(b) 苯可以加氢还原为环己烷
催化剂
+ H2
Kekulé苯结构式却不能解释
(a) 苯容易发生取代反应，却难于发生加成和氧化反应
(b) 按照Kekulé结构式，邻位二取代苯应该有两个异构体， 但实际上只有一个
5
2
2'
1 1'
6 6'
3' 4'
CH3
5'
4,4'-二 甲 基 联苯
23
1
4
6
5
1,4- 联三 苯
65
1
4
2
3
1,3- 联三 苯
（2）多苯代脂肪烃：可看作脂肪烃分子中氢原子被苯取代：
CH2
CH
CH CH
二苯 甲 烷
三苯 甲 烷
二苯 乙 烯
（3）稠环芳烃：并联：两个或两个以上苯环共用两个相邻碳原子。
CH3
1
6
2
5
3
4
CH3
1,4-二甲基环己烷
CH3
3
4
2
5
6 1 CH3
1,3-二甲基环己烷
CH3
1
6
2
5
3
4
CH
CH3 CH3
1-甲基-4-异丙基环己烷
3. 当环上连有取代基及不饱和键时，即为环烯(炔)烃时， 不饱和键以最小的号数表示。
4-甲基环已烯
CH3
4
5
3
6
2
1
4. 某些情况下，如当简单的环上连有较长的碳链时，也 可将环当作取代基，如：

化学有机 烷烃和环烷烃88页PPT

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40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥·F·斯特利
化学有机 烷烃和环烷烃
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯

有机化学烷烃和环烷烃共113页文档

有机化学烷烃和环烷烃共113页文档
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
有机化学烷烃和环烷烃
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
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反-1,3-二甲基环戊烷 trans-1,3-dimethylcyclopentane
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有机化学 （第9版）
二、结构与稳定性
成键角度与杂化轨道产生偏差会产生角张力，偏差越大，角张力越大，环越不 稳定。
环己烷 > 环戊烷 > 环丁烷 > 环丙烷 环烷烃稳定性
链终止
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五、化学性质
（二）卤代反应
3. 烷烃卤代反应的取向
烷烃卤代反应的取向取决于烷烃的结构及卤素的活性
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五、化学性质
（二）卤代反应
4. 烷基自由基稳定性及构型
sp2杂化 甲基自由基
叔丁基自由基
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（1）概念：连在伯、仲、叔碳上的氢。 （2）表示方法：1° H、2° H和3 °H。
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二、构造异构和命名
（一） 碳链异构
由于碳链结构不同而产生的同分异构现象。
C5H12
（二）命名
(正)戊烷 n-pentane
(异)戊烷 iso-pentane
(新)戊烷 neo-pentane
烷烃的命名通常分为普通命名法(common nomenclature)和系统命名法
(systematic nomenclature)。
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二、构造异构和命名
常见的烷烃
常见烷烃的结构及名称
中文 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷
英文 methane ethane propane butane pentane
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本章小结
1. 烷烃碳原子采取SP3杂化，分为伯、仲、叔、季四种类型。
2. 烷烃及环烷烃化合物的命名。 3. 烷烃在光照或加热条件下可进行自由基反应，反应活性与烷烃结构和卤素种类有关。 4. 环烷烃加热可发生氢化开环或亲电加成反应。 5. 烷烃存在构象异构，交叉式为稳定的优势构象，可以用锯架势和纽曼投影式表达。 6. 环烷烃存在椅式构象和船式构象，椅式构象为优势构象，较多取代基位于e键上的 取代为优势构象。
有机化学 （第9版）
二、构造异构和命名
常见烷基的结构与名称
甲基 (-Me) methyl
乙基 (-Et) ethyl
丙基 (-Pr) propyl
异丙基 (iso-Pr) isopropyl
异丁基 (iso-Bu) isobutyl
仲丁基 (sec-Bu) secbutyl
叔丁基 (tert-Bu) tertbutyl
➢ 邻位交叉式：甲基处于邻位，相互距离比对位交叉式近，能量较对位交叉式高； ➢ 全重叠式：甲基及氢都各处于重叠位置，相互斥力最大，分子能量最高，是最不稳定的构
象； ➢ 部分重叠式：甲基和氢互相重叠，能量较高，但比全重叠式的能量低。
构象稳定性 对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式
有机化学 （第9版）
➢ 交叉式构象中碳上氢彼此间相距最远，斥力最小，能量最低； ➢ 由交叉式转换至重叠式时，碳上氢彼此间距离越来越近，斥力
逐渐增大，分子内能逐渐升高； ➢ 重叠式构象中碳上氢彼此间距离最近，分子内能最高； ➢ 由重叠式转至交叉式时，碳上氢彼此间距离越来越远，斥力逐
渐增减小，分子内能逐渐降低。
结论： 交叉式构象是稳定的优势构象。
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➢ 烷烃支链↑ ， bp ↓ ；
➢ 烷烃对称性↑ ，mp↑；
➢ 正烷烃密度＜0.8g.cm-3 ；
➢ 烷烃易溶于有机溶剂，难溶于水。
直链烷烃熔、沸点与分子中碳原子数的关系
➢ 烷烃的波谱性质：
红外光谱（IR)：3000～2850 cm-1（C–H的伸缩振动，一般为强吸收）
1465～1340 cm-1（C–C的弯曲震动，吸收较弱）
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二、构造异构和命名
烷烃的命名规则
（1）选择含有取代基最多的最长碳链为主链，按 主链所含碳原子数命名为某烷； （2）从靠近取代基的一端开始编号； （3）编号遵循依次最小原则； （4）相同基团合并写，不同基团按照“基团次序 规则”优先基团后列出。
2,4,4,6-四甲基辛烷 2,4,4,6-tetramethyloctane
三、构象异构
（二）丁烷的构象
丁烷构象的能量变化及稳定性
正丁烷C2—C3旋转时各种构象的能量曲线
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三、构象异构
（三）药物构效关系
药物分子的构象与药物作用效果存在一定的关系，通常优势构象具有更好的作用效果。
多巴胺 （抗震颤麻痹药）
对位交叉式
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四、物理性质
➢ bp、mp、密度：随C原子数↑而↑；
环丙烷分子中的弯曲键
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三、化学性质
催化加氢开环
环丙烷
丙烷
环丁烷
丁烷
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三、化学性质
亲电加成
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一、命名
命名原则 （1）环碳原子的编号，应使环上取代基的位次最小； （2）有多个取代基时，应使它们的位次和最小； （3）书写名称时遵守基团次序规则； （4）存在顺反结构时，需标明在名称前。
1-甲基-3-乙基环己烷 1-ethyl-3-methylcyclohexane
顺-1,3-二甲基环戊烷 cis-1,3-dimethylcyclopentane
当烷基取代的环丙烷与HX作用时，碳环开环发生在连氢原子最多和连氢原子最 少的两个碳原子之间。氢卤酸中的氢原子加在连氢原子较多的碳原子上，而卤原子则 加在连氢原子较少的碳原子上。
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四、构象
（一）环戊烷的构象
常见烷基的优先顺序：异丙基 > 异丁基 > 丁基 > 丙基 > 乙基 > 甲基
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二、构造异构和命名
基团次序规则（sequence rule） ➢ 直接相连的原子，序数大者优先； ➢ 直接相连的原子相同时，依次比较后面的原子，直至不同； ➢ 双键或叁键可看作两个原子连接2次或3次。
从这 里看
环戊烷较稳定的优势构象是离开平面 的碳原子上的氢原子与相邻碳上的氢 原子呈交叉式。
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四、构象
（二）环己烷的构象
1. 椅式构象和船式构象
量能
椅式构象
船式构象
50.6KJ/M
半椅式构象
扭船式构象
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四、构象
（二）环己烷的构象
3. 取代环己烷的构象分析
二取代取代环己烷的构象
顺-1-甲基-4-叔丁基环己烷
顺-1,2-二甲基环己烷
较大基团位于e 键（优势构象）
反-1,2-二甲基环己烷 ee（优势构象）
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四、构象
（二）环己烷的构象
3. 取代环己烷的构象分析
环己烷的碳氢键
6根平伏键 （e键，3上3下）
6根竖直键 （ a键，3上3下）
通过翻环作用，可实现a、e键 互换，但a、e 键的取向不变
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有机化学 （第9版）
乙烷分子构象能量图
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三、构象异构
（二）丁烷的构象
丁烷的典型构象（绕C2—C3键轴旋转）
C2-C3键
对位交叉式
邻位交叉式
部分重叠式
全重叠式
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三、构象异构
（二）丁烷的构象
丁烷构象的能量变化及稳定性
➢ 对位交叉式：体积较大的甲基处于对位，相距最远，斥力最小，分子的能量最低，是优势 构象；
有机化学 （第9版）
一、结构
1. 烷烃中碳原子均采用sp3杂化。
2. 烷烃分子存在C-H σ键和C-C σ键两种化学键。
甲烷的结构
乙烷的结构
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一、结构
3. 碳原子的类型 （1) 概念：按直接连接的碳原子的数目分为伯、仲、叔、季碳原子，又称为 一、二、三、四级碳原子。 （2）表示方法：1°、2°、3°和 4°。 4. 氢原子的类型
核磁共振氢谱（1H-NMR）： δ 0.9～1.8
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五、化学性质
（一）稳定性
烷烃与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂均不反应。
（二）卤代反应
1. 甲烷的卤代反应
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五、化学性质
（二）卤代反应
2. 卤代反应的机制 烷烃的卤代反应属于自由基链反应
链引发