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1、第二章第二章第二章第二章 饱和饱和饱和饱和烃烃烃烃: : : :烷烃烷烃烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃和环烷烃和环烷烃第二章第二章第二章第二章 饱和饱和饱和饱和烃烃烃烃: : : :烷烃烷烃烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃和环烷烃和环烷烃2.12.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构2.22.2烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 2.32.3烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构 2.42.4烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的
2、构象 2.52.5烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的物理性质烷烃和环烷烃的物理性质 2.62.6烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质 2.72.7烷烃和环烷烃的主要来源和制法烷烃和环烷烃的主要来源和制法烷烃和环烷烃的主要来源和制法烷烃和环烷烃的主要来源和制法 第二章第二章 目目 录录烃：烃：“火火”代表碳，代表碳，“ ”“ ”代表氢，所以代表氢，所以“烃烃”的含义就是碳和氢。的含义就是碳和氢。 烃烃分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物。分子中只含有碳和氢两种元素的有机化合物。 烷烃烷烃碳原子完全被氢原子所饱和的烃。碳
3、原子完全被氢原子所饱和的烃。 烃是有机化合物的母体。烃是有机化合物的母体。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.12.1烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构 烷烃的通式为烷烃的通式为烷烃的通式为烷烃的通式为C Cn nHH2n+22n+2 。2.1.12.1.1烷烃和环烷烃的通式烷烃和环烷烃的通式烷烃和环烷烃的通式烷烃和环烷烃的通式 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃环烷烃的通式为环烷烃的通式为C Cn nH H2n2n 通式通式-表示某一类化合物分子式的式子。表示某一类化
4、合物分子式的式子。 同系列同系列-结构相似，而在组成上相差结构相似，而在组成上相差CHCH2 2的整数倍的的整数倍的 一系列化一系列化合物。合物。同系物同系物-同系列中的各个化合物叫做同系物。同系列中的各个化合物叫做同系物。 同系物化学性质相似，物理性质随分子量增加而有规律地变化。同系物化学性质相似，物理性质随分子量增加而有规律地变化。举例：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷举例：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷均属烷烃系列。均属烷烃系列。 环丙烷、环丁烷、环戊烷环丙烷、环丁烷、环戊烷均属环烷烃系列。均属环烷烃系列。 乙酸、丙酸、月桂酸、硬脂酸乙酸、丙酸、月桂酸、硬脂酸均属脂肪酸系列。均属脂肪酸系列。烷烃和环烷烃的
5、通式和构造异构烷烃和环烷烃的通式和构造异构2.1.2 2.1.2 烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构 这两种不同的丁烷这两种不同的丁烷, ,具有相同的分子式和不同的结构式，互为同分异具有相同的分子式和不同的结构式，互为同分异构体。构体。 同分异构体同分异构体分子式相同，结构式不同的化合物。分子式相同，结构式不同的化合物。 同分异构现象同分异构现象分子式相同，结构式不同的现象。分子式相同，结构式不同的现象。 丙烷中的一个氢原子被甲基取代，可得到两种不同的丁烷：丙烷中的一个氢原子被甲基取代，可得到两种不同的丁烷： 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃 烷烃和环烷烃分子
6、中，随着碳原子数增加，同分异构体迅速增加。 举例(同分异构体的写法)： C6H14：烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构C C7 7H H1616有有9 9个同分异构体个同分异构体：C C1010H H2222可写出可写出7575个异构体；个异构体； C C2020H H4242可写出可写出366319366319个异构体。个异构体。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃C C5 5H H1010( (环烷烃环烷烃) )有有5 5个异构体：个异构体： C C6 6H H1212( (环烷烃环烷烃) )有有1212个异构体个异构体 ! !同分异构现象是造成有机化合物数
7、量庞大的重要原因之一。同分异构现象是造成有机化合物数量庞大的重要原因之一。烷烃和环烷烃的构造异构烷烃和环烷烃的构造异构2.22.2烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 2.2.12.2.1伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢2.2.22.2.2烷基和环烷基烷基和环烷基烷基和环烷基烷基和环烷基2.2.32.2.3烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名2.2.42.2.4环烷烃的命名环烷烃的命名环烷烃的命名环烷烃的命名第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.
8、22.2烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名 与三个氢原子相连的碳原子与三个氢原子相连的碳原子, ,叫伯碳原子叫伯碳原子( (第一碳原子、一级碳原子第一碳原子、一级碳原子), ),用用11表示表示与二个氢原子相连的碳原子与二个氢原子相连的碳原子, ,叫仲碳原子叫仲碳原子( (第二碳原子、二级碳原子第二碳原子、二级碳原子), ),用用22表示表示与一个氢原子相连的碳原子与一个氢原子相连的碳原子, ,叫叔碳原子叫叔碳原子( (第三碳原子、三级碳原子第三碳原子、三级碳原子), ),用用33表示表示与四个碳原子相连的碳原子与四个碳原子相连的碳原子, ,叫季碳原子叫季碳原子( (第四碳原子、四级碳原
9、子第四碳原子、四级碳原子), ),用用44表示表示 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名 2.2.12.2.1伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢伯、仲、叔、季碳及伯、仲、叔氢 连在伯碳上氢原子叫伯氢原子连在伯碳上氢原子叫伯氢原子( (一级氢，一级氢，1H)1H) 连在仲碳上氢原子叫仲氢原子连在仲碳上氢原子叫仲氢原子( (二级氢，二级氢，2H)2H) 连在叔碳上氢原子叫叔氢原子连在叔碳上氢原子叫叔氢原子( (三级氢，三级氢，3H) 3H) 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.2.2烷基和环烷基烷基和环烷基烷基烷基(a
10、lkylgroups):从烷烃中去掉一个从烷烃中去掉一个H原子原子,剩余的结构部分剩余的结构部分一些烷基的名称与表示一些烷基的名称与表示异丙基异丙基(iso-propyl)i-Pr名称名称缩写缩写2.2.32.2.3烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名烷烃的命名 (1)(1)普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法普通命名法亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。普通命名法亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。普通命名法亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。普通命名法亦称为习惯命名法，适用于简单化合物。对对对对直直直直链链链链烷烷烷烷烃烃烃烃，叫叫叫叫正正正正某某某某( (甲甲甲甲、乙乙乙乙、丙丙丙丙、丁丁
11、丁丁、戊戊戊戊、己己己己、庚庚庚庚、辛辛辛辛、壬、癸、十一、十二壬、癸、十一、十二壬、癸、十一、十二壬、癸、十一、十二) )烷。例：烷。例：烷。例：烷。例：烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名对有支链的烷烃：有对有支链的烷烃：有 结构片断者叫异某烷；结构片断者叫异某烷； 有有 结构片断者叫新某烷。例：结构片断者叫新某烷。例： (2)(2)衍生物命名法衍生物命名法衍生物命名法衍生物命名法 衍生物命名法适用于简单化合物。衍生物命名法适用于简单化合物。衍生物命名法适用于简单化合物。衍生物命名法适用于简单化合物。衍生物命名法是以甲烷为母体，选择取代基最多的碳为母体碳原子。衍生物命名法是以甲烷为母体，选
12、择取代基最多的碳为母体碳原子。衍生物命名法是以甲烷为母体，选择取代基最多的碳为母体碳原子。衍生物命名法是以甲烷为母体，选择取代基最多的碳为母体碳原子。例如例如例如例如: :第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃(3)(3)系统命名法系统命名法系统命名法系统命名法 （重点重点）烷烃的命名烷烃的命名直链烷烃：直链烷烃：直链烷烃：直链烷烃：与普通命名法相似与普通命名法相似与普通命名法相似与普通命名法相似, , , ,省略省略省略省略“正正正正”字。如字。如字。如字。如: : : :系统命名是由三部分构成：系统命名是由三部分构成：Chemistry，InternationalUnio
13、nofPureandApplied缩写作缩写作IUPAC母体母体取代基的取代基的位次与名称位次与名称化合物化合物的名称的名称碳原子的个数碳原子的个数选取最长的碳链作为主链。选取最长的碳链作为主链。对于相等长的碳链，选取含支链最多的碳链。对于相等长的碳链，选取含支链最多的碳链。根据主链的碳原子数，称根据主链的碳原子数，称“某某”烷。烷。(a)选择主链，确定母体选择主链，确定母体支链烷烃的命名，按以下步骤进行：支链烷烃的命名，按以下步骤进行：庚烷庚烷(b)为主链上的碳原子编号为主链上的碳原子编号从从靠近支链一端依次用阿拉伯数字编号。当编号有几种可能时，靠近支链一端依次用阿拉伯数字编号。当编号有几种
14、可能时，要使支链的位次号较小要使支链的位次号较小(符合符合“最低系列最低系列”规则规则)。(I)(II)3,6,73,4,7(c)确定化合物的名称确定化合物的名称将将取代基的名称写在烷烃名称的前面，在取代基名称取代基的名称写在烷烃名称的前面，在取代基名称的前面，加上它的位次号，并用半字线的前面，加上它的位次号，并用半字线“”将两者连接。将两者连接。当含有几个不同的取代基时，按照当含有几个不同的取代基时，按照“次序规则次序规则”，将，将“优先优先”的基团列在后面，各取代基的基团列在后面，各取代基之间用半字线之间用半字线“”连接。连接。当含有几个相同的取代基时，用当含有几个相同的取代基时，用“一、
15、二、三、四一、二、三、四”表示其个数，逐个标明其位次号表示其个数，逐个标明其位次号，并用逗号分开。，并用逗号分开。5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系统命名法总结系统命名法总结:简化成四个简化成四个 “最最”: : 最长最长, ,最多最多, ,最小最小, ,最简单最简单 最长最长: :而不是最直而不是最直 最多最多: :若有若有2 2个或个或2 2个等长的最长链个等长的最长链, ,选择取代基选择取代基 最多的一条做主链最多的一条做主链 最小最小: : ( (最低系列原则最低系列原则: :取代基的位次和最小取代基的位次和最小) ) 最简
16、单最简单: :书写时先写简单的取代基书写时先写简单的取代基( (依据次序规则依据次序规则) )2.2.42.2.4环烷烃的命名环烷烃的命名环烷烃的命名环烷烃的命名 (1)(1)单环环烷烃单环环烷烃单环环烷烃单环环烷烃 烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名123456124531甲基甲基3乙基环己烷乙基环己烷1,1二甲基二甲基3异丙基环戊异丙基环戊烷烷(2)(2)二环环烷烃二环环烷烃二环环烷烃二环环烷烃 分子中含有两个碳环的是双环化合物。分子中含有两个碳环的是双环化合物。分子中含有两个碳环的是双环化合物。分子中含有两个碳环的是双环化合物。 两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物；两环共用一
17、个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物；两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物；两环共用一个碳原子双环化合物的叫做螺环化合物； 两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。两环共用两个或更多个碳原子的叫做桥环化合物。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃(a)(a)桥环烷烃的命名桥环烷烃的命名桥环烷烃的命名桥环烷烃的命名先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。先找桥头碳（两环共用的碳原子），从桥头碳开始编号。沿大环编到另一个桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编沿大环编到另一个
18、桥头碳，再从该桥头碳沿着次大环继续编号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次：号。分子中含有双键或取代基时，用阿拉伯数字表示其位次：烷烃和环烷烃的命名烷烃和环烷烃的命名固定格式：固定格式：双双环环a.b.c某烷某烷(abc)(b)(b)螺环烷烃的命名螺环烷烃的命名螺环烷烃的命名螺环烷烃的命名 先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环先找螺原子，编号从与螺原子相连的碳开始，沿小环编到大环编到大环编到大环编到大环。例：。例： 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃 固定格
19、式：固定格式：固定格式：固定格式：螺螺螺螺 a.ba.b 某烷某烷某烷某烷( (abab) ) 2.32.3烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构2.3.12.3.1 键的形成及其特性键的形成及其特性键的形成及其特性键的形成及其特性2.3.22.3.2环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性饱和烃饱和烃的结构的结构第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.3 2.3 烷烃和环烷烃的结构烷烃和环烷烃的结构2.3.1 2.3.1 键的形成及其特性键的形成及其特性第二章第二章 饱和饱和烃烃:
20、:烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃C:1s22s22px12py12pz0对实验事实的解释：对实验事实的解释： spsp3 3轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。 4 4个个spsp3 3杂杂化化轨轨道道间间取取最最大大的的空空间间距距离离为为正正四四面面体体构构型型，键键角角为为109.5109.5( (动画，动画，sp3sp3杂化碳杂化碳) )。 构型构型原子在空间的排列方式。原子在空间的排列方式。 四个轨道完全相同。四个轨道完全相同。 杂化的结果： 键的形成及其特性键的形成及其特性 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 CHCH4
21、 4中的中的4 4个杂化轨道为四面体构型个杂化轨道为四面体构型(sp(sp3 3杂化杂化) ) H H原原子子只只能能从从四四面面体体的的四四个个顶顶点点进进行行重重叠叠( (因因为为顶顶点点方方向向电电子子云云密度最大密度最大), ),形成形成4 4个个 sp3-ssp3-s键。键。 键键电子云围绕两核间连线呈圆柱体的轴对称电子云围绕两核间连线呈圆柱体的轴对称, ,可自由旋转。可自由旋转。第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃sp31s 键键4个个CH键键图图2.4甲烷的结构甲烷的结构 由于sp3杂化碳的轨道夹角是109.5，所以烷烃中的碳链是锯齿形的而不是直线。 乙烷、丙
22、烷、丁烷中的碳原子也都采取sp3杂化： 丁烷 键的形成及其特性键的形成及其特性1个个C键键6个个CH键键sp3sp3 键键sp31s 键键图图2.7乙烷的球棒模型乙烷的球棒模型 键的特点：键的特点：键的特点：键的特点： 键电子云重叠程度大，键能大，不易断裂；键电子云重叠程度大，键能大，不易断裂；键电子云重叠程度大，键能大，不易断裂；键电子云重叠程度大，键能大，不易断裂； 键键键键可可可可自自自自由由由由旋旋旋旋转转转转( (成成成成键键键键原原原原子子子子绕绕绕绕键键键键轴轴轴轴的的的的相相相相对对对对旋旋旋旋转转转转不不不不改改改改变电子云的变电子云的变电子云的变电子云的 形状形状形状形状)
23、 )； 两核间不能有两个或两个以上的两核间不能有两个或两个以上的两核间不能有两个或两个以上的两核间不能有两个或两个以上的 键。键。键。键。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃成键方式成键方式: :轨道在轴线轨道在轴线( (两核连线）之外头碰头、斜两核连线）之外头碰头、斜 侧式重迭侧式重迭, ,重迭程度较小重迭程度较小, ,形成的键比通常形成的键比通常 的的-键弱，比键弱，比-键强，称香蕉键。键强，称香蕉键。1 1、环丙烷、环丙烷2.3.22.3.2环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性环烷烃的结构与环的稳定性斜侧式重叠斜侧式重叠头碰头重叠
24、头碰头重叠 角张力角张力: :键角键角105.5105.5偏差偏差4 40 0，具有角张力具有角张力。扭转张力扭转张力: :相邻碳上的相邻碳上的H H均为重叠式构象，均为重叠式构象，具有扭转张力具有扭转张力环丁烷的构象环丁烷的构象（球棒模型）（球棒模型）2、环丁烷、环丁烷成键方式成键方式: :轨道也为斜侧式重叠轨道也为斜侧式重叠, ,但斜侧程但斜侧程 度小度小. .形成的键也是香蕉键。形成的键也是香蕉键。斜侧式重叠斜侧式重叠角角 张张 力力: :键角键角111.5111.50 0偏差偏差2 20 0，有角张力有角张力。扭转张力扭转张力: :相邻碳上的氢均为交叉式构象相邻碳上的氢均为交叉式构象无
25、扭转张力无扭转张力。环丁烷的构象环丁烷的构象翼式翼式3、环戊烷、环戊烷成键方式成键方式:轨道正常重叠，基本保持了轨道正常重叠，基本保持了109028的正常键角的正常键角环戊烷的构象环戊烷的构象信封式信封式2.4烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象 2.4.1 2.4.1 乙烷的构象乙烷的构象2.4.2 2.4.2 丁烷的构象丁烷的构象 2.4.3 2.4.3 环己烷的构象环己烷的构象饱和烃饱和烃的构象的构象第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.4.1乙烷的构象乙烷的构象 构象构象构象构象由于围绕由于围绕由于围绕由于围绕C-CC-C单键旋转而产生的分子中单键旋转而产生的分子
26、中单键旋转而产生的分子中单键旋转而产生的分子中 各原子或原子团在空间的排列方式。各原子或原子团在空间的排列方式。各原子或原子团在空间的排列方式。各原子或原子团在空间的排列方式。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃常用常用常用常用NewmanNewman投影投影投影投影式式式式 表示烷烃的构象表示烷烃的构象表示烷烃的构象表示烷烃的构象。NewmanNewman投影式的写法：投影式的写法：投影式的写法：投影式的写法： (1)(1)从从从从C-CC-C单键的延线上观察：单键的延线上观察：单键的延线上观察：单键的延线上观察： 前碳前碳前碳前碳后碳后碳后碳后碳 (2)(2)固定固定固定固定“ “前
27、前前前” ”碳，将碳，将碳，将碳，将“ “后后后后” ”碳沿键轴旋转，得碳沿键轴旋转，得碳沿键轴旋转，得碳沿键轴旋转，得到乙烷的各种构象。到乙烷的各种构象。到乙烷的各种构象。到乙烷的各种构象。最典型的有两种：重叠式和交叉式。最典型的有两种：重叠式和交叉式。最典型的有两种：重叠式和交叉式。最典型的有两种：重叠式和交叉式。 乙烷的构象乙烷的构象交叉式构象交叉式构象重重叠叠式构象式构象锯架式锯架式NewmanNewman投影式投影式楔型式楔型式乙烷的构象乙烷的构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象交叉式构象重重叠叠式构象式构象重重叠叠式构象式构象重叠式重叠式重叠式重叠式: : 注意：注意：注意：注意：
28、室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单室温下不能将乙烷的两种构象分离，因单键旋转能垒很低键旋转能垒很低键旋转能垒很低键旋转能垒很低( ( ( (12.6KJ/mol) 12.6KJ/mol) 12.6KJ/mol) 12.6KJ/mol) 交叉式交叉式交叉式交叉式: : : :能能能能量量量量高高高高，不不不不稳稳稳稳定定定定( (因因因因非非非非键键键键张张张张力力力力大大大大) ) ) )，一一一一般般般般含含含含0.5%0.5%非键非键非键非键张力小，能量低，张力小，能量低，张力小，能量低，张力小，能量低，稳定。一般含
29、稳定。一般含稳定。一般含稳定。一般含99.5%99.5%第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃2.4.12.4.1乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象乙烷的构象 2.42.4烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃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，分子的这种立体形象方式不同，分子的这种立体形象构象构象(conformation)。由此产生的异构体由此产生的异构体构象
30、异构体构象异构体(conformers) 以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图，以能量为纵坐标，以单键的旋转角度为横坐标作图，乙烷的能量乙烷的能量变换曲线变换曲线如下：如下： 乙烷的构象乙烷的构象2.4.22.4.2丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象丁烷的构象 丁烷有下列四种典型构象：注意：常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全重叠式实际常温下，丁烷主要是以对位交叉式存在，全重叠式实际上不存在上不存在。第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃丁烷的能量图如下：丁烷的能量图如下：丁烷的能量图如下：丁烷的能量图如下：丁烷的构象丁烷的构象2.4.32.4.3环己烷的构象环己烷的构象环己烷的构象环
31、己烷的构象环环己己烷烷分分子子中中的的六六个个碳碳不不共共平平面面，且且六六元元环环是是无无张张力力环环，键键角角为为109.5109.5。环己烷有两种典型构象。环己烷有两种典型构象( (船式与椅式的翻转船式与椅式的翻转) )： 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.椅式环己烷的分子中的椅式环己烷的分子中的a键和键和e键：键：从环己烷分子的椅式构象模型中可以看出：从环己烷分子的椅式构象模型中可以看出：C C1 1、C C 3 3和和C C5 5处在同一个平面内，处在同一个平面内，C C2 2、C C 4 4和和C C 6 6处在另外一个处在另外一个平面。平面。每个碳上与氢
32、原子相连的两个键都是一个垂直于平面，这个每个碳上与氢原子相连的两个键都是一个垂直于平面，这个键叫键叫直立键直立键，以，以a表示；另一个键则大致与平面平行，叫做表示；另一个键则大致与平面平行，叫做平伏键平伏键，以，以e表示。六个表示。六个a键六个键六个e键；键；画法：画法：3左左3右，右，3上上3下。下。2.4.4取代环己烷的构象取代环己烷的构象一取代的环己烷，取代基可以处在一取代的环己烷，取代基可以处在a键上，也可以处键上，也可以处在在e 键上：键上：取代基越大，它处于取代基越大，它处于e键的构象越稳定键的构象越稳定二取代环己烷二取代环己烷1、1,2-二取代环己烷二取代环己烷顺顺-1,2-二甲
33、基环己烷二甲基环己烷反反-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷构造式构造式构构型型式式反反-1,2-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷顺顺-1,2-二甲基环己烷二甲基环己烷2 2、1,3-1,3-二取代环己烷二取代环己烷顺顺-1,3-1,3-二甲基环己二甲基环己烷烷反反-1,3-1,3-二甲基环己二甲基环己烷烷3 3、有两个不同取代基、有两个不同取代基时时反反-1-1-甲基甲基-3-3-异丙基环己异丙基环己烷烷顺顺-1-1-甲基甲基-4-4-叔丁基环己烷叔丁基环己烷1.1.具有一个取代基的环己烷具有一个取代基的环己烷, ,取代基在取代基在e e键键 上时为稳定构象上时为稳定构象. .2.2.具有多个
34、相同取代基的环己烷具有多个相同取代基的环己烷, ,取代基取代基 在在e e键上越多键上越多, ,构象越稳定构象越稳定. .3.3.环上有不同取代基时环上有不同取代基时, ,大基团在大基团在e e键上的键上的 构象是稳定构象构象是稳定构象. .规律规律: :2.5 2.5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质 2.5.1沸点沸点2.5.2熔点熔点 2.5.3相对密度相对密度 2.5.4溶解度溶解度 2.5.5折射率折射率烷烃的物烷烃的物理性质理性质第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃2.52.5烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质 2.5.12.5.1沸点沸点沸点沸点 沸点沸点化
35、合物的蒸汽压等于外压化合物的蒸汽压等于外压(0.1Mpa)(0.1Mpa)时的温度。时的温度。 烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的b.pb.p随分子量的随分子量的随分子量的随分子量的 而有规律地而有规律地而有规律地而有规律地 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃 正构者正构者正构者正构者b.pb.p高。支链越多，沸点越低。高。支链越多，沸点越低。高。支链越多，沸点越低。高。支链越多，沸点越低。 WhyWhy？例：例：例：例： n-Cn-C5 5HH1212(b.p36C)(b.p36C)正戊烷正戊烷正戊烷正戊烷i-Ci-C5 5HH1212(b.p28C)(b.p28C)异戊烷异戊烷异戊烷异戊烷新新
36、新新-C-C5 5HH1212:(b.p9.5C):(b.p9.5C)新戊烷新戊烷新戊烷新戊烷 烷烃的物理性质烷烃的物理性质2.5.2熔点熔点 烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的m.pm.p亦随分子量的增加而有规律地增加：亦随分子量的增加而有规律地增加：亦随分子量的增加而有规律地增加：亦随分子量的增加而有规律地增加： 总趋势是分子量总趋势是分子量总趋势是分子量总趋势是分子量 ，m.pm.p。分子越对称，分子越对称，分子越对称，分子越对称， m.pm.p 2.5.32.5.3相对密度相对密度相对密度相对密度随分子量随分子量随分子量随分子量 ，烷烃的相对密度，烷烃的相对密度，烷烃的相对密度，烷烃的相对密度
37、，最后接近于，最后接近于，最后接近于，最后接近于 0.8(d0.8)0.8(d0.8)2.5.42.5.4溶解度溶解度溶解度溶解度烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂如烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂如烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂如烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂如CClCCl4 4、(C(C2 2H5)H5)2 2OO、C C2 2HH5 5OHOH等。等。等。等。第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃2.6烷烃的化学性质烷烃的化学性质 2.6.12.6.1自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应2.6.22.6.2氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应2
38、.6.32.6.3异构反应异构反应异构反应异构反应2.6.42.6.4裂化反应裂化反应裂化反应裂化反应烷烃的化烷烃的化学性质学性质第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.6.52.6.5小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应(1)(1)卤化反应卤化反应卤化反应卤化反应(2)(2)卤化反应的机理卤化反应的机理卤化反应的机理卤化反应的机理(4)(4)反应活性与选择性反应活性与选择性反应活性与选择性反应活性与选择性(3)(3)卤化反应的取向与自由基的稳定性卤化反应的取向与自由基的稳定性卤化反应的取向与自由基的稳定性卤化反应的取向与自由基的
39、稳定性（重点（重点（重点（重点）2.6.1自由基取代反应自由基取代反应烷烃的化学性质烷烃的化学性质2.6烷烃的化学性质烷烃的化学性质 烷烃烷烃烷烃烷烃C-CC-C、C-HC-H都是都是都是都是 键键键键 ，极性小，键能大，因而烷，极性小，键能大，因而烷，极性小，键能大，因而烷，极性小，键能大，因而烷烃的化学性质稳定烃的化学性质稳定烃的化学性质稳定烃的化学性质稳定。室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂( (Zn+HClZn+HCl、Na+CNa+C2 2HH5 5OH)OH)、强氧化剂强氧
40、化剂强氧化剂强氧化剂(KMnO(KMnO4 4、KK2 2CrCr2 2OO7 7) )起反应或起反应或起反应或起反应或反应很慢。反应很慢。反应很慢。反应很慢。但高温、高压、光照或有催化剂存在时烷烃可发生但高温、高压、光照或有催化剂存在时烷烃可发生但高温、高压、光照或有催化剂存在时烷烃可发生但高温、高压、光照或有催化剂存在时烷烃可发生一些化学反应。这些反应在一些化学反应。这些反应在一些化学反应。这些反应在一些化学反应。这些反应在石油化工占有重要的地位。石油化工占有重要的地位。石油化工占有重要的地位。石油化工占有重要的地位。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃2.6.1取代反应取代反应 (
41、1)(1)卤化反应卤化反应卤化反应卤化反应 在在在在光光光光、热热热热或或或或催催催催化化化化剂剂剂剂的的的的作作作作用用用用下下下下，烷烷烷烷烃烃烃烃分分分分子子子子中中中中的的的的氢氢氢氢原原原原子子子子被被被被卤卤卤卤原原原原子子子子取取取取代代代代，生生生生成成成成烃烃烃烃的的的的卤卤卤卤素素素素衍衍衍衍生生生生物物物物和卤化氢。例：和卤化氢。例：和卤化氢。例：和卤化氢。例：烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应高碳烷烃的氯代反应在工业上有重要的应用。例如：高碳烷烃的氯代反应在工业上有重要的应用。例如：高碳烷烃的氯代反应在工业上有重要的应用。例
42、如：高碳烷烃的氯代反应在工业上有重要的应用。例如： 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃根据反应事实根据反应事实，对反应做出的对反应做出的详细描述详细描述和和理论解释理论解释叫做反应机理叫做反应机理。研研究究反反应应机机理理的的目目的的是是认认清清反反应应的的本本质质，掌掌握握反反应应的规律，从而达到控制和利用反应的目的。的规律，从而达到控制和利用反应的目的。 (2)卤化反应的机理卤化反应的机理 烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应以甲烷氯代反应为例：以甲烷氯代反应为例：以甲烷氯代反应为例：以甲烷氯代反应为例： 加热或光照下进行，一经开始便可自动
43、进行；加热或光照下进行，一经开始便可自动进行；加热或光照下进行，一经开始便可自动进行；加热或光照下进行，一经开始便可自动进行；产物中有少量乙烷；产物中有少量乙烷；产物中有少量乙烷；产物中有少量乙烷；以上实验事实，说明该反应是一以上实验事实，说明该反应是一以上实验事实，说明该反应是一以上实验事实，说明该反应是一自由基反应自由基反应自由基反应自由基反应! !自由基反应大多可被自由基反应大多可被自由基反应大多可被自由基反应大多可被光照、高温、过氧化物光照、高温、过氧化物光照、高温、过氧化物光照、高温、过氧化物所催所催所催所催化，一般在气相或非极性溶剂中进行。化，一般在气相或非极性溶剂中进行。化，一般
44、在气相或非极性溶剂中进行。化，一般在气相或非极性溶剂中进行。烷烃的氧化和裂化都是自由基反应。烷烃的氧化和裂化都是自由基反应。烷烃的氧化和裂化都是自由基反应。烷烃的氧化和裂化都是自由基反应。 实验事实实验事实实验事实实验事实第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃甲烷氯代反应历程如下：甲烷氯代反应历程如下：甲烷氯代反应历程如下：甲烷氯代反应历程如下： 链引发的特点是只产生自由基不消耗自由基。链引发的特点是只产生自由基不消耗自由基。 链增长的特点是：消耗一个自由基的同时产生另一链增长的特点是：消耗一个自由基的同时产生另一个自由基。个自由基。烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的自由基取代反应自由基取代反应自由基
45、取代反应自由基取代反应第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃链终止的特点是只消耗自由基而不再产生自由基。链终止的特点是只消耗自由基而不再产生自由基。链终止的特点是只消耗自由基而不再产生自由基。链终止的特点是只消耗自由基而不再产生自由基。(3) 卤化反应的取向与自由基的稳定性（课本课本51页)丙烷的氯代反应如下：丙烷的氯代反应如下：丙烷的氯代反应如下：丙烷的氯代反应如下：丙烷中，伯氢丙烷中，伯氢丙烷中，伯氢丙烷中，伯氢 仲氢仲氢仲氢仲氢 =6=6 2 2，那么正丙基氯应为异丙，那么正丙基氯应为异丙，那么正丙基氯应为异丙，那么正丙基氯应为异丙基氯的三倍，基氯的三倍，基氯的三倍，基氯的三倍，其实不
46、然其实不然其实不然其实不然!显然仲氢比伯氢活泼。显然仲氢比伯氢活泼。显然仲氢比伯氢活泼。显然仲氢比伯氢活泼。 烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应设伯氢的活泼性是设伯氢的活泼性是1 1，仲氢的活泼性，仲氢的活泼性x x，则有：则有： 即仲氢的氯代反应活性是伯氢的即仲氢的氯代反应活性是伯氢的4 4倍。倍。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃即叔氢原子的氯代反应活泼性是伯氢原子的即叔氢原子的氯代反应活泼性是伯氢原子的5 5倍。倍。 异丁烷的氯代反应如下：异丁烷的氯代反应如下：异丁烷的氯代反应如下：异丁烷的氯代反应如下：所以，烷烃中氢原子的活泼性顺序
47、是：所以，烷烃中氢原子的活泼性顺序是：所以，烷烃中氢原子的活泼性顺序是：所以，烷烃中氢原子的活泼性顺序是：叔氢仲氢伯氢！叔氢仲氢伯氢！叔氢仲氢伯氢！叔氢仲氢伯氢！ 烷烃的烷烃的烷烃的烷烃的自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应自由基取代反应第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃反应的取向与自由基的稳定性反应的取向与自由基的稳定性反应取向反应取向: : 反应有生成两种或两种以上产物的可能反应有生成两种或两种以上产物的可能 性时性时, ,主要生成哪一种产物。主要生成哪一种产物。卤代反应的活性卤代反应的活性: 30H 20H 10H CH4 卤代反应是通过卤代反应是通过自由基活性中间体自由基活
48、性中间体进行的进行的, ,反反应的活性取决于相应的烷基自由基是否容易生成。应的活性取决于相应的烷基自由基是否容易生成。伯、仲、叔氢的活性不同，与伯、仲、叔氢的活性不同，与伯、仲、叔氢的活性不同，与伯、仲、叔氢的活性不同，与C-HC-H键的解离能有关。键的解离能有关。键的解离能有关。键的解离能有关。键的解离能越小，其均裂时吸收的能量越少，因此也就容键的解离能越小，其均裂时吸收的能量越少，因此也就容键的解离能越小，其均裂时吸收的能量越少，因此也就容键的解离能越小，其均裂时吸收的能量越少，因此也就容易被取代。有关键的解离能如下：易被取代。有关键的解离能如下：易被取代。有关键的解离能如下：易被取代。有
49、关键的解离能如下： 上述解离能数据说明：形成自由基所需能量：上述解离能数据说明：形成自由基所需能量：上述解离能数据说明：形成自由基所需能量：上述解离能数据说明：形成自由基所需能量：CHCH3 3 1 1 2 2 3 3 自由基自由基自由基自由基自由基的稳定性顺序：自由基的稳定性顺序：自由基的稳定性顺序：自由基的稳定性顺序：3 3 2 2 1 1 CHCH3 3 （课本（课本（课本（课本2626页）页）页）页）第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃体系总是由高能态向低能态自发地进行并趋于稳定。体系总是由高能态向低能态自发地进行并趋于稳定。稳定性原理：稳定性原理：稳定性原理：稳定
50、性原理：反应活性中间体的稳定反应活性中间体的稳定反应活性中间体的稳定反应活性中间体的稳定性支配着反应的取向。性支配着反应的取向。性支配着反应的取向。性支配着反应的取向。反应活性中间体越稳定、过渡态越稳定、反应活性中间体越稳定、过渡态越稳定、反应活性中间体越稳定、过渡态越稳定、反应活性中间体越稳定、过渡态越稳定、E E活活活活 越低，越低，越低，越低，越容易生成，反应活性也就越大越容易生成，反应活性也就越大越容易生成，反应活性也就越大越容易生成，反应活性也就越大烯丙基型烯丙基型烯丙基型烯丙基型3 30 0 2 20 0 1 10 0 甲基乙烯型甲基乙烯型甲基乙烯型甲基乙烯型自由基的稳定性：自由基
51、的稳定性：自由基的稳定性：自由基的稳定性：2.6.22.6.2氧化反应（自学氧化反应（自学氧化反应（自学氧化反应（自学) )(1)(1)完全氧化反应完全氧化反应完全氧化反应完全氧化反应 烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质烷烃的化学性质(2)(2)部分氧化反应部分氧化反应部分氧化反应部分氧化反应 C C1010C C2020的脂肪酸可代替天然油脂制肥皂。的脂肪酸可代替天然油脂制肥皂。( (重要的化工原料重要的化工原料) )第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃2.6.32.6.3异构反应异构反应异构反应异构反应 异构化反应异构化反应异构化反应异构化反应反应物转变成它的异构体的反应。反应
52、物转变成它的异构体的反应。反应物转变成它的异构体的反应。反应物转变成它的异构体的反应。 通过上述反应可提高汽油质量。通过上述反应可提高汽油质量。通过上述反应可提高汽油质量。通过上述反应可提高汽油质量。 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃2.6.42.6.4裂化反应裂化反应裂化反应裂化反应 隔隔隔隔 OO2 2，升温，使升温，使升温，使升温，使CCCC、CHCH断裂。裂化反应属断裂。裂化反应属断裂。裂化反应属断裂。裂化反应属于自由基型反应。例：于自由基型反应。例：于自由基型反应。例：于自由基型反应。例： 烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃
53、和环烷烃的化学性质(1)(1)加氢加氢加氢加氢 2.6.52.6.5小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质(2)加卤素加卤素 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃(3)(3)加卤化氢加卤化氢加卤化氢加卤化氢 烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质烷烃和环烷烃的化学性质4、氧化反应、氧化反应:小环对氧化剂稳定，根据这一性质可小环对氧化剂稳定，根据这一性质可将三、四员环与双、三键区别开来将三、四员环与双、三键区别开来.2.
54、7 2.7 烷烃的主要来源和制法（自学）烷烃的主要来源和制法（自学） 主要来源：主要来源： 石油和天然气。石油和天然气。( (自学自学P59P5960) 60) 第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃本章重点：本章重点： 烷烃和环烷烃的命名；烷烃和环烷烃的命名；烷烃和环烷烃的命名；烷烃和环烷烃的命名； 甲烷的结构，甲烷的结构，甲烷的结构，甲烷的结构，spsp3 3杂化与四面体构型；杂化与四面体构型；杂化与四面体构型；杂化与四面体构型； 乙烷、丁烷、环己烷的构象；乙烷、丁烷、环己烷的构象；乙烷、丁烷、环己烷的构象；乙烷、丁烷、环己烷的构象；氢原子的活泼性：氢原子的活泼性：氢原子的活泼性：氢原子的活泼性：3 3 HH2 2 HH1 1 HH；自由基的稳定性：自由基的稳定性：自由基的稳定性：自由基的稳定性：3 3 2 2 1 1 CHCH3 3 。小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应小环环烷烃的加成反应第二章第二章 饱和饱和烃烃: :烷烃烷烃和环烷烃和环烷烃
