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1、第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应1 掌握烷烃的分子结构、碳原子类型；2 掌握烷烃和环烷烃的系统命名法；3 掌握烷烃的卤代反应、游离基取代反应机理以及伯、仲、 叔碳原子取代反应的速度。4掌握环烷烃的化学性质。5熟悉烷烃的同分异构现象，乙烷、正丁烷的纽曼投影式6熟悉环丙烷和环己烷的构象。7了解烷烃的普通命名法、物理性质和几种常用的烷烃混合物及环烷烃的分类。1烃：只含有碳氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，简称烃（hydrocarbon）第二章 烷烃和环烷烃 自由基取代反应2hydyocarbon chain hydrocarbon Cyclichydrocarbon saturated hy
2、drocarbon alkane unsaturated hydrocarbon alkene alkyne alicyclic hydrocarbon aromatic hydrocarbon 3第一节 分类、构造异构和碳原子的级定义：烃分子中，碳和碳之间互相以单键相连，碳的其余价键均与氢原子相连接的烃称为烷烃，烷烃也称饱和烃。4脂环烷烃单 环双 环螺环烃桥环烃多 环一、分类开链烷烃5二、构造异构分子组成相同而分子结构不同，因而化学性质也不同的现象，称为同分异构现象（isomerism）。分子式相同而结构式不同的化合物互称为同分异构体。6以5个碳的烷烃为例说明同分异构体的书写 （1）首先写出
3、直链烷烃 CH3CH2CH2CH2CH3（2）取出1个碳作为支链 （3）取出2个碳作为支链 78请写出7个碳的烷烃的同分异构体 1.2.3.4.5.6.7.8.9.9单环烷烃与单烯烃为同分异构体，同时还可因环的大小和环上取代基的不同而形成多种同分异构体。10三、碳原子的类型(1)伯碳原子称为1碳原子(primary carbon atom)(2)仲碳原子称为2碳原子(secondary carbon atom)(3)叔碳原子称为3碳原子(teriary carbon atom)(4)季碳原子称为4碳(quaternary carbon atom)11连接在伯、仲、叔碳原子上的氢原子，分别称伯氢
4、原子（1 H）仲氢原子（2 H）叔氢原子（3 H）不同类型氢原子的相对反应活性各不相同。12指出各碳原子的类型13请写出含有一个叔碳原子，一个仲碳原子的相对分子质量最小的烷烃请写出只有伯氢原子，分子式为C8H18烷烃的结构式14第二节 烷烃的命名法一、普通命名法普通命名法适用于结构简单的烷烃。1. 直链烷烃：碳原子数从一到十的，采用天干（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）代表碳原子的数目，称某烷；碳原子数在十以上时，则用中文数字十一、十二、十三表示。例如：152 链端有 结构的称为异某烷注意: “ 某 ”字包括分子中所有的碳原子数。3 链端有 结构的称为新某烷16二、 系统命名法结构比较
5、复杂的烷烃，采用系统命名法。系统命名法是采用国际通用的IUPAC(international of Pure and Applied Chemistry)命名法，结合我国文字的特点制定的。系统命名法主要是确定主链和处理取代基的位置。17取代基在此指各种烷基，烷烃分子中去掉一个氢原子剩下的原子团叫做烷基，用R表示，其通式为CnH2n+1。常见烷基的结构及名称如下：1819（一）烷烃的系统命名法的主要规则是：1选择最长的碳链为主链，根据主链所含碳原子数称某烷。若有几条等长的碳链时，要选含取代基最多的碳链作主链。202当主链上连有取代基时，从靠近取代基的一端开始对主链上的碳原子进行编号，依次用阿拉伯
6、数字1，2，3标出取代基的位次。位次号码与取代基之间用一短线连接起来，写在母体化合物名称的前面。例如：3甲基己烷 3-methylhexane21若在主链的不同碳原子上连有不同的取代基时，则按取代基从小到大的顺序排列。例如：3甲基5乙基4丙基壬烷 22取代基由小到大的顺序为：23若在主链上连有相同的取代基时，无论在同一碳原子上，还是在不同碳原子上，则将取代基合并，取代基的数目用二、三、四数字表示，标在取代基的前面，各取代基的位次按照编号标出。例如：2，3，3三甲基己烷 242,3,6-三甲基-4-丙基庚烷25含复杂支链烷烃的命名复杂支链烷烃的命名与烷烃类似，但选烃基最长链时应从与主链直接相连的
7、碳原子开始，这条长链的编号也从该原子开始，然后将复杂支链的名称最为一个整体放在括号里，括号外冠以其在主链的位次。263-甲基-6 - （1,1-二甲基丙基）癸烷27用系统命名法命名下列化合物或根据名称写出结构式2，4-二甲基-3-乙基庚烷5-甲基-3，3-二乙基-6-异丙基壬烷28单环脂环烃的系统命名法与链烃相似，只是在链烃名称前面加上“环（cyclo）”字。环上的双（叁）键及取代基的表示规则与脂肪族链烃相同。为了书写方便，也常用键线式（骨架式）来表示脂环烃的结构。 （二）环烷烃的命名29环丙烷 环丁烷 环戊烷 环己烷 3031螺环 两个碳环共用一个碳原子的环烃称为螺环烃 （spiro hyd
8、rocarbod ）双环螺环的命名是在成环碳原子总数的烷烃前加“螺字”。编号从螺原子的邻位碳开始，由小环到大环，并使环上的取代基位次最小。将连接在螺原子上的环数目，按由少到多的顺序写在方括号里，数字间用下角圆点隔开，标 在“螺字”与烷烃之间。32螺3.4辛烷4-甲基螺2.4庚烷33桥环 环烃分子中具有两个或两个以上的碳环，且共用两个或两个以上碳原子的化合物称为桥环烃（bicyclic bridged hydrocarbod ）。桥环烃的结构特点：均有环与环间相互连接的两个碳原子，称为“桥头”碳原子，连接在桥头碳原子之间的碳链则称为“桥路”。34命名时，按共用碳原子的环数，称为二环或三环。在括号
9、内按桥路所含碳原子的数目由多至少的次序列出，在数字之间用下角圆点隔开。方括号内编号顺序为：从一个桥头开始，沿最长的桥路到第二个桥头，再沿次长的桥路到第一桥头，最后编号是最短的桥路。35二环 3.2.0 庚烷 1,8二甲基7乙基二环3.2.1辛烷 36螺.十一烷甲基螺.辛烷-甲基-二环.0庚烷7,7-二甲基-二环2.2.1庚烷37降冰片烷冰片38一、烷烃的结构第三节 结构3940二、小环烷烃的结构稳定性 环己烷环戊烷环丁烷环丙烷（一）小的不稳定性和角张力概念41拜尔张力学说：在环丙烷分子中，碳原子是sp3杂化，键角是10928，而环丙烷要求键角是60，因此在成环时需要压缩正常键角以适应环的几何形
10、状，产生角张力，使环不稳定，易开环。42碳原子是sp3杂化，键角是10928时才能达到最大重叠，在环丙烷分子中键角是60，因此不能象烷烃那样沿对称轴方向作最大重叠。这样就形成了一个弯曲的香蕉形的CC键，称为“弯曲键”。根据量子力学计算，环丙烷分子中CC键的键角为105.5，CH键的键角为114。 （二）环丙烷的结构43环丙烷分子中碳碳键的电子云的重叠（弯曲键的形成）44因键轴旋转而产生分子的原子或原子团的不同空间排列称为构象（conformation）。构象异构属于立体异构（stereo isomer）第四节 构象45一、乙烷的构象46乙烷旋转会产生不同的构象4748构象的稳定性 交叉式 重叠
11、式4950乙烷分子构象的能量曲线5152（二）正丁烷的构象535455对位交叉式邻位交叉式部分重叠式全重叠式 稳定性 5657三、环己烷的构象（一）椅式和船式构象5859椅式构象60（二）椅式构象中的竖键和横键6162竖键：垂直于C1、C3、C5（或C2、C4、C6）碳原子组成平面的6条C-H键称为竖键，a键（axial bond）。63横键：除竖键外的6条C-H键与垂直于环平面的对称轴成109.5夹角，大致与环平面平行，称为竖键，用e 键（equatorial bond）。64（三）椅式构象的翻环作用6566一、 分子间作用力有机化合物分子间的作用力主要是偶极偶极作用力（dipole-dip
12、ole interactions）。第五节 物理性质67色散力：分子间由于瞬时偶极而产生的作用力。色散力普遍存在于各类分子之间，而且一般是最主要的一种。分子的分子量愈大，越容易变形，色散力就越大。 + + + + + + 动画68氢键氢键是由电负性强的元素X相结合的氢原子被另一电负性强的元素Y所吸引而形成的。69分子间及分子内都可形成氢键。氢键的形成对物质的性质产生一定的影响，可使熔点、沸点升高。 利用氢键理论可以解释许多实际问题。707172二、熔点、沸点和溶解度溶解度：不溶于极性试剂，溶解于非极性或弱极性试剂，符合“相似相溶”原理。在室温和常压下，直链烷烃中从甲烷到丁烷是气体； 含517个
13、碳的烷烃是液体；18个碳以上的烷烃是固体。 在烷烃同系列中，物理常数随相对分子质量的增减而有规律的变化。直链烷烃的熔沸点及相对密度都随分子 量的增大而升高。73v正构烷烃的熔点随着相对分子质量的 增加而增加。碳原子数正构烷烃碳数与熔点的关系74752011年2月15日，苹果公司公布了2010年供应商责任进展报告，首次做出回应，承认137名中国供应商员工因工作环境致病。 7677正己烷，是低毒、有微弱的特殊气味的无色液体。正己烷是一种化学溶剂，主要用于丙烯等烯烃聚合时的溶剂、食用植物油的提取剂、橡胶和涂料的溶剂以及颜料的稀释剂，具有一定的毒性，会通过呼吸道、皮肤等途径进入人体，长期接触可导致人体
14、出现头痛、头晕、乏力、四肢麻木等慢性中毒症状，严重的可导致晕倒、神志丧失、甚至死亡。78正已烷在工业上主要用作溶剂，用于配制粘胶以粘合鞋革、箱包，常用于电子信息产业生产过程中的擦拭清洗作业，还有食品制造业的粗油浸出、塑料制造业的丙烯溶剂回收、日用化学品生产时的花香溶剂萃取等行业也用到正已烷。 若使用不当，极易造成职业中毒。 79第六节 烷烃的化学性质一、氧化和燃烧80二、卤代反应取代反应（sabstitution reaction） 有机化合物中氢原子被另一原子或原子团取代的反应叫取代反应。 81甲烷的卤代反应（halogenation）82三、甲烷的卤代反应机理（reaction mecha
15、nism）（一）自由基连锁反应（free-radical sabstitution reaction）包括：链引发 （chain-initiating step）链增长 （chain-propagating step）链终止 （chain-terminating step）831. 链引发：氯气在光照时，共价键发生均裂，产生2个活泼的氯自由基，引发反应。842. 链传递：活泼的氯自由基立即与甲烷分子作 用，生成氯化氢分子，同时产生甲基自由基85像这样每一步反应都产生新的自由基因而使反应可以不断地连续进行的阶段，称为链的增长。甲基游离基863. 链终止：最终产物是混合物 动画87甲基游离基的碳原子是sp2杂化的，三个Csp2Hs的键处于同一平面，单电子居于剩余的C2p轨道上。且垂直于该平面。当甲基游离基与氯分子反应生成CH3Cl后，碳原子的杂化状态由sp2转变为sp3。（二）甲基自由基的结构8889烷烃碳原子增多时，可因卤代烃位置不同 得到异构产物。游离基的稳定性 3 2 1 CH3 90自由基的稳定性 3 2 1 CH3 自由基的解离能越小，生成自由基时所需能量越低，因而自由基越容易形成，并且
