02-烷烃和环烷烃-精品文档资料整理.ppt

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1、1第二章第二章 饱和烃饱和烃:烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃 I烷烃烷烃2.1通式、同系列和同分异构通式、同系列和同分异构2.2烷烃的命名烷烃的命名2.3烷烃的结构烷烃的结构2.4烷烃的物理性质烷烃的物理性质2.5烷烃的化学反应烷烃的化学反应II环烷烃环烷烃2.6环烷烃的命名环烷烃的命名2.7环烷烃的结构与构象环烷烃的结构与构象2.8环烷烃的物理性质环烷烃的物理性质2.9环烷烃的化学反应环烷烃的化学反应2.10烷烃和环烷烃的制备烷烃和环烷烃的制备III饱和烃的来源和石油工业饱和烃的来源和石油工业23n烃烃是是有有机机物物中中最最简简单单的的一一种种，它它只只含含有有碳碳和和氢氢两两种元素，这类化合物

2、统称碳氢化合物，简称烃。种元素，这类化合物统称碳氢化合物，简称烃。烃烃4CH4C2H6C3H8C4H10甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷通式：通式：CnH2n+2具有同一通式，具有同一通式，结构和性质相似，在组成上相差一个结构和性质相似，在组成上相差一个或数个或数个CH2的一系列化合物，的一系列化合物，称为称为同系列同系列。同系列中的。同系列中的各化合物互为各化合物互为同系物同系物。2.1烷烃的通式、同系列和同分异构烷烃的通式、同系列和同分异构一、烷烃的通式和同系列一、烷烃的通式和同系列5二、烷烃的同分异构二、烷烃的同分异构n1.构造和同分异构构造和同分异构n分子中各原子相互连接的分子中各原子

3、相互连接的方式和次序方式和次序叫做叫做构造构造.CH3-CH2-CH2-CH3丁烷（丁烷（C4H10）：）：烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种连接方式。烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种连接方式。6正丁烷和异丁烷的性质差别正丁烷和异丁烷的性质差别n它们的熔、沸点相差都不同，显然不是同一种分子它们的熔、沸点相差都不同，显然不是同一种分子n 这这种种分分子子式式相相同同，而而结结构构和和性性质质不不同同的的化化合合物物，互互称称同同分分异异构构体体。把把产产生生同同分分异异构构体体的的这这种种现现象象称称为为同同分分异异构构现现象象，由由于于同同分分异异构构现现象象是是由由构构造造的的不不

4、同同而而引起的，所以也叫做引起的，所以也叫做构造异构构造异构。名称名称熔点熔点沸点沸点正丁烷正丁烷-138.3-0.5异丁烷异丁烷-159.4-11.77烷烃构造异构体的数目烷烃构造异构体的数目碳原子数碳原子数异构体数异构体数碳原子数碳原子数异构体数异构体数1318184293553107565154347792036631982.2烷烃的命名烷烃的命名n有有机机物物之之所所以以种种类类繁繁多多，是是因因为为它它有有数数目目庞庞大大的的同同分分异异构构体体。如如C20的的烷烷烃烃异异构构体体数数有有36万万多多个个，因因此此化化合合物物的的名名称称应应与与其其分分子子结结构构一一一一对对应应。

5、一一个个名名称称只只能能写写出出一一个个结结构构，而而一一个个结结构构也也只只能能写写出出一一个个唯唯一一的的名名称称。一一个个化化合合物物的的名名称称不不能能与与其其它它类类似似化化合合物物重重复复和和混混淆淆，否否则则这这个命名就毫无意个命名就毫无意义义了。了。n有有机机物物的的命命名名常常用用的的有有习习惯惯法法、衍衍生生物物法法和和系系统统法法三种。三种。9一、习惯命名法（普通法）一、习惯命名法（普通法）n1.按按烃烃中中的的碳碳原原子子数数叫叫“烷烷”，C10及及以以下下用用“天天干干”数数表表示示（甲甲、乙乙、丙丙、丁丁、戊戊、己己、庚庚、辛辛、壬壬、癸癸），C10以以上上就就用用

6、中中文文“十十一一、十十二二”表示。表示。例：例：C4H10C10H22C11H24C20H42丁烷丁烷癸烷癸烷十一烷十一烷二十烷二十烷10习惯命名法习惯命名法n2.在习惯命名法中，为了区别异构体，在习惯命名法中，为了区别异构体，n不含支链的直链叫不含支链的直链叫“正正烷烷”。含有一个支链形如含有一个支链形如u含有两个支链形如含有两个支链形如，叫，叫“异异烷烷”。，叫，叫“新新烷烷”。11例：例：C5H12的三个同分异构体的三个同分异构体n缺点：缺点：C原子数较少时可以采用，若原子数较少时可以采用，若C数较数较多、支链较多，则无法命名。多、支链较多，则无法命名。正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷新

7、戊烷122.衍生命名法衍生命名法 1)1)以甲烷为母体，把其它的烷烃都看作是甲烷的以甲烷为母体，把其它的烷烃都看作是甲烷的烷基衍生物。烷基衍生物。2)2)选择连接烷基最多的选择连接烷基最多的C原子作为母体甲烷原子作为母体甲烷3)3)取代基的书写次序按取代基的书写次序按“由小到大由小到大”依次书写，取依次书写，取代基数目用大写中文代基数目用大写中文“二、三二、三”表示表示。二甲基乙基甲烷二甲基乙基甲烷二甲基乙基异丙基甲烷二甲基乙基异丙基甲烷131892年年InternationalUnionofPureandAppliedChemistry在日内瓦召开了国际化学会议在日内瓦召开了国际化学会议确定

8、，随后作了几次修订，简称为确定，随后作了几次修订，简称为IUPAC命名法。命名法。我国参考这个命名法的原则结合汉字的特点制定我国参考这个命名法的原则结合汉字的特点制定了中文系统命名法（了中文系统命名法（1960）。）。1980年进行增补和修年进行增补和修订，公布了订，公布了有机化学命名原则有机化学命名原则。3、系统命名法（、系统命名法（IUPAC命名法）命名法）14系统命名法（系统命名法（IUPAC法）法）n烷烃的系统命名分烷烃的系统命名分直链直链和和支链支链两种情况。两种情况。n1.直链直链n直链烷烃的命名同习惯法，只是直链烷烃的命名同习惯法，只是不称为不称为“正正烷烷”，而直接称为，而直接

9、称为“烷烷”。例。例：nCH3CH2CH2CH2CH3n习惯法中称为习惯法中称为正戊烷正戊烷n系统法中称为系统法中称为戊烷戊烷n2.含含支链支链烷烃的命名原则烷烃的命名原则15含支链烷烃的命名规则含支链烷烃的命名规则*n1 1）.选主链，定母体选主链，定母体n选选取取含含碳碳原原子子数数最最多多的的长长链链为为主主链链，并并按按主主链链（直链）碳数命名称（直链）碳数命名称“烷烷”。例：。例：辛烷辛烷16最最长长碳碳链链含含6个个C，共共可可选选出出三三条条，取取代代基基数数分分别别为为2、3、4个，主链应选在使取代基最多的个，主链应选在使取代基最多的C链上。链上。123456n对对于于等等长长

10、的的碳碳链链，则则应应选选使使取取代代基基最最多多的的那条那条C链为主链。链为主链。17从从离离取代基最近取代基最近的的一端一端开始开始，依次用依次用阿拉伯数字阿拉伯数字编号。编号。2）主链碳编号）主链碳编号1 2 3 45 21 2 3 4 5 6 718n 主主链链上上连连有有多多个个取取代代基基时时，编编号号遵遵守守最最低低系系列列原则原则(最先遇到位次最小者最先遇到位次最小者，定为，定为“最低系列最低系列”)。n。如：。如：2 4 88 6 22）主链碳编号）主链碳编号193)3)确定化合物的名称确定化合物的名称u 将取代基的名称写在烷烃名称的前面，在取代基将取代基的名称写在烷烃名称的

11、前面，在取代基名称的前面，加上它的名称的前面，加上它的位次号位次号，并用半字线，并用半字线“”将将两者连接。两者连接。1 2 3 42-2-甲基丁烷甲基丁烷203)3)确定化合物的名称确定化合物的名称u如果含有几个相如果含有几个相同同的取代的取代基基时，把它们时，把它们合并合并起来，起来，用用“一、二、三、四一、二、三、四”表示其个数，逐个标明其位表示其个数，逐个标明其位次号次号 ，并用逗号分开。，并用逗号分开。7 6 5 4 3 2 12,5-二甲基庚烷二甲基庚烷21主链上有多个取代基或官能团时，这些取代基或主链上有多个取代基或官能团时，这些取代基或官能团列出顺序遵守官能团列出顺序遵守次序规

12、则次序规则，较优基团后列出较优基团后列出。内容（用内容（用“”表示优于）：表示优于）：将与主链直接相连的原子按原子序数大小排列。将与主链直接相连的原子按原子序数大小排列。原子序数大者原子序数大者为为“较优较优”基团。若为同位素，则基团。若为同位素，则质质量高量高的定为的定为“较优较优”基团。例如：基团。例如：IBrClFONCH:(指孤对电子指孤对电子)DH次序规则次序规则sequenceruleP18225丙基丙基4异丙基壬烷异丙基壬烷1234567893,7二甲基二甲基4乙基壬烷乙基壬烷1234例：例：231）取代基位号用）取代基位号用阿拉伯数字阿拉伯数字表示；表示；2)相同取代基数目用相

13、同取代基数目用汉文数字汉文数字二、三二、三.表示；表示；3）阿拉伯数字与汉字之间必须用）阿拉伯数字与汉字之间必须用短横线短横线分开；分开；4）阿拉伯数字之间必须用）阿拉伯数字之间必须用逗号逗号分开。分开。注意注意24正确：正确：3甲基戊烷甲基戊烷正确：正确：2,4二甲基己烷二甲基己烷正确：正确：3甲基十一烷甲基十一烷正确：正确：4异丙基辛烷异丙基辛烷正确：正确：4,4二甲基辛烷二甲基辛烷正确：正确：2,2,4三甲基己烷三甲基己烷2乙基丁烷乙基丁烷2,42甲基己烷甲基己烷3甲基十二烷甲基十二烷4丙基庚烷丙基庚烷4二甲基辛烷二甲基辛烷1,1,1三甲基三甲基3甲基戊烷甲基戊烷下列各化合物的命名对吗？

14、如有错误的话，指出错下列各化合物的命名对吗？如有错误的话，指出错在那里？试正确命名之在那里？试正确命名之。252.3烷烃的结构烷烃的结构n经经现现代代物物理理方方法法测测定定甲甲烷烷的的分分子子为为正正四四面面体体结结构构。C原原子子处处于于正正四四面面体体中中心心，四四个个H原原子子位位于于正正四四面面体体的的四四个个顶顶点点。甲甲烷烷中中的的四四个个C-H键键完完全全相相同同。（键键角角10928，键长为，键长为0.110nm)l具有一定构造的分子其原子在具有一定构造的分子其原子在空间的排列状况叫空间的排列状况叫构型构型。2.3.1烷烃的结构烷烃的结构1.甲烷的结构和甲烷的结构和sp3杂化

15、杂化26图图2.2sp3杂化轨道杂化轨道 杂化轨道与末杂化前相比，杂化轨道与末杂化前相比，电子云集中电子云集中于一端，于一端，更更利于利于电子云间的电子云间的重叠重叠，利于成键。，利于成键。n 虽然电子激发时要吸收能量，但形成化学键后可放虽然电子激发时要吸收能量，但形成化学键后可放出更多的能量，因此体系的能量降低，就稳定。出更多的能量，因此体系的能量降低，就稳定。27图图2.3 sp3杂化的碳原子杂化的碳原子几何构型：四面体几何构型：四面体在甲烷分子中，在甲烷分子中，C原子是原子是sp3杂化。杂化。28图图2.4甲烷的结构甲烷的结构29n碳原子的碳原子的sp3杂化轨道与杂化轨道与H原子的原子的

16、1s轨道成键示意图轨道成键示意图原原子子轨轨道道沿沿核核间间联联线线(键键轴轴)相相互互重重叠叠，可可以以进进行行最最大大重重叠叠，形形成成对对键键轴轴呈呈圆圆柱柱形形对对称分布的键。称分布的键。凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键称为凡是成键电子云对键轴呈圆柱形对称的键称为键键,键的电子称为键的电子称为电子电子.30n键的特点键的特点键的特点键的特点电子云对键轴呈圆柱形对称分布电子云对键轴呈圆柱形对称分布可沿键轴自由旋转可沿键轴自由旋转重叠程度大重叠程度大键能较大键能较大,可极化性较小可极化性较小立体模型立体模型球棒模型球棒模型(Kekule模型模型)比例模型比例模型(Stuart模型模型)

17、根据分子中各原子的大小和键长按照一定的比例放大根据分子中各原子的大小和键长按照一定的比例放大（一般为（一般为2亿：亿：1）制成分子模型。）制成分子模型。31图图2.5甲烷的球棍模型甲烷的球棍模型32图图2.6甲烷的比例模型甲烷的比例模型33烷烃分子立体形状表示方法烷烃分子立体形状表示方法(楔形楔形式式)：实实线线 键键在纸平面在纸平面上上虚虚楔性线楔性线 键键在纸面在纸面后后实楔实楔性线性线 键键在纸面在纸面前前34n由由于于C原原子子采采用用sp3杂杂化化，所所以以三三个个碳碳以以上上烷烷烃烃不不是是直直线线型型的的而而是是曲曲折折型型，CCC键键间间夹夹角角亦亦接接近近10928。2.其他

18、烷烃的结构其他烷烃的结构正丁烷的球棒模型正丁烷的球棒模型正十五烷正十五烷曲折形曲折形35由于由于键呈圆柱状对称，键呈圆柱状对称，C单键能够发生旋转，单键能够发生旋转，由此而导致的分子中的其它原子或基团在空间的排布由此而导致的分子中的其它原子或基团在空间的排布方式不同。方式不同。2.3.2烷烃的构象烷烃的构象1.乙烷的构象乙烷的构象由此产生的异构体由此产生的异构体构象异构体构象异构体(conformers)仅围绕仅围绕单键旋转单键旋转而引起分子中各原子在空间的而引起分子中各原子在空间的不同排布方式，称为不同排布方式，称为构象构象(conformation)。不同构象可用不同构象可用球棍模型、透视

19、式或纽曼投影式等球棍模型、透视式或纽曼投影式等表示。表示。36重叠式重叠式乙烷的构象乙烷的构象纽纽曼曼投投影影式式透透视视式式交叉式交叉式37纽曼纽曼(Newman)投影式：投影式：120120HHHHHH38构象的稳定性构象的稳定性 分析乙烷两个极限构象分析乙烷两个极限构象 排斥力最大排斥力最大排斥力最小排斥力最小内能高内能高内能低内能低扭转张力扭转张力：电子对间排斥力电子对间排斥力构象的稳定性与内能有关。内能低构象的稳定性与内能有关。内能低,稳定；内能高稳定；内能高,不稳定。不稳定。内能最低的构象称优势构象。内能最低的构象称优势构象。39能量能量/(kJmol-1)060120旋转角度旋转

20、角度/()12.6室温下，构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不室温下，构象异构体处于迅速转化的动态平衡中，不能分离。能分离。402.正丁烷的构象正丁烷的构象412.正丁烷的构象正丁烷的构象绕绕C-2和和C-3之间的之间的键旋转，形成的四种键旋转，形成的四种典型构象典型构象。对位交叉式对位交叉式 部分重叠式部分重叠式 邻位交叉式邻位交叉式全重叠式全重叠式构象稳定性：构象稳定性：对位交叉式对位交叉式 邻位交叉式邻位交叉式 部分重叠式部分重叠式 全重叠式全重叠式42用纽曼投影式写出用纽曼投影式写出1,2-二溴乙烷和乙二醇最二溴乙烷和乙二醇最稳定的构象稳定的构象.练习练习:432.4烷烃的物理性质烷

21、烃的物理性质物理常数物理常数：单一纯净的有机化合物在一定的：单一纯净的有机化合物在一定的条件下其物理性质为一固定值。条件下其物理性质为一固定值。t有机化合物的物理性质有机化合物的物理性质：物态、熔点：物态、熔点(mp)、沸点沸点(bp)、相对密度、相对密度(d)、折射率、折射率()和溶解度和溶解度(s)等。等。nD物理常数物理常数已知化合物的鉴定已知化合物的鉴定不同化合物的分离不同化合物的分离测定测定利利用用441.沸点沸点（1）直链烷烃）直链烷烃(P27图图2-11）M，b.p；庚烷：庚烷：100(98.4)。解释解释：分子间相互作用力分子间相互作用力:色散力色散力(烷烃烷烃=0)而：而：色

22、散力色散力共价键数目共价键数目(即即CC、CH)2.支链烷烃支链烷烃(同分异构体同分异构体)色散力色散力分子中心之间的距离分子中心之间的距离 451)支链支链，b.p。解解释释：当当分分子子带带支支链链时时，分分子子间间不不能能充充分分地地靠靠近近，所以沸点所以沸点低于低于相应碳数的相应碳数的直链烷烃直链烷烃（2）支链烷烃）支链烷烃(同分异构体同分异构体)46(2)支链数相同：对称性支链数相同：对称性，b.p；63.2860.27（2）支链烷烃）支链烷烃(同分异构体同分异构体)47C：支链数目相同：支链数目相同对称性对称性，b.p；小结小结：沸点高低的判断方法沸点高低的判断方法A：数碳原子数目

23、：数碳原子数目数目数目，b.p；B：碳原子数目相同：碳原子数目相同支链支链，b.p；48(1)(2)(3)(4)(5)(5)(2)(4)(1)(3)(3)(1)(4)(2)(5)(3)(2)(5)(1)(4)ABCD提交提交单选题单选题不查表将下列烃类化合物按沸点降低的次序排列：不查表将下列烃类化合物按沸点降低的次序排列：（1）2,3-二甲基戊烷二甲基戊烷 （2）正庚烷）正庚烷 （3）2-甲基庚烷甲基庚烷 （4）正戊烷）正戊烷（5）2-甲基己烷甲基己烷 492.2.熔点熔点（1）直链烷烃）直链烷烃M，m.p(C3以后以后)。n偶数碳偶数碳烷烃熔烷烃熔点点升高升高比奇比奇数碳数碳烷烃升烷烃升高较

24、多高较多，从而形成了从而形成了“偶偶上奇下上奇下”两条熔两条熔点曲线。点曲线。50 解释解释：在晶体中，分子间作用力不仅取决于分子的在晶体中，分子间作用力不仅取决于分子的大小，还与晶体中晶格排列的大小，还与晶体中晶格排列的对称性对称性有关。有关。含偶数碳原子的含偶数碳原子的碳链具有较好的对称性，晶碳链具有较好的对称性，晶格排列紧密。格排列紧密。（2 2）同分异构体同分异构体 支链支链，m.p(不利于晶格的紧密排列不利于晶格的紧密排列)。51当当支链支链烷烃分子具有烷烃分子具有高度对称性高度对称性时，其熔点时，其熔点比比含含同碳的同碳的直链直链烷烃的还烷烃的还高高。523.相对密度相对密度n遵循

25、遵循“相似相溶原理相似相溶原理”n极极性性相相似似，则则易易互互溶溶。烷烷烃烃是是非非极极性性分分子子，只只能能溶溶于于弱弱极极性性的的苯苯、醇醇、醚醚及及无无极极性性的的CCl4、CS2等溶剂中。等溶剂中。4.溶解度溶解度分子间的作用力分子间的作用力，分子间的距离相对，分子间的距离相对,相对密度相对密度532.5烷烃的化学性质烷烃的化学性质n烷烷烃烃的的化化学学性性质质不不活活泼泼，在在室室温温下下与与强强酸酸（浓浓H2SO4、HNO3）、或或强强碱碱（NaOH、KOH）、强强氧氧化化剂剂（KMnO4、K2Cr2O7）等等化化学学试试剂剂都都不不反反应应。在在有有机机反反应应中中可可作作溶溶

26、剂剂使使用用，这这是是因因为为烷烷烃烃中中的的CC键键、CH键键是是结结构构牢牢固固的的单单键键，断断开开时时需需要要吸吸收收较较多多能能量量，故故烷烷烃烃的的性性质质较较为为稳稳定定，但但也也绝绝不不是是不不能能断断开开，在在特特定定的的条条件件下下，如如高高温温、光光照照条条件件下下，可可断断开开键键发发生生一一些反应。些反应。54 1.氧化氧化 _ 控制控制氧化氧化 n从炼厂气中得到的从炼厂气中得到的丁烷丁烷部分氧化制备部分氧化制备乙酸乙酸。n高级烷烃如石蜡烃，在高级烷烃如石蜡烃，在MnO2、KMnO4或或Mn(Ac)2催化下，用空气氧化，可生成脂肪酸催化下，用空气氧化，可生成脂肪酸的混

27、合物。的混合物。552.异构化反应异构化反应n由一个由一个化合物化合物转变为其转变为其异构体异构体的反应叫做异构化的反应叫做异构化反应。反应。20%80%炼油工业上往往利用烷烃的异构化反应，使石油馏分炼油工业上往往利用烷烃的异构化反应，使石油馏分中的直链烷烃异构化为支链烷烃以中的直链烷烃异构化为支链烷烃以提高汽油的质量提高汽油的质量。573.裂解反应裂解反应n在高温及无氧条件下发生键断裂的反应称为在高温及无氧条件下发生键断裂的反应称为裂解裂解反应或反应或热裂反应。热裂反应。应用：炼油工业中提高汽油的产量和质量应用：炼油工业中提高汽油的产量和质量 582.5.2 取取代反应代反应 n在在有有机机

28、化化学学中中，有有机机物物中中的的H原原子子被被其其它它原原子子或或原原子子团团取取代代的的反反应应，叫叫取取代代反反应应。如如H被被卤卤素取代的反应叫素取代的反应叫卤代反应卤代反应。59n在在漫漫射射光光的的照照射射下下，CH4和和Cl2的的量量可可生生成成一一系系列的卤代烷化合物。列的卤代烷化合物。n在在实实验验中中，反反应应难难以以控控制制，反反应应产产物物是是这这些些物物质质的的混混合合物物，无无实实用用价价值值。在在工工业业中中则则可可以以通通过过控控制制反反应应条条件件、试试剂剂用用量量来来达达到到使使某某一一种种氯氯代代产产物物为主的目的。为主的目的。1.甲烷的氯代反应甲烷的氯代

29、反应60nCH4：Cl210:1时，主产物是时，主产物是CH3ClnCH4：Cl21:4时，主产物是时，主产物是CCl4n利用利用CH4的的b.p.=164、nCH3Cl的的b.p.=24.2很容易将两者分开。很容易将两者分开。n卤代反应的反应活性：卤代反应的反应活性：n（F2）Cl2Br2（I2）nF2爆爆炸炸性性反反应应，难难控控制制，I2反反应应温温度度太太高高，反反应应速速度度缓缓慢，有实用价值的是卤代只有慢，有实用价值的是卤代只有氯代氯代和和溴代溴代反应。反应。612.氯代反应机理氯代反应机理 _自由基反应机理自由基反应机理n通过对反应速度的研究，人们认为甲烷氯代反应通过对反应速度的

30、研究，人们认为甲烷氯代反应机理是分以下几步进行的机理是分以下几步进行的。n首先氯在光的照射下，发生均裂生成两个氯自首先氯在光的照射下，发生均裂生成两个氯自由基，而氯的这种状态是非常活泼的，由基，而氯的这种状态是非常活泼的，非常容非常容易形成八个电子的稳定结构。易形成八个电子的稳定结构。62n为为了了形形成成8电电子子的的稳稳定定结结构构，Cl夺夺取取CH4中中的的一个一个H原子生成原子生成HCl，同时生成一个同时生成一个CH3。nCH3也也很很活活泼泼，它它夺夺取取Cl2中中一一个个Cl原原子子生生成成CH3Cl和一个新的和一个新的 Cl。n每每一一步步反反应应都都生生成成一一个个新新的的自自

31、由由基基，使使下下一一步步反反应应可可以以不不间间断断地地进进行行下下去去，这这样样的的反反应应叫叫链链式式反反应应或或连锁反应连锁反应。63n随着第随着第反应的进行，反应的进行，Cl2、CH4不断消耗，不断消耗，Cl和和CH3相对较多而发生碰撞使相对较多而发生碰撞使Cl和和CH3同时失活。同时失活。64甲烷氯代反应历程甲烷氯代反应历程:链引发链引发链增长链增长链终止链终止65n在在CH4氯氯代代反反应应中中，当当CH3Cl达达到到一一定定浓浓度度后后，Cl还还可可以以与与CH3Cl反反应应，产产生生氯氯甲甲基基自自由由基基（CH2Cl）。）。只只要要Cl2的的量量足足够够，反反应应可可以以一

32、一直直进进行行下下去去直直到到生生成成CCl4，因因此此CH4氯氯代代时时，反反应应得得到到的的是是多多个个产产物物的混合物的混合物。663.3.卤代反应的取向卤代反应的取向 以以C C4 4H H1010为例：为例：674.卤代反应取向的理论解释卤代反应取向的理论解释自由基的稳定性自由基的稳定性 为什么为什么不同类型不同类型H原子的反应活性次序为：原子的反应活性次序为：3H 2H 1 1H H？(1)各类各类C CH H键的离解能：键的离解能：68 H原子的反应活性次序为：原子的反应活性次序为：3H 2H 1 1H 显然，自由基形成的难易应为：显然，自由基形成的难易应为：容易形成的自由基，一

33、定是稳定的自由基。容易形成的自由基，一定是稳定的自由基。自由基的稳定性顺序为：自由基的稳定性顺序为：695 5卤代反应的选择性卤代反应的选择性 溴代反应三种氢的活性：溴代反应三种氢的活性：1H:2H:3H=1:82:1600反应活性小反应活性小,选择性好选择性好.70 一个反应能否发生或是容易发生，在很大一个反应能否发生或是容易发生，在很大程度取决于反应物和产物之间的能量变化。根程度取决于反应物和产物之间的能量变化。根据反应物和产物共价键的变化，用据反应物和产物共价键的变化，用键解离能键解离能来来估算它们之间的能量差（估算它们之间的能量差（H H）。）。6.甲烷氯代反应能甲烷氯代反应能线图线图

34、71 过渡态理论过渡态理论 ：每一个反应的反应进程分为三个阶段：始态、过每一个反应的反应进程分为三个阶段：始态、过渡态和终态。即一个反应由反应物到产物的转变过渡态和终态。即一个反应由反应物到产物的转变过程中，需要经过一个过渡状态程中，需要经过一个过渡状态72 73CH4+ClCH3HClCH3+HClCl2CH3ClClCH3Cl+Cl反应进程反应进程能能量量过渡态（过渡态（T.S.)II环烷烃环烷烃II环烷烃环烷烃2.6环烷烃的命名环烷烃的命名2.7环烷烃的结构与构象环烷烃的结构与构象2.8环烷烃的物理性质环烷烃的物理性质2.9环烷烃的化学反应环烷烃的化学反应2.10烷烃和环烷烃的制备烷烃和

35、环烷烃的制备7475脂环烃的定义脂环烃的定义n结构上结构上具有具有环环状状碳骨架，而碳骨架，而性质上性质上与与开链开链脂肪脂肪烃烃相似相似的碳氢化合物，称为的碳氢化合物，称为脂环烃脂环烃。n环烷烃是分子中具有以碳原子通过单键互相连环烷烃是分子中具有以碳原子通过单键互相连接而成的接而成的环环状状碳骨架结构的饱和烃碳骨架结构的饱和烃.2.6环烷烃的命名环烷烃的命名76n自然界中的脂环烃较少，但其衍生物则广自然界中的脂环烃较少，但其衍生物则广泛存在，而且与生命有着极其密切的关系。泛存在，而且与生命有着极其密切的关系。如：如：樟脑樟脑常常用用驱驱虫虫剂剂麝香麝香 n=11常常用用中中草草药药冰片冰片7

36、7脂环烃分类脂环烃分类n主要是根据其分子主要是根据其分子结构特点结构特点来分类的来分类的n脂环烃按分子中：脂环烃按分子中：n键键的类型的类型n碳环数目碳环数目的多少的多少 可有两种分类方法。可有两种分类方法。7879按分子中碳环数目按分子中碳环数目n n单环脂环烃单环脂环烃：n按成环碳原子数又可分为按成环碳原子数又可分为小环、普通环、中环、大小环、普通环、中环、大小环、普通环、中环、大小环、普通环、中环、大环环环环四种。四种。n n小环小环小环小环C3C4C3C4n n普通环普通环普通环普通环C5C6C5C6n n中环中环中环中环C7C11C7C11n n大环大环大环大环C12C12以上以上以

37、上以上80十氢化萘十氢化萘降冰片降冰片烷烷螺螺2,4庚烷庚烷立方烷立方烷棱烷棱烷蓝烷蓝烷金刚烷金刚烷双环和多环双环和多环脂环烃：脂环烃：环数环数的确定：把脂环烃变为链烃，断开几次，就是几元环。的确定：把脂环烃变为链烃，断开几次，就是几元环。81螺环烃和桥环烃螺环烃和桥环烃n两个碳环共用一个碳原子的称两个碳环共用一个碳原子的称螺环烃螺环烃；n共有两个或更多碳原子的叫做共有两个或更多碳原子的叫做桥环烃桥环烃。螺环烃螺环烃桥环烃桥环烃822.6环烷烃的命名环烷烃的命名n定母体：按定母体：按成环碳原子数称成环碳原子数称“环环X烷烷”。n n编号：若环上有编号：若环上有取代基取代基，编号尽可能小；若，编

38、号尽可能小；若有不同取代基时，较小的基团有较小编号。有不同取代基时，较小的基团有较小编号。2.6.1单单环烃的命名环烃的命名83环丁烷环丁烷单单环烃的命名环烃的命名乙基环丙烷乙基环丙烷1,3-二甲基环戊烷二甲基环戊烷1-甲基甲基-3-异丙基环己烷异丙基环己烷84练习：练习：n1,3-二甲基环己烷二甲基环己烷124n1,3-二甲基二甲基-5-乙基环己烷乙基环己烷n2,4-二甲基二甲基-1-乙基环己烷乙基环己烷85环烷烃顺反异构的命名环烷烃顺反异构的命名n顺式顺式：相同基团在环平面的：相同基团在环平面的同侧同侧。n反式反式：相同基团在环平面的：相同基团在环平面的异侧异侧。反反-1-乙基乙基-3-异

39、丙基环戊烷异丙基环戊烷862.6.2多环烷烃多环烷烃(不要求不要求)87u燃烧热燃烧热(Hc)是指是指1mol化合物完全燃烧生成化合物完全燃烧生成CO2和和H2O所放出的热量。所放出的热量。燃烧热燃烧热(Hc)测定数据表明：测定数据表明：烷烃烷烃分子每增加一个分子每增加一个CH2，其燃烧热数值的增加基本上是一个其燃烧热数值的增加基本上是一个定值定值658.6kJmol-1。2.7.1环烷烃的燃烧热与环的稳定性环烷烃的燃烧热与环的稳定性 u环烷烃的通式是环烷烃的通式是CnH2n，即即(CH2)n。因此环烷烃分子。因此环烷烃分子中每个中每个CH2的燃烧热是的燃烧热是Hc/n2.7环烷烃的结构与构象

40、环烷烃的结构与构象88一些环烷烃的燃烧热一些环烷烃的燃烧热u环烷烃中不同分子的每个环烷烃中不同分子的每个CH2的燃烧热却因环的大的燃烧热却因环的大小有着明显的差异。小有着明显的差异。89 热力学数据表明：热力学数据表明：单元单元CH2的燃烧热的燃烧热，环的稳定性，环的稳定性。故：。故：90为什么小环化合物不稳定？为什么小环化合物不稳定？911）饱和烃，饱和烃，C为为SP3杂化杂化,键角为键角为109.5 角张力角张力：与正常键角偏差而引起的张力。：与正常键角偏差而引起的张力。环丙烷的结构环丙烷的结构2）三碳环，三碳环，三个碳原子形成一个正三角形三个碳原子形成一个正三角形，内角为，内角为6092

41、 角张力：与正常键角偏差而引起的张力。角张力：与正常键角偏差而引起的张力。随着环的扩大，张力减小。随着环的扩大，张力减小。93环丙烷分子中存在着较大的张力（环丙烷分子中存在着较大的张力（角张力角张力和和扭转张力扭转张力），具有较高能量，故很不稳定，易发生开环反应。具有较高能量，故很不稳定，易发生开环反应。环丙烷的结构：环丙烷的结构：94扭转张力：扭转张力：由于环中三个碳位于同一平面，相由于环中三个碳位于同一平面，相邻的邻的C-H键互相处于键互相处于重叠式构象重叠式构象，有旋转成，有旋转成交交叉式叉式的的趋向趋向，这样的张力称为扭转张力。，这样的张力称为扭转张力。95非键张力非键张力角张力角张力

42、扭转张力扭转张力以范德华半径为以范德华半径为准，当两个原子准，当两个原子或原子团相互靠或原子团相互靠近的距离近的距离小于小于两两者的范德华者的范德华半径半径之和时，之和时，产生的产生的张力。张力。与正常键角偏差与正常键角偏差而引起的张力。而引起的张力。由于构象是重叠由于构象是重叠式而引起的张力式而引起的张力 。有机化合物中能产生张力的因素主要有：有机化合物中能产生张力的因素主要有：96环丁烷环丁烷分子中存在着张力，但比环丙烷的小，分子中存在着张力，但比环丙烷的小，因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上。因在环丁烷分子中四个碳原子不在同一平面上。环丁烷的结构环丁烷的结构97环戊烷的结构环戊烷的

43、结构环戊烷是以环戊烷是以折叠折叠的碳环形式存在。这种构象的碳环形式存在。这种构象常叫做常叫做“信封式信封式”构象。构象。“信封式信封式”构象中，构象中，分子的张力不太大，故分子的张力不太大，故环戊烷的化学性质较稳环戊烷的化学性质较稳定。定。98在在环己烷环己烷分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键分子中，六个碳原子不在同一平面内，碳碳键之间的夹角可以保持之间的夹角可以保持109.5,无张力环无张力环,因此环很稳定。因此环很稳定。992.7.2环己烷的构象环己烷的构象(不要求不要求)100n常常温温常常压压下下，小小环环脂脂环环烃烃为为气气体体，普普通通环环为为液液体体，大大环环为为固固体体。

44、与与同同碳碳数数烷烷烃烃相相比比，环环烷烷烃烃的的沸沸点点稍稍高，密度稍大，但仍小于高，密度稍大，但仍小于1。同碳数的环烷烃与开链烃相比，同碳数的环烷烃与开链烃相比，环环烷烃的烷烃的沸点沸点和和熔点熔点比开链烃要比开链烃要高高。2.8 环烷烃的物理性质环烷烃的物理性质101n这这是是因因为为在在开开开开链链链链烃烃烃烃中中中中的的的的原原原原子子子子可可可可以以以以自自自自由由由由地地地地“摇摇摇摇动动动动”，使使使使得得得得分分分分子子子子间间间间的的的的结结结结合合合合不不不不够够够够紧紧紧紧密密密密，分分分分子子子子间间间间力力力力小小小小，易易易易挥挥挥挥发发发发，则则则则沸沸沸沸点点

45、点点较较较较低低低低。同同时时由由于于这这种种“摇摇动动”使使分分子子中中原原子子在在晶晶格格中中较较难难有有序序地地排排列列，晶晶格格能能小小，则则熔熔点点低低。而而在在在在环环环环烷烷烷烷烃烃烃烃中中中中，分分分分子子子子中中中中原原原原子子子子不不不不能能能能自自自自由由由由摇摇摇摇动动动动，构构构构象象象象稳稳稳稳定定定定，分分分分子子子子间间间间排排排排列列列列紧紧紧紧密密密密、有有有有序序序序，所所所所以以以以密度、熔密度、熔密度、熔密度、熔 沸点比相应的开链烃稍高一些。沸点比相应的开链烃稍高一些。沸点比相应的开链烃稍高一些。沸点比相应的开链烃稍高一些。1022.9脂环烃的化学性质

46、脂环烃的化学性质n脂脂环环烃烃的的化化学学性性质质与与相相应应的的开开链链烃烃的的性性质质相相似似，如如饱饱饱饱和和和和脂脂脂脂环环环环烃烃烃烃的的的的性性性性质质质质与与与与开开开开链链链链烷烷烷烷烃烃烃烃的的的的性性性性质质质质相相相相似似似似；不不不不饱饱饱饱和脂环烃则与相应的不饱和开链烃的性质相似。和脂环烃则与相应的不饱和开链烃的性质相似。和脂环烃则与相应的不饱和开链烃的性质相似。和脂环烃则与相应的不饱和开链烃的性质相似。n脂脂环环烃烃也也由由于于与与开开链链烃烃不不同同的的环环状状结结构构，使使得得其其性性质质与开链烃又有与开链烃又有不同不同之处。之处。如使环的结构破坏的反应如使环的

47、结构破坏的反应如使环的结构破坏的反应如使环的结构破坏的反应.103n环烷烃与烷烃一样环烷烃与烷烃一样,也是饱和烃。环烷烃在光和加热也是饱和烃。环烷烃在光和加热条件下，可发生卤代反应。条件下，可发生卤代反应。2.9.1 取代反应取代反应1042.9.2 开环反应开环反应加成反应加成反应n小小环烷烃具有与烯烃类似的性质，可发生一环烷烃具有与烯烃类似的性质，可发生一些加成反应。如催化加氢、加些加成反应。如催化加氢、加X2、加、加HX等。等。105nC3、C4、C5环烷烃可在金属环烷烃可在金属Ni催化下加氢，生成催化下加氢，生成相应的开链烷烃，并相应的开链烷烃，并随环的增大，反应所需温度随环的增大，反

48、应所需温度随环的增大，反应所需温度随环的增大，反应所需温度越高，反应越困难。越高，反应越困难。越高，反应越困难。越高，反应越困难。如：如：一般到一般到环己烷环己烷以上，就以上，就不能不能再发生催化加氢的再发生催化加氢的反应反应。1.1.催化催化加氢加氢106n n2.加加卤素卤素(X2)小环环烷烃在室温下，就能与小环环烷烃在室温下，就能与X2发发生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。生加成反应，碳环断开并加上两个卤原子。n与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于与溴反应时，溴的红棕色褪去，可用于区别小环环区别小环环区别小环环区别小环环烷烃和开链烷烃。烷烃和开链烷烃。烷烃和开链烷烃。烷烃和开链烷烃。n

49、环丁烷与卤素需加热才能反应。环丁烷与卤素需加热才能反应。环环丁丁烷烷性性质质不不如如环环丙丙烷烷活活泼泼，随随环环由由小小到到大大，环环的的稳定性增加，性质逐渐稳定，加成也越来越困难。稳定性增加，性质逐渐稳定，加成也越来越困难。107n与加卤素相似，环丙烷在室温下即可反应，环丁烷与加卤素相似，环丙烷在室温下即可反应，环丁烷需加热才能反应，随环的增大，反应趋于困难。需加热才能反应，随环的增大，反应趋于困难。n n一般情况下，环烷烃加一般情况下，环烷烃加一般情况下，环烷烃加一般情况下，环烷烃加HH2 2、X X2 2、HXHX只只只只适用适用适用适用于环丙于环丙于环丙于环丙烷、环丁烷和环戊烷等三个

50、中烷、环丁烷和环戊烷等三个中烷、环丁烷和环戊烷等三个中烷、环丁烷和环戊烷等三个中小环烷烃小环烷烃小环烷烃小环烷烃，对环己烷，对环己烷，对环己烷，对环己烷及其以上环烷烃则不适用，它们一般不再发生加成及其以上环烷烃则不适用，它们一般不再发生加成及其以上环烷烃则不适用，它们一般不再发生加成及其以上环烷烃则不适用，它们一般不再发生加成反应。反应。反应。反应。如：如：3.加加HX108加卤化氢与马氏规则加卤化氢与马氏规则n当环烷烃的烷基衍生物与当环烷烃的烷基衍生物与HX加成时，加成时，环断开时是环断开时是环断开时是环断开时是从含氢最少的碳与含氢最多的碳间断开，从含氢最少的碳与含氢最多的碳间断开，从含氢最