1、第二章第二章 烷烃和环烷烃烷烃和环烷烃本章重点本章重点：F 掌握烷烃和环烷烃的结构、异构现象；命名原则；化学性质。F 熟悉自由基反应机理。F 了解烃的来源及医学上的应用。英文词汇：英文词汇：18 C烷烃，14 C烷基，n-,iso-,neo-,di-,tri-,tetra-,alkane,cycloalkane,aliphatic hydrocarbon,aromatic hydrocarbon,alicyclic hydrocarbon,isomerism,conformation,free radical chain reaction,substitution reaction,addit
2、ion reaction.仅含C、H两种元素的化合物碳氢化合物，简称烃。hydrocarbon烃脂肪烃aliphatic hydrocarbon饱和烃烷烃 alkane不饱和烃脂环烃 alicyclic hydrocarbon芳香烃aromatic hydrocarbon苯型芳香烃非苯型芳香烃烯烃炔烃链烃环烃第一节第一节 烷烃烷烃 Alkane一、烷烃的结构 结构特征：C为sp3杂化，各原子间以单键相连（键）。如：键角10928，具有正四面体构型。由于C上所连基团不同，键角有所变化，但也接近10928。CHHHHsp3-sCH4,甲烷sp3-sCH3CH3,CHHHCHHHsp3-sp3乙烷烷
3、烃分子组成可用通式CnH2n+2表示。键的特点：键能大，极化度小，稳定，且成键原子可绕键轴旋转。导致烷烃化学性质稳定，且具有特殊异构现象构象异构。碳原子的类型：伯碳 1；仲碳 2；叔碳 3；季碳 4。（伯氢）（仲氢）（叔氢）练习：P20 问题2-2CH3CH2CCH2CH2CH2CH3CH3CH321答案：二、烷烃的命名1.普通命名法CH4 甲烷 methane，C2H6 乙烷 ethane，C3H8 丙烷 propane，C4H10 丁烷 butane，C5H12 戊烷 pentane，C6H14 己烷 hexane，C7H16 庚烷 heptane，C8H18 辛烷 octane。直链：前
4、加“正”或“n-”，也可省略。含“CH3CH(CH3)”端基，无其他支链，前加“异”或“iso-”。含“CH3C(CH3)2”端基，无其他支链，前加“新”或“neo-”。例如：CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3（正）戊烷 异戊烷 新戊烷 n-Pentane Isopentane Neopentane二、系统命名法对于复杂烷烃需用系统命名法。烃基烃分子去掉一个H；烷基烷烃去掉一个H。常见的烷基见书上 P22，其中14C 烷基英文名称要记住（词尾“ane”改为“yl”。基团数目分别用“di、tri、tetra”表示二、三、四个。原则：主链选最长；侧
5、链当作基；编号近侧链；基位注在前。CH3CHCH2CH2CHCH2CH2CH3CH2CH3CH2CH3CH3CH2CHCHCH3CH2CHCH3CH3CH3（*注：注：CH3、CH2CH3位位次相同，小基先写。）次相同，小基先写。）4-甲基-6-乙基壬烷6-ethyl-4-methylnonane（*英文命名，基团按字母英文命名，基团按字母顺序先后列出。）顺序先后列出。）（*两条相同主链，选含取代基多的；如相同两条相同主链，选含取代基多的；如相同取代基位次相同，则使第三取代基位次最取代基位次相同，则使第三取代基位次最小。）小。）2,5-二甲基-3-乙基己烷3-ethyl-2,5-dimethy
6、lhexane练习：P24 问题2-4答案：CH3CH2CCH2CH3CH2CH3CH2CHCH3CHCH(CH3)2CH2CH2CH31111112222334223三、烷烃的同分异构现象（isomerism）1.碳链异构（carbon chain isomerism）随着C数增加（4C以上）出现的相同分子式而不同碳链结构的异构现象，属构造异构。如：戊烷有三种碳链异构（正）戊烷 异戊烷 新戊烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3 有机化合物的分子组成相同而结构不同的现象同分异构现象，彼此互为异构体（isomer）。2.构象异构（conforma
7、tional isomerism）烷烃分子中成键原子可绕单键自由旋转，导致分子中原子或基团在空间的不同排列方式构象（conformation）。这种因单键旋转而产生的异构现象构象异构，属立体异构。（1）乙烷的构象 有两种典型conformation：HHHHHHHHHHHH锯架式HHHHHHHHHHHHNewman投影式 交叉式 重叠式 优势构象优势构象（2）正丁烷的构象 有四种典型conformation：对位交叉式 邻位交叉式 部分重叠式 全重叠式 优势构象优势构象 最不稳定构象CH3HHHCH3HCH3H3CHHHHHHCH3CH3HHHHCH3CH3HH 分子的构象非常有用，尤其是许多
8、药物分子的构象与其生物活性的发挥密切相关。药物受体一般只与药物中的一种构象结合发挥作用。练习：P27 问题2-6答案：CH2CH3HHHCH2CH3HCH2CH3H3CH2CHHHH最稳定构象最不稳定构象CH3CH2CH2CH2CH2CH334四、烷烃的化学性质（一）稳定性 键稳定，在室温下，与强酸、强碱、强氧化剂、还原剂都不反应。但在特定条件下，能发生自由基反应。（二）卤代反应 有机物分子中的H被另一个原子或基团取代的反应取代反应。substitution reaction1.甲烷的卤代CH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4Cl2Cl2Cl2Cl2光光光光（产物为混合物）卤素的反应活
9、性：F2 Cl2 Br2 I2。卤代一般指氯代、溴代。2.卤代反应机理 自由基链反应包括链引发、链增长、链终止三步。free radical reaction3.烷烃卤代反应的取向如：CH3CH2CH3+Cl2CH3CH2CH2Cl+CH3CHCH3Cl光一般取代位置的选择与生成的自由基（中间体）稳定性有关。自由基稳定性次序：CCH3H3CCH3CHH3CCH3CH3CH2CH3各类H被取代活性：3H 2H 1H主要产物主要产物练习：预测2-甲基丁烷在室温下进行氯代反应所得的一氯代物。答案：CH3CHCH2CH3+Cl2CH3CCH2CH3CH3光CH3Cl第二节第二节 环烷烃环烷烃 Cycl
10、oalkane一、环烷烃的分类和命名（一）环烷烃的分类单环双环多环（二）环烷烃的命名 与烷烃类似，名称前加“环”、“cyclo-”。如有取代基，应使其编号最小。CH3H3CCH3CH2CH2CHCH2CH3CH3例如：1,1,4-三甲基环己烷 3-甲基-1-环己基戊烷 1,1,4-trimethylcyclohexane 1-cyclohexyl-3-methylpentane（*取代基复杂时，也可将环作为取代基。）二、环烷烃的结构和稳定性环烷烃中，C原子也是 sp3杂化，只有键角109 28，才能最大重叠。环丙烷为例：成键杂化轨道以弯曲方向进行部分重叠“弯曲键”，键角105。因此键不牢固，易
11、发生开环加成反应。环烷烃的稳定性：环己烷 环戊烷 环丁烷 环丙烷。三、环烷烃的化学性质1.自由基取代光+Cl2Cl+HCl2.加成反应 addition reacyion 开环加成：环烷烃的一条 键断裂，试剂中的两个原子分别加到两端两个C上，属于加成反应。（*小环烷烃才能反应）（1）加H2催化氢化（2）加X2、HX+H2CH3CH2CH3Ni80+H2CH3CH2CH2CH3Ni200+Br2CH2CH2CH2BrBr+HBrCH3CH2CH2Br+Br2CH2CH2CH2CH2BrBr+HBrCH3CH2CH2CH2Br 如取代环丙烷与HX加成，开环在连H最多和最少C之间，H加在含H多的C原
12、子上.一般环戊烷、环己烷稳定，难发生上述开环加成。练习：+HBrCH3H3CCH3CH3CHCH3CCH3CH3Br+HBrCH3CH3CH2CHBrCH3四、环烷烃的异构现象四、环烷烃的异构现象（一）顺反异构一）顺反异构 cis-trans isomer顺-1,2-二甲基环己烷 反-1,2-二甲基环己烷一般相同基团在同侧顺式；在异侧反式。练习：P34问题2-9HCH3HCH3HCH3CH3HHCH3HC2H5CH3HHC2H5答案：顺式反式（二）构象异构（二）构象异构1.环己烷的构象环己烷的构象123456123456 椅 式 船 式有两种典型构象相邻C处于交叉式，相邻 C2与C3、C5与C
13、6处于重叠式，H相距远，排斥小，稳定。C1、C4上H相距近，不稳定。优势构象2.椅式构象中的化学键椅式构象中的化学键两种与对称轴平行的6个C-H键竖键，a键与对称轴大致垂直的6个C-H键横键，e键a 键e 键 当一种椅式构象转为另一种椅式构象时，a e，e a。对称轴3.一取代环己烷的构象一取代环己烷的构象 以e-取代物为优势构象如：甲基环己烷CH3HHCH3HH353511稳定优势构象不稳定4.二取代环己烷的构象分析二取代环己烷的构象分析 见书上P42，请同学自学。练习：写出乙基环己烷和反-1-甲基-3-异丙基环己烷 的优势构象。小结小结：1.烷烃、环烷烃的结构：C原子sp3杂化，单键（键）。烷烃碳链异构、构象异构。异构现象 环烷烃顺反异构、构象异构。2.化学性质烷烃、环烷烃自由基取代；小环烷烃开环加成。作业作业：P44 /10,11,12(1),13(2)阅读Section 1.Alkanes and Cycloalkanes 全文，翻译 P1/1.1第一段，P2/1.2.2第一段，P3/1.2.3 第四段。
