有机化学：第二章 饱和烃.ppt

第二章第二章 饱和烃饱和烃 （（saturated hydrocarbon）） 重重 点点 1.烷烃的结构烷烃的结构 2.烷基的命名烷基的命名 3.烷烃的自由基取代反应及自由基的稳定性烷烃的自由基取代反应及自由基的稳定性 4.烷烃和环烷烃的构象烷烃和环烷烃的构象 5.环丙烷的化学性质环丙烷的化学性质烃烃: 由由碳碳和和氢氢两两种种元元素素组组成成的的化化合合物物称称为为碳碳氢氢化合物，简称烃化合物，简称烃饱和烃饱和烃：： 碳碳原原子子之之间间均均以以共共价价单单键键连连接接外外，，其其他他价价键均与氢原子连接键均与氢原子连接 第一节第一节 烷烷 烃烃（（alkane））一、烷烃的通式、结构和同系列一、烷烃的通式、结构和同系列 1、、 通通 式：式：C n H 2n+2 2、烷烃的结构、烷烃的结构说明说明：（：（1））σ键重叠程度大，牢固，可自由旋转重叠程度大，牢固，可自由旋转。

　　　（　　　（2）） sp3杂化正四面体杂化正四面体 ，轨道之间距离最远，排，轨道之间距离最远，排　　　　　　　　斥斥力力最最小小，，键键角角: 109º28 ′′, 键键长长: C-C 0.154nm , 　　　　　　　　C-H : 0.109nm3、、同系列同系列4、同系物、同系物 二、烷烃的构造异构与命名二、烷烃的构造异构与命名 (一一)烷烃的构造异构烷烃的构造异构 碳链异构碳链异构 构造异构构造异构 位置异构位置异构 同分异构同分异构 官能团异构官能团异构 O 互变异构互变异构 CH2=CH CH3-C-H OH 顺反异构顺反异构 构型构型 立体异构立体异构 对映异构对映异构 构象构象  1.　烷烃的碳链异构体　烷烃的碳链异构体 正戊烷正戊烷 异异戊烷戊烷 新新戊烷戊烷 2、碳链异构中不同结构名称的形容词碳链异构中不同结构名称的形容词 正、异、新、伯、仲、叔、季正、异、新、伯、仲、叔、季 “正正” : 指直链烃及官能团位于直链烃末端的化合物指直链烃及官能团位于直链烃末端的化合物 “异异” : “新新”: 新戊烷新戊烷 新己烷新己烷 “伯、仲、叔、季伯、仲、叔、季” 伯碳原子伯碳原子 (一级碳原子一级碳原子) 1o , 仲碳原子仲碳原子 (二级碳原子二级碳原子) 2o 叔碳原子叔碳原子 (三级碳原子三级碳原子) 3o , 季碳原子季碳原子 (四级碳原子四级碳原子) 4o 说明：说明：根据氢原子连结碳不同分别有伯氢原子、仲氢原子、根据氢原子连结碳不同分别有伯氢原子、仲氢原子、 叔氢原子。

叔氢原子 （二）烷烃的命名（二）烷烃的命名 三种命名法：三种命名法： 　　　　俗俗 名：名： 醋酸、柠檬酸、胆固醇、吗啡、水杨酸等醋酸、柠檬酸、胆固醇、吗啡、水杨酸等 普通命名法：普通命名法： 适用于简单的有机化合物适用于简单的有机化合物 系统命名法：系统命名法： 称称(IUPAC)命名法，命名法， （（国际纯粹与应用化学协会国际纯粹与应用化学协会））1892年于日内瓦）年于日内瓦）　1 1 、直链烷烃的命名、直链烷烃的命名 　　CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 十二烷十二烷　　烃基的结构与命名：烃基的结构与命名： 异丙基异丙基 　　　　　　 仲丁基仲丁基 异丁基异丁基 　　　叔丁基　　　叔丁基2 2、支链烷烃的命名、支链烷烃的命名（（1）主链择定）主链择定 * 最长链最长链 *侧链最多的最长链侧链最多的最长链 * 侧链最低位次的最长链侧链最低位次的最长链（（2）烷烃的位次编号）烷烃的位次编号 选择使取代基具有选择使取代基具有“最低系列最低系列”的位次编号的位次编号（（3）） 确定烷烃的名称确定烷烃的名称 　　　　　　　　　　 3-甲基甲基-4-乙基己烷乙基己烷 3,3-二甲基戊烷二甲基戊烷例如: 4-甲基甲基-3-乙基庚烷乙基庚烷 3,4-二甲基二甲基-5-乙基庚烷乙基庚烷 　普通命名法与系统命名法的区别：　普通命名法与系统命名法的区别： 正丁烷正丁烷 异丁烷异丁烷 2 - 甲基丙烷甲基丙烷 新戊烷新戊烷 新己烷新己烷 2,2 - 二甲基丙烷二甲基丙烷 2,2 - 二甲基丁烷二甲基丁烷 三、乙烷和丁烷的构象三、乙烷和丁烷的构象（（conformation））　（一）乙烷的构象　（一）乙烷的构象 排斥力排斥力 分子能量分子能量 稳定性稳定性 重叠式构象重叠式构象 最大最大 最大最大 最不稳定最不稳定交叉式构象交叉式构象 最小最小 最小最小 最稳定最稳定 乙烷的构象(斯陶特分子模型)　　构象式：构象式： 分子构象的表达方式称为构象式。

分子构象的表达方式称为构象式 锯架式锯架式 钮曼投影式钮曼投影式(Newman) 说说 明明 ：：１１ 、、 乙乙 烷烷 分分 子子 有有 无无 数数 个个 构构 象象 ，， 但但 只只 有有 两两 个个 极极 限限 构构 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　象，其能量差象，其能量差:12.6KJ·mol-1　　　　　　　　　　２２、、室室温温下下，，分分子子间间的的碰碰撞撞能能提提供供83.883.8 KJ·mol-1在在室室温温下下 乙乙烷烷分分子子主主要要以以比比较较稳稳定定的的交交叉叉式式构构象象存存在在乙乙烷分子是各种构象异构体的动态平衡混合体烷分子是各种构象异构体的动态平衡混合体(二二)丁烷的构象丁烷的构象 　　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 　　　　说明：说明：１、四种典型的极限构象。

１、四种典型的极限构象　　　　　２、稳定性大小顺序　　　　　２、稳定性大小顺序 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 (优势构象优势构象) (三三) 直链烷烃的构象直链烷烃的构象 说明说明：： 优势构象是能量最低的优势构象是能量最低的对位对位交叉式、交叉式、 碳链以锯齿碳链以锯齿形排列 四、烷烃的物理性质四、烷烃的物理性质 ( (阅读阅读) ) 五、烷烃的化学性质五、烷烃的化学性质（一）烷烃的卤代反应（一）烷烃的卤代反应 说说明明：：1、、光光照照或或高高温温作作用用下下，，发发生生共共价价键键均均裂裂的的自自　　由基取代反应由基取代反应 2、反应范围是、反应范围是SP3杂化的碳原子上氢的反应杂化的碳原子上氢的反应 3、反应活性顺序为：、反应活性顺序为：F2 > C12 > Br2 > I2 4、、 Br2具有高选择性。

具有高选择性（（二）甲烷卤代反应的反应热二）甲烷卤代反应的反应热 (了解) 根据单键均键的解离能数据计算根据单键均键的解离能数据计算（三）甲烷卤代反应的机理（三）甲烷卤代反应的机理　机理；反应物转变成产物所经历的具体途径　机理；反应物转变成产物所经历的具体途径1）链引发）链引发 C1－－C1键发生均裂（产生氯自由基键发生均裂（产生氯自由基C1· ）） （（2））键增长（链传递）键增长（链传递）  （（3）链终止）链终止 自由基互相结合、生成稳定的分子、链传递终止自由基互相结合、生成稳定的分子、链传递终止（四）烷基自由基稳定性与多碳烷烃卤代反应的取向（四）烷基自由基稳定性与多碳烷烃卤代反应的取向　　 　　　　1.烷基自由基的稳定性烷基自由基的稳定性 说说明明：：（（1））光光谱谱分分析析证证实实自自由由基基（（free radical））的的结结构构特特点：　点：　 C是是sp2杂化 　　　（　　　（2）自由基的稳定顺序为）自由基的稳定顺序为: 叔碳自由基＞仲碳自由基＞伯碳自由基＞叔碳自由基＞仲碳自由基＞伯碳自由基＞ ·CH3 　　（（3））原原因因：：生生成成所所需需能能量量越越低低，，越越容容易易形形成成，，也也越越稳稳　　　　定。

定 　　2. 多碳烷烃卤代反应的取向多碳烷烃卤代反应的取向 在常温下，在常温下， 氯代反应的相对活性比为：氯代反应的相对活性比为： 叔氢叔氢 : 仲氢仲氢 : 伯氢原子伯氢原子 = 5 : 4 : 1 加热至此加热至此127 ，溴代反应的相对活性比为：，溴代反应的相对活性比为： 叔氢叔氢 : 仲氢仲氢 : 伯氢原子伯氢原子 = 1600 : 82 : 1 说明说明: １、氢的反应的相对活性顺序１、氢的反应的相对活性顺序 　　叔氢　　叔氢 > 仲氢仲氢 > 伯氢原子伯氢原子　　　　　２、主要产物有相对活性和反应几率决定　　　　　２、主要产物有相对活性和反应几率决定　　　　　３、溴代具有高选择性，主要产物只由相对活性　　　　　３、溴代具有高选择性，主要产物只由相对活性　　　　　　　决定　　　　　　　决定3．机体内的有机自由基与活性氧．机体内的有机自由基与活性氧 (了解了解) 活性氧：活性氧： 超氧负离自由基超氧负离自由基 单线态氧单线态氧 ｜｜O2 过氧化氢过氧化氢 H2O2 羟基自由基羟基自由基 ·OH 它们的衍生物含氧有机自由基它们的衍生物含氧有机自由基 RO· 有机过氧化物自由基有机过氧化物自由基 ROO· 过氧化物过氧化物 ROOH 在生理状态下、机体要不断产生并不断清除自由基。

在生理状态下、机体要不断产生并不断清除自由基 益处：（杀菌、前列腺素合成）益处：（杀菌、前列腺素合成） 毒性：活化致癌物质毒性：活化致癌物质 六、重要的烷烃六、重要的烷烃 1.石油石油 醚醚 低级烷烃混合物低级烷烃混合物,重要有机溶剂重要有机溶剂 2.液体石蜡（液体石蜡（ 18～～24个个 C））支链支链 烷烃混合物烷烃混合物,透明液体透明液体,在体内不吸收在体内不吸收, 用作肠道润滑的腹泻剂用作肠道润滑的腹泻剂. 3.凡士林（凡士林（ 18～～22个个 C））直链直链 软膏状半固体软膏状半固体,不被皮肤吸收不被皮肤吸收, 用作软膏类药物基质用作软膏类药物基质 4、、洋洋白白菜菜（（二二十十九九烷烷））、、雌雌虎虎娥娥分分泌泌的的一一 种种激激素素是是2-甲基十七烷，是甲基十七烷，是“仿生农药仿生农药” 第二节第二节 环烷烃（环烷烃（cycloalkane）） 　　结构与分类　　结构与分类: 单环烃单环烃 螺环烃螺环烃 桥环烃桥环烃 多环烃多环烃 一、单环环烷烃的结构与分类一、单环环烷烃的结构与分类 （小环（小环: 3~4、普通环、普通环: 5~7、中环、中环: 8~11、大环、大环:≧≧ 12）） 二、单环环烷烃的命名二、单环环烷烃的命名 说明说明 ：：　　　　１　　　　１. 根据环内碳原子数根据环内碳原子数,在烷烃名称前加－在烷烃名称前加－“环环”字。

字 　　　２　　　２. 环上有两个以上取代基时、应使环上的取代基位环上有两个以上取代基时、应使环上的取代基位　　　　　次最小　　　　　次最小 　　　３　　　３. 环上有复杂碳链环上有复杂碳链,环作取代基环作取代基 1-甲基甲基-3-异丙基环已烷异丙基环已烷 2-甲基甲基-3-环丙基丁烷环丙基丁烷 ４. 环烷烃的顺反异构体（环烷烃的顺反异构体（cis- trans isomer ）　　　产生顺反异构体的原因：　　　产生顺反异构体的原因：　　１、有阻碍　　１、有阻碍 C－－C 单键自由旋转的因素（单键自由旋转的因素（双键或环）双键或环）　　２、两个碳原子各有两个不同的原子或基团　　２、两个碳原子各有两个不同的原子或基团 顺顺-1,2－二甲基环丙烷－二甲基环丙烷 反反-1,2－二甲基环丙烷－二甲基环丙烷三、单环环烷烃的结构与稳定性三、单环环烷烃的结构与稳定性1、张力学说、张力学说 （（1）环烷烃中环上的碳原子处于同一平面。

环烷烃中环上的碳原子处于同一平面 （（2））C原原子子是是 sp3杂杂化化，， 键键角角为为109º28 ′′，，若若键键角角偏偏离离此数值越大，必将产生较大角张力，环就越不稳定此数值越大，必将产生较大角张力，环就越不稳定 2、近代结、近代结 构理论构理论 （（1）环烷烃中环上的碳原子）环烷烃中环上的碳原子 不一定处于同一平面不一定处于同一平面 （（2））C原子是原子是sp3杂化 （（3）香焦键）香焦键,重叠不充分重叠不充分•环丙烷分子中的C－C σ键 四、环已烷和取代环已烷的构象四、环已烷和取代环已烷的构象 （一）环已烷的构象（一）环已烷的构象 船型构象船型构象: 椅型构象椅型构象: 说明：说明： １、6个直立键个直立键- a键，键， 6个平伏键个平伏键- e键 　　２、优势构象是椅型构象　　２、优势构象是椅型构象 •1•2 （二）一元取代环已烷的构象二）一元取代环已烷的构象 说明：说明：优势构象优势构象 （（1）椅式构象。

椅式构象 （（2）较多的取代基位于）较多的取代基位于 e键键 的构象 （（3）较大的基团位于）较大的基团位于 e键键 的构象 （三）二元取代环已烷的构象三）二元取代环已烷的构象 (ae) (ee) 顺顺-1,4－二甲基环已烷－二甲基环已烷 反反-1,4－二甲基环已烷－二甲基环已烷五、环烷烃的物理性质（阅读）五、环烷烃的物理性质（阅读）六、环烷烃的化学性质六、环烷烃的化学性质（一）自由基取代反应（一）自由基取代反应 说明：说明：一般环烷烃一般环烷烃化学性质稳定，主要发生自由基取代反应化学性质稳定，主要发生自由基取代反应二）小环环烷烃的加成反应（二）小环环烷烃的加成反应 （（3~4环）环） 1、加氢、加氢2、加卤素、加卤素说说明明：：只只有有环环丙丙烷烷可可使使溴溴水水腿腿色色，，但但不不与与KMnO4反反应应 (区分小环烃和烯烃区分小环烃和烯烃) 3、加卤化氢、加卤化氢 说明：说明：开环在开环在H最多和最多和H最少的最少的C-C处，处，H加在加在H多的多的C上。

上七、重要的环烷烃（了解）七、重要的环烷烃（了解） 十氢化萘十氢化萘 顺顺-十氢化萘十氢化萘 反反-十氢化萘十氢化萘。