第四章烷烴和環(huán)烷烴五、烷烴的化學(xué)性質(zhì)第一節(jié)烷烴一、烷烴的結(jié)構(gòu)

二、異構(gòu)和命名三、構(gòu)象異構(gòu)四、烷烴的物理性質(zhì)一、脂環(huán)烴分類和命名第二節(jié)環(huán)烷烴二、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性四、環(huán)己烷的構(gòu)象異構(gòu)三、環(huán)烷烴的性質(zhì)烴：只由碳和氫兩種元素組成的化合物(hydrocarbons).鏈烴飽和烴——烷烴脂肪烴脂環(huán)烴（環(huán)烷烴,環(huán)烯烴,環(huán)炔烴）不飽和烴烯烴炔烴環(huán)烴芳香烴苯型芳香烴非苯型芳烴甲烷的比例模型甲烷的棍球模型第一節(jié)烷烴一、烷烴的結(jié)構(gòu)

第二章烷烴和環(huán)烷烴第一節(jié)烷烴(一、結(jié)構(gòu))頭碰頭重疊形成C－Cσ鍵

σ鍵:旋轉(zhuǎn)不影響軌道重疊程度,即σ鍵可沿鍵軸“自由”轉(zhuǎn)動(dòng);重疊程度大,穩(wěn)定性高;鍵的極化度小.碳原子的類型伯碳(1°)：只與1個(gè)其他碳原子直接相連,一級碳原子1°1°1°1°1°2°2°3°4°仲碳(2°)：只與2個(gè)其他碳原子直接相連,二級碳原子叔碳(3°)：與3個(gè)其他碳原子直接相連,三級碳原子季碳(4°)：與4個(gè)其他碳原子直接相連,四級碳原子伯氫(1°H)：伯碳上的H仲氫(2°H)：仲碳上的H叔氫(3°H)：叔碳上的H不同類型的氫反應(yīng)活性不一樣1°1°1°1°1°2°2°3°二、烷烴的構(gòu)造異構(gòu)和命名構(gòu)造：分子中原子間相互連列的次序和方式。構(gòu)造異構(gòu)：分子式相同，分子中原子間相互連接的 次序和方式不同而形成不同化合物的現(xiàn)象。碳鏈異構(gòu)是構(gòu)造異構(gòu)的一種。如戊烷有3種碳鏈異構(gòu)體：正戊烷異戊烷新戊烷上頁下頁首頁(一)普通命名法(習(xí)慣命名法)，適用于簡單的鏈烴。1.按分子中碳原子總數(shù)叫“某烷”?！?0C用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，>10C用十一、十二等中文數(shù)字表示。戊烷戊烷戊烷正異新2.用“正”、“異”、“新”等字區(qū)別同分異構(gòu)體。上頁下頁首頁

烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的原子團(tuán)叫做烴基。脂肪烴基：脂肪烴去掉1個(gè)H所剩下的部分。“R-”

烷基：烷烴分子中去掉一個(gè)氫原子后剩下的部分。

烴基及其命名烴基的名稱由相應(yīng)的烴名確定。當(dāng)烴分子中含有不同類型的氫時(shí),會(huì)出現(xiàn)不同的烴基。上頁下頁首頁Methyl(Me)Ethyl(Et)Propyl(Pr)Isopropyl(i-Pr)甲基 乙基 丙基

異丙基丁基 仲丁基 異丁基 叔丁基Isobutyl(i-Bu)sec-Butyl(s-butyl,s-Bu)tert-Butyl(t-butyl,t-Bu)Butyl(Bu)上頁下頁首頁（二）系統(tǒng)命名法

直連烷烴的系統(tǒng)命名法與普通命名法相同，只是省去“正”字：普通命名：正丁烷正庚烷系統(tǒng)命名：丁烷庚烷

支鏈烷烴可看作是直連烷烴的烷基取代衍生物。系統(tǒng)命名時(shí),主要是確定主鏈及取代基的位次、數(shù)目和名稱。上頁下頁首頁

烷烴系統(tǒng)命名法的要點(diǎn)分為三步：一選二編三配基。1.選母體：碳鏈最長，取代最多2.編號：位次最低(最低系列原則)3.取代基：先小后大(優(yōu)基置后)辛烷3-甲基-5-乙基母體名基名

連字符讀作：位取代基位次2,5-二甲基-3,4-二乙基己烷2,5-二甲基-3-異丙基己烷2,5-二甲基-4-異丙基己烷1235612358126542,5-2甲基3,4-2乙基己烷2,5-甲基-3,4二乙基己烷？？3，4-二異丙基己烷三、烷烴的構(gòu)象異構(gòu)(conformationalisomerism)1.乙烷的構(gòu)象

因單鍵旋轉(zhuǎn)而使分子中原子或基團(tuán)在空間產(chǎn)生不同的排列形象稱為構(gòu)象。每一種空間排列形象就是一種構(gòu)象,因構(gòu)象不同而產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象稱構(gòu)象異構(gòu)。交叉式(Staggered)重疊式(Eclipsed)Newman投影式60°0°上頁下頁首頁

乙烷的重疊式內(nèi)能最高，最不穩(wěn)定，而交叉式內(nèi)能最低，最為穩(wěn)定。這種構(gòu)象稱為優(yōu)勢構(gòu)象。

烷烴分子中只有牢固的C—Cσ鍵和C—Hσ鍵，所以烷烴具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性。室溫下烷烴與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑或強(qiáng)還原劑一般都不發(fā)生反應(yīng)。五、烷烴的化學(xué)性質(zhì)(一)穩(wěn)定性

有機(jī)化合物分子中的氫原子（或其它原子、基團(tuán)）被另一原子或基團(tuán)取代的反應(yīng)稱為取代反應(yīng)。被鹵原子取代叫鹵代(halogenation)。(二)鹵代反應(yīng)動(dòng)畫模擬:甲烷的氯代實(shí)驗(yàn)氯甲烷(Methylchloride)1.甲烷的氯代反應(yīng)

生成的一氯甲烷還會(huì)繼續(xù)被氯代,生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳四種產(chǎn)物的混合物。工業(yè)上把這種混合物作為溶劑使用。CH3-Cl+Cl2——>CH2Cl2+HCl 二氯甲烷CHCl3+Cl2——>CCl4+HCl 四氯化碳CH2Cl2+Cl2——>CHCl3+HCl 三氯甲烷2.甲烷的氯代反應(yīng)機(jī)制

反應(yīng)機(jī)制是對某個(gè)化學(xué)反應(yīng)逐步變化過程的詳細(xì)描述。

烷烴鹵代反應(yīng)是游離基的鏈反應(yīng)(free-radicalchainreaction),其歷程分3步進(jìn)行：①鏈引發(fā)(chain-initiatingstep)：形成自由基。動(dòng)畫模擬:甲烷氯代反應(yīng)機(jī)制

在鏈增長階段,當(dāng)一氯甲烷達(dá)到一定濃度時(shí),氯原子除了同甲烷作用外，也可與一氯甲烷作用，結(jié)果生成二氯甲烷。以同樣方式，可生成氯仿及四氯化碳。Cl·+CH3Cl—>CH2Cl·+HClCH2Cl·+Cl2—>CH2Cl2+Cl·Cl·+CH2Cl2—>CHCl2·+HClCHCl2·+Cl2—>CHCl3+Cl·Cl·+CHCl3—>CCl3·+HClCCl3·+Cl2—>CCl4

+Cl·②鏈增長(chain-propagatingstep)：延續(xù)自由基，形成產(chǎn)物.Cl·+Cl·→Cl:ClCH3·+Cl·→CH3ClCH3·+CH3·→CH3CH3

③鏈終止(chain-terminating step)：消除自由基

加入少量能抑制自由基生成或降低自由基活性的抑制劑可減慢反應(yīng)速度或終止反應(yīng)。甲烷的溴代及其它烷烴的鹵代反應(yīng)機(jī)制與氯代相似。3.烷烴鹵代反應(yīng)的取向

含有不同類型H的烷烴氯代時(shí),可得到不同的氯代烴。55%45%伯氫與仲氫的活性比：

仲氫比伯氫活潑63%37%伯氫與叔氫的活性比：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：室溫下3°、2°、1°氫原子對氯代反應(yīng)的相對活性之比約為5:4:1,并與烷烴的結(jié)構(gòu)基本無關(guān)。氫被溴取代生成一溴代物的反應(yīng)活性,比例關(guān)系：

30H﹕20H﹕10H=1600﹕82﹕1自由基的相對穩(wěn)定性：4.烷烴自由基的構(gòu)型與穩(wěn)定性甲基、異丙基、叔丁基自由基的結(jié)構(gòu)中心碳原子為sp2雜化

生物體內(nèi)的自由基活性氧O2-

OH1O2H2O2

含氧自由基ROROOROOH生物體系主要遇到的是氧自由基，但過多的活性氧自由基就會(huì)有破壞行為，導(dǎo)致人體正常細(xì)胞和組織的損壞，從而引起多種疾病。如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤。此外，外界環(huán)境中的陽光輻射、空氣污染、吸煙、農(nóng)藥等都會(huì)使人體產(chǎn)生更多活性氧自由基，使核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。

環(huán)烴又稱閉鏈烴，為碳骨架成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的一類碳?xì)浠衔?。根?jù)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，又可分為：環(huán)烴脂環(huán)烴(alicyclichydrocarbon)芳香烴(aromatichydrocarbon)——性質(zhì)似脂肪烴單脂環(huán)烴多脂環(huán)烴——性質(zhì)似苯苯型芳香烴非苯型芳香烴第二節(jié)環(huán)烷烴一、脂環(huán)烴的分類和命名

(一)分類單脂環(huán)烴多脂環(huán)烴C3-C4小環(huán)C5-C6普通環(huán)C7-C12中環(huán)C13以上大環(huán)橋環(huán)螺環(huán)根據(jù)環(huán)數(shù)多少分環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷環(huán)己烷環(huán)辛烷以較小數(shù)字表示較小基的位次1-甲基-4-異丙基環(huán)己烷cyclopropane cyclobutanecyclopentanecyclohexanecyclooctane1.單脂環(huán)烴:

在相應(yīng)的烴名前加“環(huán)”字;英文名加詞頭cyclo(二)命名

1-甲基-3-叔丁基環(huán)戊烷當(dāng)環(huán)上有復(fù)雜取代基時(shí)，可將環(huán)作為取代基命名。1-環(huán)丙基丁烷1-Cyclopropylbutane1,3-二環(huán)己基丙烷1,3-Dicyclohexylpropane順-1,3-二甲基環(huán)戊烷反-1,3-二甲基環(huán)戊烷二、環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性1885年,BaeyerAV假定,環(huán)烷烴具有平面正多邊形的結(jié)構(gòu)：60°90°108°120° 128.6135°Bondangle

環(huán)上C－C之間的鍵角偏離正常鍵角109°28′,就會(huì)產(chǎn)生角張力(anglestrain),偏差角越大張力越大,分子越不穩(wěn)定。結(jié)論：三、四元環(huán)為張力環(huán)(strainedrings)

，五元環(huán)為無張力環(huán)，六元環(huán)及其更大的環(huán)也是張力環(huán)。(一)張力學(xué)說

鍵角與軌道的正常夾角有偏差,

造成重疊程度小,

鍵能下降,產(chǎn)生角張力。

由于幾何形狀上的限制，環(huán)丙烷分子雖是平面結(jié)構(gòu)，但成鍵的電子云并不沿軸向重疊,而是形成一種彎曲鍵。香蕉鍵開鏈或較大脂環(huán)化合物中軌道可達(dá)到最大重疊環(huán)丙烷分子中軌道部分重疊脂環(huán)烴的穩(wěn)定性順序(由小到大)：三元環(huán)<四元環(huán)<五元