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1、第四章第四章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃苯型芳香烃苯型芳香烃非苯型芳香烃非苯型芳香烃第一节第一节烷烷烃烃 一一、烷烃的结构烷烃的结构（一）烷烃（一）烷烃：由碳和氢组成的饱和链烃。碳采用：由碳和氢组成的饱和链烃。碳采用sp3杂化。杂化。（二）同系列（二）同系列(homologousseries)：通式：通式CnH2n+2饱和烃饱和烃不饱和烃不饱和烃脂环烃脂环烃脂肪烃脂肪烃芳香烃芳香烃烃烃链烃链烃环烃环烃（三）碳原子类型（三）碳原子类型（三）碳原子类型（三）碳原子类型按碳原子之间结合方式不同分为：按碳原子之间结合方式不同分为：伯、仲、叔、季伯、仲、叔、季碳原子。碳原子。二二、烷烃的构造异构和命名烷烃
2、的构造异构和命名（一）碳链异构（一）碳链异构（二）命名（二）命名直链烷烃：按碳原子数称直链烷烃：按碳原子数称“（正）某烷（正）某烷”某些支链烷烃：用某些支链烷烃：用“异异”、“新新”标记。标记。 如：如： 1.普通命名法普通命名法(commonnomenclature)：一、二、三、四级碳原子一、二、三、四级碳原子2.系统命名法系统命名法(systematicnomenclature)：正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷新戊烷新戊烷甲基甲基methyl(Me)、乙基乙基ethyl(Et)、丙基、丙基npropyl(n-Pr)异丙基异丙基isopropyl(iso-Pr)、丁基、丁基nbutyl(n-Bu
3、)、仲丁基仲丁基secbutyl(sec-Bu)、异丁基、异丁基isobutyl(iso-Bu)、叔丁基叔丁基tertbutyl(t-Bu)n-butaneiso-butaneneo-pentane 系统命名原则：系统命名原则： 选主链：选择含取代基最多的最长碳链为主链，称选主链：选择含取代基最多的最长碳链为主链，称“某烷某烷”。 编号：对主链碳原子编号，使取代基的位置数字之和最小。编号：对主链碳原子编号，使取代基的位置数字之和最小。 命名：取代基位置、名称，主链名称。命名：取代基位置、名称，主链名称。常见的烷基常见的烷基(p.53)！ 正正丙丙基基 仲丁基仲丁基 异丁基异丁基 叔丁基叔丁基异
4、异丙丙基基常见的烷基常见的烷基npropyl(n-Pr)isopropyl(iso-Pr)secbutyl(sec-Bu)isobutyl(iso-Bu)tertbutyl(tert-Bu)注意：相同取代基数目合并，位置一一标明。不同取代基，注意：相同取代基数目合并，位置一一标明。不同取代基， “小前大后小前大后”(p.54小的取代基具有较小的编号小的取代基具有较小的编号)2,2,4,4- -四甲基戊烷四甲基戊烷2,2,4,4-tetramethylpentane2,3,5三甲基三甲基4丙基庚烷丙基庚烷2,3,5-trimethyl-4-propylheptane讨论讨论:常见烷基的大小次序：
5、常见烷基的大小次序：异丙基异丙基异丁基异丁基丁基丁基丙基丙基乙基乙基甲基甲基5甲基甲基3,3二乙基二乙基6异丙基壬烷异丙基壬烷3,3-diethyl-5-methyl-6-isopropylnonane写出化合物的名称，并指出各碳原子类型。写出化合物的名称，并指出各碳原子类型。1111112222223334讨论讨论(p.54问题问题4-1 1)(1)2,4-二甲基二甲基-3-乙基戊烷乙基戊烷(2)2,2,5,5-四甲基已烷四甲基已烷111111122233344三、烷烃的构象异构三、烷烃的构象异构（一）乙烷的构象（一）乙烷的构象构象构象(conformation)：由于围绕由于围绕 键键轴旋
6、转而产生的分子键键轴旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列方式。中原子或基团在空间的不同排列方式。两种典型构象：交叉式两种典型构象：交叉式(staggered)、重叠式、重叠式(eclipsed)表示方法：锯架式表示方法：锯架式(sawhorseformula)、Newman投影式投影式锯架式：锯架式：从分子模型的侧面观察分子立体结构的表达方式从分子模型的侧面观察分子立体结构的表达方式用实线表示价键，省略用实线表示价键，省略C原子。能直接反映原子。能直接反映C和和H在空间的排列在空间的排列Newman投影式：投影式：沿着沿着C-C键轴观察分子模型所得的平面表达方式键轴观察分子模型所得的平
7、面表达方式用圆圈表示离观察者远的用圆圈表示离观察者远的C原子；从圆圈中心伸出三条直线，原子；从圆圈中心伸出三条直线，表示离观察者近的表示离观察者近的C原子上的价键，圆周向外伸出三条短线原子上的价键，圆周向外伸出三条短线表示离观察者远的表示离观察者远的C原子上的价键。原子上的价键。交交 叉叉 式式重重 叠叠 式式Newmanprojectionformulasawhorseformula稳定性：稳定性：交叉式交叉式重叠式重叠式HHHHHHHHHHHH（二）正丁烷的构象（二）正丁烷的构象部部分分重重叠叠式式全全重重叠叠式式对位对位交叉交叉式式邻邻位位交交叉叉式式稳定性：对位交叉式稳定性：对位交叉式
8、 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(p.57)4-2用用Newman投影式表示正丁烷投影式表示正丁烷以以C1C2键为轴旋转的典型构象式，并指出优势构象。键为轴旋转的典型构象式，并指出优势构象。许多药物分子的构象异构与药物生物活性密许多药物分子的构象异构与药物生物活性密切相关，药物受体一般只与药物多种构象中切相关，药物受体一般只与药物多种构象中的一种结合，这种构象称为的一种结合，这种构象称为药效构象药效构象。交叉式交叉式重叠式重叠式优势构象优势构象多巴胺多巴胺（抗震颤麻痹药物）的（抗震颤麻痹药物）的药效构象药效构象是是对位交叉式对位交叉式！正烷烃的沸点随碳原子数的增多
9、呈现出有规律的升高；正烷烃的沸点随碳原子数的增多呈现出有规律的升高；四、烷烃的物理性质四、烷烃的物理性质物态、沸点、熔点、溶解度等的变化规律。物态、沸点、熔点、溶解度等的变化规律。五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质（二）卤代反应（二）卤代反应(halogenationreaction)：（一）稳定性（一）稳定性同碳原子数的烷烃，支链越多，沸点越低。同碳原子数的烷烃，支链越多，沸点越低。具有高度的化学稳定性具有高度的化学稳定性室温下不与强酸、强碱、强氧化剂或强还原剂发生反应；室温下不与强酸、强碱、强氧化剂或强还原剂发生反应；常用作溶剂和药物基质。常用作溶剂和药物基质。烷烃分子中的氢原子被卤素原
10、子取代的反应烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代的反应1.卤代反应的机制卤代反应的机制自由基的链反应（自由基的链反应（freeradicalchainreaction）, ,分为三个阶段分为三个阶段（1）链引发）链引发(chaininitiatingstep)：（2）链增长）链增长(chainpropagatingstep)：（3）链终止链终止(chainterminatingstep)：2.烷烃卤代反应的取向烷烃卤代反应的取向氯代反应：氯代反应： 3H、2H、1H的相对反应活性比为的相对反应活性比为15:4:1丙烷和异丁烷的一卤代反应丙烷和异丁烷的一卤代反应(比较氯代和溴代反应的比较氯代和溴代反
11、应的温度、温度、一卤代物的一卤代物的产率产率)光照光照25光照光照25(43%)(57%)(37%)(63%)一溴代反应一溴代反应氯代反应：氯代反应： 3H、2H、1H的相对反应活性比为的相对反应活性比为15:4:1溴代反应：溴代反应： 3H、2H、1H的相对反应活性为的相对反应活性为很大；很大；97:1问题：问题：在由下列指定化合物合成相应卤代烷时，应选用在由下列指定化合物合成相应卤代烷时，应选用Cl2还是还是Br2？光照光照127光照光照127(3%)(97%)(痕量痕量)(99%)由反应温度，由反应温度，取代活性：氯代取代活性：氯代溴代溴代由不同氢原子的相对活性数据，由不同氢原子的相对活
12、性数据，取代选择性：溴代取代选择性：溴代氯代氯代（三）反应活性及自由基相对稳定性（三）反应活性及自由基相对稳定性1. . 卤素的活性顺序：卤素的活性顺序： F2 Cl2 Br2 I22. . 叔氢（叔氢（3H） 仲氢仲氢( (2H) ) 伯氢伯氢( (1H) )3.相对相对稳定性：稳定性：（游离基中碳为（游离基中碳为sp2 杂化杂化) )(1)用用Cl2或或Br2均可，但氯代反应的活性较高。均可，但氯代反应的活性较高。(2)用用Br2。因溴代反应的选择性较高。因溴代反应的选择性较高。甲基自由基甲基自由基的结构的结构叔碳自由基叔碳自由基 仲碳自由基仲碳自由基 伯碳自由基伯碳自由基 甲基自由基甲基
13、自由基) )第二节第二节 环烷烃环烷烃一、一、环烷烃的分类和命名环烷烃的分类和命名（一）环烷烃的分类（一）环烷烃的分类小环（小环（3-4碳）碳）单环环烷烃单环环烷烃常见环（常见环（5-6碳）碳）中环（中环（7-12碳）碳）环烷烃环烷烃大环（大环（12以上碳）以上碳）双环及多环环烷烃双环及多环环烷烃（二）单环环烷烃的命名（二）单环环烷烃的命名环丙烷环丙烷环丁烷环丁烷环戊烷环戊烷环己烷环己烷环庚烷环庚烷环辛烷环辛烷1-甲基甲基-4-异丙基环己烷异丙基环己烷乙基环戊烷乙基环戊烷1-环丁基丁烷环丁基丁烷1-环丙基环丙基-3-环戊基丙烷环戊基丙烷1-甲基甲基-3-环丙基环戊烷环丙基环戊烷二、环烷烃的结构
14、与稳定性二、环烷烃的结构与稳定性（一）环烷烃二取代物的顺反异构（一）环烷烃二取代物的顺反异构由于碳环的由于碳环的CC单键不能自由旋转，导致分子中的原子或原子单键不能自由旋转，导致分子中的原子或原子团在空间的排列方式不同而产生的立体异构。团在空间的排列方式不同而产生的立体异构。产生条件：产生条件： 环上的两个碳原子各连有一个取代基环上的两个碳原子各连有一个取代基命名规则：命名规则：两个取代基位于环平面同侧，称为顺式异构体两个取代基位于环平面同侧，称为顺式异构体(cis-isomer)两个取代基位于环平面异侧，称为反式异构体两个取代基位于环平面异侧，称为反式异构体(trans-isomer)顺顺-
15、 -1- -甲基甲基- -3- -乙基环已烷乙基环已烷反反- -1- -甲基甲基- -3- -乙基环已烷乙基环已烷（二）环丙烷分子结构（二）环丙烷分子结构原子间形成弯曲键原子间形成弯曲键( (香蕉键香蕉键) )（三）环烷烃的稳定性（三）环烷烃的稳定性稳定性顺序：稳定性顺序：三元环三元环 四元环四元环 五元环五元环 (1)顺顺-1,2-二甲基环已烷二甲基环已烷（1）（2）相对稳定性：相对稳定性：(2)反反-1,4-二甲基环已烷二甲基环已烷(1)顺顺-1,2-二甲基环已烷二甲基环已烷问题：问题：是否所有二甲基环已烷的优势构象均为反式呢？是否所有二甲基环已烷的优势构象均为反式呢？讨论讨论4-3分析分析1,3-二甲基环已烷构象，二甲基环已烷构象，并由大到小排列各构象异构体的相对稳定性并由大到小排列各构象异构体的相对稳定性讨论讨论4-31,3-二甲基环已烷构象分析二甲基环已烷构象分析顺式顺式反式反式(1)(2)(3)(4)相对稳定性：相对稳定性：(1)顺顺-1,3-二甲基环已烷二甲基环已烷(3)反反-1,3-二甲基环已烷二甲基环已烷=(4)反反-1,3-二甲基环已烷二甲基环已烷(2)顺顺-1,3-二甲基环已烷二甲基环已烷作业：作业：p66、67：4（2、4、6）、）、5（2、4）、）、11、13
