第二章烷烴和環(huán)烷烴

第二章烷烴和環(huán)烷烴AlkanesandCycloalkanes

烴（Hydrocarbons）

脂肪族（Aliphatic）芳香族（Aromatic)烷烴（Alkanes)

烯烴(alkenes)

炔烴(alkynes)

環(huán)烷烴

(Cyclicalkanes)第一節(jié)烷烴(Alkanes)一、同系列和構造異構

1、烷烴的同系列和同系物

2、構造異構：具有相同分子式，僅由于組成分子的原子間連接順序和方式不同引起的同分異構現(xiàn)象。烷烴：碳架異構

3、碳原子和氫原子的分類1：與一個碳相連，伯（primary）碳原子，或一級碳（1°）4：與二個碳相連，仲（secondary）碳原子

，或二級碳（2°）3：與三個碳相連，叔(tertiary)碳原子，或三級碳（3°）2：與四個碳相連，季（quaternary）碳原子,或四級碳（4°）

二、命名1、普通命名法

1～10個碳：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬和癸表示

11個碳以上：十一烷，十二烷…

異（iso）新（neo）CH4甲烷methaneC7H16庚烷heptaneC2H6乙烷ethaneC8H18辛烷ocaneC3H8丙烷propaneC9H20壬烷noaneC4H10丁烷butaneC10H22癸烷decaneC5H12戊烷pentaneC11H24十一烷undecaneC6H14已烷hexaneC12H26十二烷dodecane母體名稱：CH3CH2CH2—正丙基n-propyln-Pr

異丙基iso-propyli-PrCH3CH2CH2CH2—正丁基n-butyln-Bu

仲丁基sec-butyls-Bu(CH3)2CHCH2—異丁基iso-butyli-Bu(CH3)3C—叔丁基tert-butylt-Bu取代基名稱：CH3─甲基methylMeCH3CH2─乙基ethylEt2、系統(tǒng)命名法（IUPAC）

InternationalUnionofPureandAppliedChemistry

（1）選主鏈：選擇烷烴分子中最長的連續(xù)碳鏈作為主鏈，按其碳原子數(shù)稱某烷。（2）編號：從靠近取代基一端開始，用阿拉伯數(shù)字對主鏈碳原子依次編號。（3）取代基書寫：相同取代基合并，用漢字表明數(shù)目；不同取代基按“次序規(guī)則”排列，優(yōu)先基團在后。

（英文按字母順序排列）（4）分子中有幾種等長碳鏈可選擇時，應選擇含取代基多的碳鏈為主鏈

（5）復雜取代基的命名3，8－二甲基－4－乙基－5－丙基十一烷A：3，6－二甲基－4－異丁基庚烷B：2，6－二甲基－4－仲丁基庚烷C：2，5－二甲基－4－異丁基庚烷2，10－二甲基－7－（1，2－二甲基丙基）十二烷三、烷烴的結構

楔線式棒球模型斯陶特模型sp3雜化軌道基態(tài)激發(fā)態(tài)σ鍵的特點：（1）軸向重疊，重疊程度大，較牢固，（2）可自由旋轉，不改變重疊程度。四、否構象慨（Co蛇nf遮or霜ma杏ti彩on）圍繞σ鍵旋偵轉所誤產生咱的分漠子的飲各種粘立體辮形象不同煌構象嶺稱構敲象異傅構體午（co于nf腐or租ma齒ti艘on筋al嘗i參so感me侍rs鍬or賄co弄nf病or羅me紐奉rs）（一吧）乙引烷的困構象楔線耍式鋸架共式紐曼成投影似式交叉閘式蒙重疊伍式扭轉妄張力(t開or儲si約on鳳al氧s趨tr該ai論n)優(yōu)勢飾構象俊：交氧叉式丁烷濟的構滲象：全重諸疊丙鄰位搶交叉余部短分重敲疊賤對浮位交幼叉潛部分脆重疊臉鄰賞位交五叉濫全袋重疊穩(wěn)定囑性：廳對位裕交叉邁式>鄰位吩交叉翅式>部分傷重疊盯式>全重蝦疊式優(yōu)勢料構象妥：對傘位交難叉式五、成物理擴性質分子遮鍵作弓用力耐（In閃te復rm橫ol搬ec役ul敲ar竊fo霸rc想e）1、偶璃極－芽偶極伸（di筆po見le汗-d挽ip棄ol絕e）相淘互作扎用2、范叼德華賭力（Va肝n輩de野r懶w差aa五ls）3、氫輸鍵（Hy遇dr獎og摟en頓bo扒nd）有機怖化合遣物的臣物理間性質取決排于它剪們的結構和分凡子間貌的作用斥力烷烴閑分子竟間作窯用力崖主要豆是范德互華力1、沸誦點（bo繼il民in題g泡p駕oi抽nt）直鏈佳烷烴煉的沸贊點隨壘分子均中碳泉原子訊數(shù)增袍加而北增高。同分峽異構蓬體中寨，含域直鏈嘴的異搏構體謝比含破支鏈烈的異構體灶沸點壓高，理支鏈頌越多趁，沸闖點越蛾低芹。2、熔樹點（me藝lt眉in后g屬p帖oi囑nt）直鏈得烷烴偶熔點孤隨分抵子量優(yōu)的增綢加而片升高跌。同分悉異構擠體中狂，含遣直鏈失的異耗構體笑比含墓支鏈網(wǎng)的異構體圓熔點擾低，狠支鏈捧越多諸，分鏈子越闖對稱駐，分坦子在超晶格中的符排列你越緊釋密，料熔點借越高久。3、密暈度（de櫻ns旋it騰y）烷烴免的密眾度均礦小于1。4、溶海解性（so啦lu茫bi醫(yī)li釀ty）不溶雁于極茫性的睡水，雷溶于付低極細性的硬有機廳溶劑湖（苯極及四扔氯化翻碳等窮）。六、椒化學公性質1、穩(wěn)騎定性2、氧田化和蠢燃燒3、熱正裂反鄙應4、鹵沈代反鴿應－辛－自含由基謊反應瓣機理甲烷裕的鹵辰代反謙應矩（氯代和溴代反應濟）甲烷給的氯矩代反斯應反應廣特點:(1繼)反應鈔需光杏照或敬加熱碰。(2稅)光照幼時吸爸收一雕個光哥子可泊產生債幾千際個氯柴甲烷紙（反安應有潑引發(fā)同過程出）。(3汽)有O2存在炸時反糠應延蒼遲，墻過后僚正常價。延兆遲時棕間與O2量有恒關。甲烷熔與其蝕它鹵巡壽素的柄反應反應勻速率:F2>魂Cl2>凍Br2>準I2（不女反應穿）F2：反應暗過分參劇烈殊、較壯難控稈制Cl2：正妥常（勒常溫剛下可襲發(fā)生垮反應容）Br2：稍逼慢（澡加熱順下可凍發(fā)生幟反應閘）I2：不反望應。狡即使這反應,其逆面反應蛋易進蘆行主要腔討論洲的內菠容甲烷母的鹵約代反鋼應機妥理（散反應禁機制罩，反狠應歷嘆程）（Re題ac然ti演on靈M枕ac岔ha暮ni挑sm）什么模是反揀應機叮理：反應晌機理紙是對莖反應紗過程至的詳刷細描暖述，控應解罪釋以疏下問隊題：

反應條件起什么作用？決速步驟是哪一步？副產物是如何生成的？

反應是如何開始的？產物生成的合理途徑？經過了什么中間體？研究胡反應駱機理美的意全義：了解搬影響泥反應毫的各柏種因窗素，歇最大失限度榮地提吃高反旅應的拌產率燥。發(fā)現(xiàn)傻反應詞的一緣瑞些規(guī)辱律，駕指導造研究培的深掛入。甲烷揭的鹵釣代機覽理——自由熟基取擱代機詠理機理腎需要是解釋賞的幾弊個主公要問卻題：光或上加熱歡的作脊用反應獎的鏈現(xiàn)尚象（為擊何光迫照時鍵，吸傲收一撒個光轟子可岔產生休幾千炒個CH3X？）有O2時反慎應的延遲孩現(xiàn)象反應百速率場：氯代>溴代產物CH3X和HX生成的合理途徑甲烷的的氯代反應豬過程命分析接下頁氯自籠由基甲基自由基重復接上頁接上曲頁自由疏基完祖全消況失，粥反應頸終止甲烷警鹵代凱機理致的循類環(huán)表蓋達式循環(huán)引發(fā)產物產物自由基中間體機理恥應解占釋的擋實驗甘現(xiàn)象O2存在木時有延遲吃現(xiàn)象反應描速率恢：氯代>溴代產物反的生塘成光或冷加熱杜的作夸用鏈現(xiàn)院象甲基頑自由瞞基的盡結構O2存在育時反和應的溫延遲翁現(xiàn)象O2：自由強基抑刺制劑作業(yè)習題熄（P7持4）：2,譜6,劑8,甜13學習炕指導歐習題春（P1綁4）：1，5,蕉6風,翼9,絮1京0,瘋1按1,險1版2機理兆的決找速步誰驟（以形氯代撤為例崗）DH(反應熱)+7.5kJ/mol吸熱－112.9kJ/mol放熱決速塔步驟甲烷奪氯代掉的勢吧能變勁化圖過渡囑態(tài):勢能爆最高尋處的印原子規(guī)排列列，Ea：活驕化能悶（ac輩ti窗va賄ti初on茂e仙ne肢rg神y）；DH:反應荷熱過渡辰態(tài)(Tr楚an牲si撫t(yī)i茄on療S豪ta致te)理論在化囑學反專應中石，反頃應物龜相互襖接近下，總媽是先指達到村一勢到能最蒙高點饑（活化披能，相型應結襖構稱校為過渡小態(tài)），鑼然后效再轉尺變?yōu)槟a物稈。例：專機理晴步驟(2噸)過渡莫態(tài)勢能寇增加勢能珠降低過渡態(tài)：反應物轉變?yōu)楫a物的中間狀態(tài)，（推測的）勢能最高處的原子排列，壽命=0，無法測得。中間體：反應中生成的壽命較短的分子、離子或自由基，中間體

一般很活潑，但可通過實驗方法觀察到。對比勢能原最高氯代于和溴掉代反心應速化率的奪差別——決速襖步驟表速率耕的差鉆別氯代溴代其它教烷烴寺的鹵薦代反伙應（浮一鹵洗代）反應瞇通式機理嚷通式烷烴蘇鹵代竹反應荷的選壺擇性聰問題反應熱對不袍同類驢型氫侍的反應矩選擇農性如何?（不戀同類含型氫絞的相對阿反應活估性如何照？）不同警鹵素歉的反應律選擇弊性有何蠅差異?（不趙同鹵赤素的相對菠反應距活性如何?）3oH,趕2oH,男1oH：哪種衰氫易濱被取蒜代？Cl和Br：哪個校鹵素效的選荷擇性雹好？如:氯代反應籍的選室擇性只考決慮氫崇原子嫩的類徒型,忽略泉烷烴凝結構銹的影益響氯代莊選擇玻性（25oC）：3oH屯:暑2oH錄:胡1oH瞞=5.許0:3.錢7:1選擇性：2oH:1oH=3.7:1選擇性：3oH:1oH=5:1選擇性：2oH:1oH=82:1選擇性：3oH:1oH=1600:1溴代胸選擇桿性（12衛(wèi)7oC）：3oH禍:晚2oH懶:雀1oH扮=16披00:82:1溴代反應沫的選繼擇性問題滲：如慚何解埋釋上濕述反控應的腰選擇攝性？

總結：烷烴鹵代反應的選擇性不同鹵素的反應選擇性:溴代>氯代合成上的應用價值：溴代>氯代（反應的選擇性好，可得到較高純度的產物）3oH>2oH>1oH>CH4

(溫度升高，選擇性變差)

鹵代反應中不同類型氫的反應活性自由案基的賀穩(wěn)定菠性與不郵同類意型H的反既應活奇性考慮竄反應目的決擊速步謀驟自由睬基生據(jù)成的份相對惱速度厘決定倆反應獻的選肚擇性自由基穩(wěn)定性：自由基的相對穩(wěn)定性決定反應的選擇性R-H的鍵離解能（DH）2o自由唇基較易涼生成3o自由仿基較易濫生成自由免基的傘相對朱穩(wěn)定著性：3o>2o>1o1o自由搭基較難閉生成1o自由傲基較難蒙生成不同莖類型既自由杯基的載相對說穩(wěn)定夾性鍵離每解能淋（DH）Ha負mm涌on宇d假說與溴亞代和膀氯代剩反應倘選擇械性差盛異Ha喚mm順on奇d關于蕉過渡扶態(tài)結者構的哄假說（第凝二章慣，p6家7）在簡火單的驚一步攻反應承（基顏元反促應）助中，勉該步習過渡縮慧態(tài)的結構育、能獎量與更憐接近縫的那碑邊類既似。氯代反應激選擇佛性的重解釋（以鞋丙烷或反應雹為例貨）放熱放熱割反應,過渡彼態(tài)很島快到揮達，結構姐接近恰同一福起始徒物，差會別小愁，反貢應的紗選擇佛性不宜好溴代反應史選擇該性的負解釋舒（以奮丙烷裙反應疑為例鋪）吸熱乞反應,過渡梅態(tài)到犯達較收晚，繩結構謹接近襖于不碼同的漲生成篇物，甩差別鞋較大也，反年應的輝選擇并性好像。吸熱第二粥節(jié)馬環(huán)載烷來烴Cy殲cl汁oa靈lk停an寬e一、謀分類敢和同攏分異改構同分堤異構二、刊命名命名茶原則馳同烷葡烴，捉要標秀明構句型。趁有順軋反異痕構時母命名姓只用塞順反對不用Z、E。1,佩1-二甲棒基環(huán)高己烷1,閥1-債Di扒me戀th浪yl惑cy跌cl際oh滋ex碑an遍e1,單1-二甲主基-4罵-乙基赴環(huán)己旅烷4-趙Et期hy群l-奔1,馳1-幣di斷me控th娛yl捏cy絕cl洲oh計ex孩an昏e2-環(huán)己合基-2摸-戊烯順-1，3-二甲凱基環(huán)厭戊烷三、隊環(huán)烷償烴的額理化黃性質1.加氫2.加鹵桿素高溫+++室溫3.加鹵虹化氫++或不反鞠應小環(huán)塑（3、4元）承似烯大環(huán)叛（5、6元）岔似烷4.氧化兩劑均不薯反應反應予活性柴：四、答環(huán)烷夠烴的聽結構Ba郊ey獅er張力管學說饒（18捆85年）sp3碳原土子鍵置角應表為10善9。28袍’,任何補與此悉正常倆鍵角賺的偏醉差，皮都會尤引起攝分子施的張零力，遷這種菊張力朝具有葬恢復顆正常邁鍵角去的趨笨勢。勾我們叔把這涌種張吐力叫俱角張?zhí)幜?。只對盲小環(huán)芹適用蝴蝶鑄式信封憶式環(huán)戊厚烷環(huán)丁襲烷五、廈環(huán)己罵烷及趴其取嗚代衍融生物罰的構或象1.環(huán)己包烷的虜構象椅式櫻構象求球棒爆模型船式泰構象角球棒澇模型椅式刻構象船式委構象后：凡與何通過賓分子并中心魔的假燦象垂費直軸印平行保的C—H鍵凡與藏垂直纖軸成10爹9。28跑’的C－H鍵平伏終鍵（e）鍵eq暈ua遺to結ri爸al盼b仗on賴ds直立忙鍵（a）鍵ax送ia許l士bo掌nd猶s直立姜鍵平伏薯鍵sh辭ow狼in說g運bo跨th叫a片xi喘al圖a啦nd壓e秒qu熄at留or姻ia極l炒bo靠nd諷s向上漢（下?。┑膹B碳原豈子有剝一根悉垂直站向上窗（下首）的a鍵，炎另一夸根是包斜向驕下（乎上）e鍵。翻環(huán)熟作用取代保環(huán)己側烷的均構象順－1，4－二鏟甲基砍環(huán)己賞烷反－1，2－二伸甲基直環(huán)己寨烷順－1－甲叨基－3－叔撿丁基鏈環(huán)己服烷反－1－甲私基－3－叔里丁基繼環(huán)己怪烷規(guī)律的：①椅擺式構組象為民穩(wěn)定寺構象,②取代齒環(huán)己境烷中塞取代想基占e鍵多粱的為很優(yōu)勢命構象,③含不鬼同取押代基極時，本體積兵較大慶的處饑于e鍵為蛛優(yōu)勢得構象,④體積梁大的蹲基團切如叔絡丁基病，則性它處策于e的構臥象為貼優(yōu)勢神構象.十氫穿萘的編構象順式榮十氫薦萘笑反式背十氫已萘ee稠合ea稠合第五正章溜立瘋體化樹學基急礎一、晝異構唉體分返類構造殿異構同分灘異構籌體糾構市象異矛構立體等異構饅順飾反異普構構型歇異構對映答異構二、擋對映測異構立體垂異構應體（ST怪ER鑰OI坦SO絲式ME窮RS）對映因異構昂體（En鳴an狐ti猶om帽er客s）鏡像1、自牽然光且，平少面偏講振光什，旋光逃性物弱質，吧左旋鏈體，挎右旋華體旋光剩度，野比旋他光度自然浙光蹄起填偏器驅平匠面偏藥振光樣品忌管中績含非旋踏光性拐物質樣品揉管中淘含旋光羅性物失質2、手帖性分展子，學非手須性分框子如何臉判斷搏？對稱難因素嶺：對恩稱面林、對可稱中攤心手性尊因素再：手滑性碳**3、對性映異陷構體咬的理婚化性棕質4、對冰映異握構體氧構型冊的命隔名（R、S）次序某規(guī)則:（1）原鑄子序填數(shù)的啞大?。?）R優(yōu)先墊于S構型Z優(yōu)先濾于E構型順時滴針(R僵ec導tu枕s)逆時監(jiān)針(S攤in輛is嗎t(yī)e誤r)RS最小席基團貢在背面SR稀or麥S密?RR殼or悠S賢?RR姐or它S碎?5、對戰(zhàn)映異圖構體續(xù)的表缸示方足法－－吃費歇攻爾（Fi羞sc掀he幻玉r）投影棄式Fi應sc隨he塑r投影屑式：CH挽OOHHCH3朝后向前將下尖列化棗合物譜寫成Fi嬸sc撫he彩r投影朗式，聚標明我構型RS三、昏含一沖個C*的手錘性分覽子存在療一對國對映寺異構準體，吸一個浙是右愉旋體唯（d或＋表示團），攻一個示是左陜旋體山（l或－表示晚）。等量墾的d體和l體稱浙外消套旋體域（dl或±表示囑）旋光娃度=吧050％50％下列秤化合危物是伐同一摔化合登物，燙還是渠對映旺體？RRRR襯SRRSSRR四、床含兩迎個手息性碳江的化蓮合物1、兩尺個不峽相同使的手庸性碳I元I秀I戰(zhàn)I冬II薪IV2S夫,3睜S補2R含,3虹R年2S第,3惡R存2R瘋,3垂SI和II看,I誤II和IV籮,兩對階對映舊異構唉體，慎等量歷的I,疫II和等慢量的II刪I,熊IV可組毅成兩懲組外介消旋群體。I和II策I,像I和IV漁,I嶄I和II漆I,枝II和IV是非對婆映體。2、含服有兩策個相唐同的溫手性臭碳I豈II范I績II2R汁,3奇R作2S哀,3夕S棵2憶R,輪3S內消魂旋體(me拒so)酒石梢酸mp尤(℃抱)溶解蓋度(2蹈0℃刊)[g美·(永10恰0紅mL被H2O)盯-1來](+紫)尚17膠0＋12炎1畜47帳.0(-綁)犧1游70－12喜1尚47繳.0me汪so14油0兄0絡12下5.各0(±槐)抄2珍06掏0岡20糟.63、構灘型命但名（1）R/遠S法（2）蘇帝型（th建re圣o）和赤賓型（er雜yt局hr愛o)赤蘚棄糖孕蘇而阿糖NO手性悶分子?對稱舅面ME觀SOYe兼s手性精分子?對映功體內消蘇旋體No手性峰分子?YE旋S手性春分子?寫出這下列壤三式展的關畜系，專并標催明手預性碳芝的構酸型2R圣,3矛R睡2而S,贈3RA和B是非絕對映凡體2S,3SA和C是對衫映體C和B是非還對映燙體五、狂含手舉性軸大化合什物的壓立體蛛化學1.丙二皮烯：sp2sp蹤蝶s沈p21，3位兩萍烯碳H－C－H分別闖處于網(wǎng)兩個鉗互相測垂直疤的平臭面中春，當?shù)醣M烯的閑兩端會碳原壟子各奶連有扒不同趣取代濤基時激，該增化合云物有進一對要對映立異構曉體，吼具有器光學蠻化活蹈性。產生籍條件坡：a